Работа на спектрофотометъра, видове, характеристики, принципи, геометрия на измерване

Цветът е усещане, което възниква в човешкия мозък поради цветен стимул (лъчиста енергия, която навлиза в човешкия зрителен орган). Но има ситуации, когато цветът трябва да бъде измерен.

Електронен оптичен апарат, който измерва цвета, се нарича спектрофотометър. С негова помощ се измерва количеството радиация в желаната област на видимия спектър.Този уред е по-точен от колориметър. Пробата за измерване може да бъде под формата на течност, твърдо вещество, паста, гранула, филм или прах.

Той пропуска или отразява падащата върху него светлина от източника на светлина.

Измерването със спектрофотометър е както следва: вградена лампа (източник на светлина) излъчва измервателна светлина, тя се отразява от пробата, призми (или дифракционни решетки) я разделят на части, всяка част има своя собствена честотна лента (обикновено 10 нанометра). Светлината от всяка от тези части удря фоточувствителния елемент. Матрицата на тези елементи ще даде всички данни за разпределението на енергията по отношение на излъчения спектър, отразен, погълнат или пренесен от пробата. В резултат на това се получава коефициентът на отражение или предаване, той се изразява в проценти.

Характеристики на спектрофотометрите

Спектрофотометрите имат цял набор от технически параметри, които влияят върху избора на модел на инструмента. Дори конструкцията на спектрофотометъра определя обхвата на неговото приложение.

Когато избирате спектрофотометър, трябва да разберете кой източник на радиация е посочен в документацията.

Този параметър се обозначава с главна буква от латинската азбука:

светлина от електрическа крушка с температура на светлината 2856 Келвина (A);
светлината на слънцето, но не пряка,с температура на светлината 6774 Келвина (C);
естествена (дневна) светлина с температура на светлината 5000 Келвина (D);
естествена (дневна светлина) с температура на светлината 6500 Келвина (D65).

Диаметърът на зоната за измерване на цвета също е от голямо значение. Ако е необходимо да се измери цвета на гранули, прах, изкуствени камъни или повърхности с неравномерно оцветяване, тогава е необходим уред с голяма апертура, за да има добра конвергенция на резултатите от измерването. Понякога обаче има нужда от малък диаметър на площта за измерване на цвета.

Важни параметри на спектрофотометъра са повторяемостта и възпроизводимостта на резултатите от измерването.

Възпроизводимостта се определя от близостта на резултатите от измерванията на един обект по едни и същи методи и правила на един документ, използвайки различно оборудване и от различни лаборанти на различни интервали от време и в различни лаборатории.
Повторяемостта се определя от близостта на резултатите от измерването на един обект по същите методи и правила на един документ, използвайки същото оборудване в една лаборатория от един лаборант.

Ако е необходим точен анализ на цвета, тестване и сертифициране на суровини, тогава се използват стационарни инструменти (за изследване, измерване на степента на пропускливост на прозрачни обекти и белотата на обект с ултравиолетови компоненти). Имат добра структурна здравина, голяма измервателна глава и голям измервателен отвор. Те имат разширени възможности за измерване на цветовете (възможно е измерване както на отражение, така и на предаване).
Ръчните спектрофотометри ви дават възможност да измервате цвета в реално време и на всеки етаппроизводствен процес. Такива устройства са леки и много удобни, могат да се транспортират. Разполагат не само с измервателна глава, но и с мощна система от микропроцесори за анализ на информацията, получена при измерването. Всички резултати от измерванията се показват на течнокристалния екран на уреда, а голямо количество данни и валидни критерии могат да се съхраняват в паметта, която е вградена в уреда. Тези спектрофотометри също функционират отделно от компютъра. Те са оборудвани с ъглова, сферична или многоъглова измервателна геометрия.

Таблица. Работа и средства за проверка на инфрачервени спектрофотометри съгласно GOST 8.657-2009.

Наименование на операцията Номер на параграф от стандарта Наименование и вид на основното или спомагателното средство за проверка; определяне на нормативен документ, който установява техническите изисквания и (или) метрологичните и основните технически характеристики на инструмента за проверка

Визуална инспекция	7.1	-
Тестване	7.2	Полистиренов филм с дебелина 0,025. 0,070 mm съгласно GOST 20282
Определение за резолюция	7.3	Газова клетка, пълна с амоняк при налягане 4·10 3 Pa, с дължина на абсорбиращия слой 100 mm от комплект инструменти за калибриране за инфрачервени спектрофотометри NPS-IKS; водни пари в атмосферата
Определяне на грешката на калибриране на скалата на вълновото число	7.4	Референтни измервателни уреди от 2-ра категория съгласно препоръката (стандартни проби): полистиролов филм с дебелина 0,025 ... 0,070 mm или кювети, пълни с инден с абсорбиращ слой с дебелина 0,1 и 0,025 mm, или кювета, пълна с амоняк под налягане 4·10 3 Pa, с дължина на абсорбиращия слой 100 mm, или въглероден диоксид иводна пара в атмосферата (характеристиките на спектрите са дадени в приложения А и Б). Лупа с десетократно увеличение в съответствие с GOST 25706
Определяне нивото на смущаващата радиация	7.5	Фотометричен секторен диск с коефициент на пропускане 10% от еталонния измервателен уред PKS-731. Филтри от комплект инструменти за калибриране за инфрачервени спектрофотометри NPS-IKS съгласно Приложение B
Определяне на абсолютната основна грешка на спектрофотометъра	7.6	Фотометрични секторни дискове с коефициенти на предаване 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% и 90% от еталонния измервателен уред ПКС-731. Допустима граница на грешка при измерване на пропускливост - не повече от 0,3%

Измерване със спектрофотометър

При избора на спектрофотометър, в допълнение към другите технически параметри, е необходимо да се обърне внимание на геометрията на измерване (първата стойност е осветеността на пробата, втората стойност е отразеният светлинен поток). Геометрията на измерване определя как пробата се осветява и как се наблюдава. Има няколко светлинни геометрии за измерване на спектъра на отразения сигнал, които се определят от заседанието на комисията по осветление, чиито членове са експерти от различни страни.

Има няколко геометрии на измерване:

45/0 - пробата се осветява от лъчи светлина (единичен лъч), техните оси с нормалата към повърхността на пробата създават ъгъл от 45 градуса. Посоката на наблюдение и нормалата към референтната повърхност образуват ъгъл от 10 градуса. А ъгълът, образуван от оста на осветяване на лъча и един от неговите лъчи, е 5 градуса. Тези параметри се наблюдават и в лъча за наблюдение.
0/45 - образецът е осветен от лъч светлина, оста му е нормална към повърхността на образецаобразува ъгъл от 10 градуса. Пробата се наблюдава под ъгъл от 45 градуса спрямо нормалата. А ъгълът, образуван от оста на осветителния лъч и един от неговите лъчи, е 5 градуса. Тези параметри се наблюдават и в лъча за наблюдение.
D/0 – пробата се осветява от дифузно интегрираща сфера (всякакъв диаметър). Нормалната към референтната повърхност и оста на наблюдателния лъч образуват ъгъл, равен на 10 градуса. Ъгълът, образуван от оста на наблюдавания лъч и един от неговите лъчи, е 5 градуса.
0/D - образецът се осветява от лъч светлина, оста му с нормалата към повърхността на образеца образува ъгъл от 10 градуса. Светлинният поток се отразява и събира от интегриращата сфера. Ъгълът, образуван от оста на осветения лъч и един от неговите лъчи, е 5 градуса.

Сега се използват модели спектрофотометри с измервателна геометрия, обозначени 45/0 и D/0.

Уредите, чиято измервателна геометрия е обозначена като 45/0, са евтини и преносими. Те се използват чрез контролиране на цвета и измерване на скалата на теста (създаване на ICC профили). Първоначално имаха един източник на светлина, а след това се появиха спектрофотометри със симетрични източници на светлина (има два от тях).

Експертите са забелязали, че има много забележими разлики в цветовете на пробите, осветени от различни страни.

За да се осреднят тези разлики, започнаха да се използват спектрофотометри с източници на светлина под формата на пръстени (геометрия на измерване 45/0:s). Те обаче не могат да се използват за метализирани и лъскави проби (светлината се отразява огледално, измерванията имат голяма грешка).

Инструментите, чиято измервателна геометрия е D/0, нямат такива ограничения и пробата има дифузно осветление. При тях огледалната компонента се изключва чрез поставяне на светлоприемника под ъгъл, равен на 8 градуса спрямо нормалата, и поставяне на уловителя на отблясъците(включва или изключва огледалния компонент) напротив.

Когато светлината не удари референтната повърхност под ъгъл от 8 градуса поради улавянето на отблясъците, тя няма да бъде отразена огледално, а ще бъде само дифузна светлина от отразения поток. Оказва се измервателната геометрия, която обикновено се обозначава с D / 8. Огледален капан в затворена форма (включване на огледалния компонент) е обозначен като D/8:i. Отвореният капан на огледалото (с изключение на огледалния компонент) е означен с D/8:e.

Има предмети, боядисани в специални цветове (метални петна или перлени пигменти), така че да се открояват от общия фон на подобни предмети. И става трудно да се даде визуална оценка на такъв обект с помощта на спектрофотометри с ъглова или сферична геометрия. Затова се използват уреди с многоъглова геометрия (обектът се осветява под ъгъл 45 градуса, а измерването се извършва под неогледален ъгъл 15 градуса, 25 градуса, 45 градуса, 75 градуса и 110 градуса).

Работа на спектрофотометъра

Спектрофотометрите се отличават със своята точност на измерване и технически възможности. Видовете спектрофотометри се определят от задачите за управление на цветовете. Например, когато трябва да измервате проби с флуоресцентни оцветители или оптични избелители, тогава трябва да използвате устройство, чиято геометрия на измерване е сферична, светлинният източник е импулсен и има устройство за калибриране на ултравиолетовия компонент в емисионния спектър на спектрофотометъра.

За измерване на проби за пропускане (течност или филм), трябва да използвате устройство, чиято геометрия на измерване е сферична и е възможно да се измерва пропускането на светлина (общо или насочено).

Когато спектрофотометър е необходим само за контрол на цвета (не е необходимо изчисляване на рецепта)цветове), тогава е възможно да се използва устройство с ъглова геометрия (45/0 или 0/45). Но когато е важно да контролирате цвета и да изчислите цветовата рецепта, тогава определено се нуждаете от устройство, чиято цветова геометрия е сферична (D / 8).

Специалистите по маркетинг използват спектрофотометри, за да оценят качеството на цветовете на продуктите и опаковките, както и да определят количествено впечатленията на хората, които се появяват чрез органите на зрението. Спектрофотометрите се използват за измерване на числените разлики в цвета на стандарт и продуктова проба и за създаване на рецепти за бои.

Спектрофотометрите се използват в производството на хранителни продукти за определяне на цвета на готовия продукт, който ще се яде.

Тези устройства са необходими и в предприятия, произвеждащи пластмаси, тъкани, бои и лакове, козметични продукти.

По този начин можем да заключим, че: спектрофотометрите могат да се различават по конфигурация и геометрия на измерване. Изборът на тип инструмент зависи от областта на приложение.

свързани материали

Фотоинициатори

Повечето от химичните елементи, които се използват в различни видове промишленост, имат специална способност, с помощта на която светлината се абсорбира и след това се преобразува.

Datacolor® пуска на пазара нов ръчен спектрофотометър за съпоставяне на цветовете на боята на дребно

Лорънсвил, Ню Джърси – Международен лидер в решенията за съпоставяне на цветовете и технологиите за цветова комуникация Datacolor® днес обяви пускането на ръчния спектрофотометър Datacolor 20D, специално проектиран за търговци на бои и магазини за хардуер. В комбинация с новия Datacolor PAINT v.2.x, Datacolor 20D осигурява водеща в индустрията точност на консистенцията на цветовете при приложения с мастило и покритие. Този високо прецизен спектрофотометър дава най-доброто съвпадение на цветовете от първото измерване на пазара, подобрявайки производителността, спестяването на разходи и удовлетвореността на клиентите.