Spektrofotometr: zastosowania i zagadnienia pomiarowe

A spektrofotometr to przyrząd służący do pomiaru odbitej mocy widmowej i charakterystyki świetlnej obiektów w celu określenia ich standardowych wartości kolorów. Jednakże wyniki pomiarów mogą się różnić ze względu na różnice w metodach obliczania różnicy kolorów i wyborze źródła światła. Dlatego przy korzystaniu ze spektrofotometru istotny jest staranny dobór odpowiednich formuł różnicujących kolory i źródeł światła.

Spektrofotometr jest zwykle używany do pomiaru charakterystyki kolorów i współczynnika odbicia obiektów, dostarczając różne wartości liczbowe opisujące kolor i różnicę kolorów obiektów.

Oto wartości, które spektrofotometr może ogólnie zmierzyć:

 • Wartości trójbodźca: Mierzy intensywność światła odbitego obiektów przy różnych długościach fal, obliczając wartości trójbodźca RGB postrzegane przez ludzkie oko.
 • Współrzędne chromatyczności: Oblicza współrzędne chromatyczności na podstawie zmierzonych wartości trójbodźca, często przedstawianych jako współrzędne xyY lub Lab. Współrzędne te opisują odcień koloru, jasność (xyY) i obejmują jasność (L), składowe czerwono-zielone (a) i żółto-niebieskie (b) (Lab).
 • Wskaźniki kolorów L, a, b: Wartość L oznacza jasność, wartość a oznacza czerwono-zielony, a wartość b reprezentuje żółto-niebieski w przestrzeni kolorów Lab, dokładnie określając ilościowo charakterystykę kolorów.
 • Różnica kolorów: Mierzy różnice kolorów pomiędzy próbkami, zwykle reprezentowane przez ΔE (Delta E), odzwierciedlające ogólną różnicę kolorów pomiędzy dwoma kolorami. Dodatkowe wartości, takie jak ΔL, Δa, Δb, wskazują jasność, różnice w kolorze czerwono-zielonym i żółto-niebieskim, pomagając w ocenie podobieństwa lub rozbieżności kolorów.

Te pomiary i analizy pomagają w określeniu standardowego koloru, ocenie różnic w kolorach i dostosowaniu spójności kolorów podczas procesów produkcyjnych. Podczas korzystania ze spektrofotometru istotny jest dobór odpowiednich parametrów pomiarowych i przestrzeni barw w oparciu o potrzeby konkretnego zastosowania, aby zapewnić dokładne i wiarygodne pomiary barw.

Elementy spektrofotometru:

 • Źródło światła: Wykorzystuje standardowe źródła światła, takie jak żarówki, lampy ksenonowe lub diody LED, do oświetlania badanego obiektu, przy czym stabilność i charakterystyka widmowa wpływają na wyniki pomiarów.
 • Sfera całkująca: Sferyczna wnęka refleksyjna z wysoce odblaskowymi ścianami wewnętrznymi równomiernie miesza i rozprasza światło odbite lub transmitowane przez próbkę, zapewniając równomierny rozkład światła, minimalizując wpływ źródła światła i zapewniając stabilne środowisko pomiarowe.
 • Sensor: Przechwytuje światło odbite lub transmitowane przez próbkę i przetwarza je na sygnały elektryczne. Typowe typy czujników obejmują fotodiody lub układy fotodiod wykrywające informacje widmowe w różnych zakresach długości fal.
 • Detektor: Odbiera sygnały elektryczne z czujnika i przetwarza je na sygnały cyfrowe do analizy komputerowej lub jednostki przetwarzającej dane.
• Tryby pomiaru/obserwacji: Spektrofotometry dzielą się na „0/45 stopnia” i „d/8 stopnia” w zależności od trybów pomiaru/obserwacji: „0/45 stopnia” mierzy współczynnik odbicia powierzchni przy świetle padającym pod kątem 0 stopni i wykrywanym pod kątem 45 stopni. „d/8 stopni” mierzy transmitancję i współczynnik odbicia przy padaniu rozproszonego światła i kątach detekcji wynoszących 8 stopni.
 • Analiza spektralna: Spektrofotometry analizują parametry i krzywe widmowe w różnych pasmach, zwykle w zakresie od 380 nm do 740 nm, obejmujących większość widma widzialnego. Różne modele instrumentów mogą mieć różne zakresy pasm i rozdzielczości.

Połączenia spektrofotometr odgrywa kluczową rolę zarówno w dziedzinach przemysłowych, jak i naukowych, głównie do pomiaru różnic kolorów pomiędzy próbkami standardowymi i testowymi, dostarczając wartości różnicy kolorów i wartości chromatyczności do analizy i kontrolowania problemów z odchyleniami kolorów w celu zapewnienia stabilności i spójności jakości produktu. Oprócz tych podstawowych zastosowań spektrofotometr ma następujące kluczowe zastosowania:

• Dopasowanie koloru: Spektrofotometry dostosowują dopasowanie kolorów produktu poprzez pomiar wartości różnicy kolorów, co pozwala na precyzyjne dostosowanie intensywności kolorów do wymagań projektowych i zapewnia spójność kolorów we wszystkich produktach.
• Analiza koloru: Analizując wartości chromatyczności próbki, spektrofotometry dostarczają szczegółowych informacji o atrybutach koloru próbki, takich jak jasność, odcień i nasycenie, pomagając użytkownikom zrozumieć i skutecznie porównać różne cechy kolorów próbki.
• Testowanie białości i żółtości: Spektrofotometry mierzą wartości bieli i zażółcenia próbek, oceniając czystość i jasność kolorów, co jest szczególnie ważne w branżach takich jak papier, powłoki, tworzywa sztuczne i innych zastosowaniach, w których kolor ma kluczowe znaczenie.
• Kontrola jakości koloru: Spektrofotometry umożliwiają precyzyjny pomiar i porównanie wartości chromatyczności próbki i różnicy kolorów, pomagając przedsiębiorstwom w uzyskaniu kontroli spójności kolorów, szybkiej identyfikacji i rozwiązywaniu problemów z odchyleniami kolorów w celu poprawy jakości produktu i rynku

Ocena różnicy kolorów dla produktów z tworzyw sztucznych:

• Łączenie surowców i procesów produkcyjnych: Różnica kolorów wyrobów z tworzyw sztucznych jest ściśle związana z jakością surowców i procesami produkcyjnymi. Spektrofotometry pomagają wykryć i określić ilościowo wpływ różnych partii surowców lub zmian w procesie produkcyjnym na kolor produktu. Pomaga to personelowi produkcyjnemu w dostosowaniu proporcji surowców i parametrów procesu, aby zminimalizować problemy z odchyleniami kolorów.
• Włączanie analizy opartej na danych: Spektrofotometry określają ilościowo parametry barwy wyrobów z tworzyw sztucznych, takie jak jasność (L), wartość czerwono-zielona (a) i żółto-niebieska (b) w przestrzeni barw Lab, generując dane, które pozwalają na porównanie różnic kolorystycznych pomiędzy różnymi partiami lub warunki produkcyjne.
• Łatwość obsługi i wysoka precyzja: Spektrofotometry oferują prostą obsługę i wysoką precyzję, umożliwiając szybki i dokładny pomiar różnic kolorystycznych w produktach z tworzyw sztucznych. Porównanie wartości różnic kolorów pomiędzy próbkami pomaga zapewnić spójność i stabilność kolorów w różnych produktach.
• Automatyczna kalibracja i praktyczność: Nowoczesne spektrofotometry często posiadają automatyczną kalibrację, zapewniającą dokładność i stabilność pomiaru. Przyrządy te są bardzo praktyczne i zdolne do stabilnej pracy w przemysłowych środowiskach produkcyjnych, pomagając przedsiębiorstwom poprawić wydajność i obniżyć koszty produkcji.
• Poprawa jakości produktu i redukcja kosztów: Terminowe i precyzyjne pomiary i analiza różnic kolorystycznych w produktach z tworzyw sztucznych za pomocą spektrofotometrów pomagają przedsiębiorstwom w podnoszeniu jakości produktów, zmniejszaniu ilości odpadów spowodowanych odchyleniami kolorów, obniżaniu kosztów produkcji oraz poprawie konkurencyjności i wizerunku rynkowego.

Zastosowania i rozważania dotyczące pomiaru koloru w przemyśle tekstylnym:

• Pomiar siły barwnika: Za pomocą spektrofotometrów można porównać barwnik standardowy przechowywany w bazie danych z barwnikiem nowo zakupionym. Mierząc charakterystykę barwy obu, można określić procentową siłę barwnika nowo zakupionego barwnika w porównaniu do barwnika standardowego. Dane te służą do dostosowywania receptur produkcyjnych, aby zapewnić jakość barwienia spełniającą wymagania.
• Określanie przydatności produktu lub próbki: Spektrofotometry mogą szybko i dokładnie określić, czy wytworzone produkty lub próbki spełniają standardy projektowe lub kolorystyczne określone przez klienta. Ta szybka ocena pomaga przedsiębiorstwom szybko dostosować procesy produkcyjne, aby zapewnić jakość produktu.
• Ocena różnicy kolorów, odporności na blaknięcie, odporności na plamienie, żółknięcia, białości i jasności tkanin: Spektrofotometry mogą oceniać różne aspekty koloru i jakości tkanin, w tym mierzyć różnice kolorów między tkaninami, oceniać odporność na blaknięcie i plamienie oraz mierzyć wskaźniki żółknięcia, białości i jasności. W porównaniu z obserwacją człowieka spektrofotometry zapewniają dokładniejsze i bardziej obiektywne wyniki pomiarów, szczególnie czułe i niezawodne w wykrywaniu drobnych różnic.
• Zwiększanie wydajności produkcji i kontrola jakości: Dzięki zastosowaniu spektrofotometrów przedsiębiorstwa mogą precyzyjnie monitorować i kontrolować barwniki i jakość produktu, szybko identyfikować i rozwiązywać problemy w procesie produkcyjnym, poprawiać wydajność produkcji, zmniejszać ilość odpadów, zapewniać stabilność jakości produktów i zwiększać konkurencyjność.

Rozważania:

• Cienkie i rzadkie próbki: Jeśli próbki są zbyt cienkie lub rzadkie, zaleca się wielokrotne nakładanie warstw, aż wartość pomiaru ustabilizuje się i pozostanie niezmieniona. Aby zapewnić stabilność i dokładność pomiaru, należy unikać zbyt delikatnych próbek.
• Mały rozmiar próbki: Jeśli próbki są zbyt małe do bezpośredniego pomiaru, rozważ użycie kolorowej tkaniny jako podkładu lub utworzenie czarnej ramki w celu zabezpieczenia próbki do pomiaru. Niewielki otwór nieco mniejszy od wielkości próbki znajdujący się na środku ramki umożliwia wykonanie badania po kalibracji, zapewniając dokładność pomiaru.
• Tkaniny włosowe lub dywanowe: W przypadku tkanin takich jak włos lub dywan z podwyższonymi włóknami, starannie przeczesz włókna i umieść szkło optyczne na powierzchni tkaniny w celu pomiaru po kalibracji. Jeżeli cała tkanina składa się z tego samego rodzaju i partii surowców, badanie można przeprowadzić na odwrotnej stronie tkaniny.
• Pomiar koloru przędzy: W przypadku próbek przędzy przed pomiarem należy ją starannie owinąć wokół specjalistycznej płyty przędzy. Należy zwrócić uwagę na utrzymanie umiarkowanego naprężenia podczas nawijania przędzy i zapewnić stałe naprężenie, aby uniknąć błędów pomiaru i zapewnić dokładny pomiar koloru przędzy.

Tagi:DSCD-920