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色差儀的原理及選購

色差儀的原理及選購

發布日期:2017-07-19 作者: 點擊:

色彩色差儀是量化色彩現象,建立色彩標準,改善產品外觀,顏色品管控制,進而進行電腦配色的不可缺少的工具,目前色彩色差儀種類,品牌較多,用戶在選擇時可能會遇到無所適從的情況,或者容易被誤導從而產生選擇的困境。 

用戶可能發現這樣的情況:同樣都是測色儀,價格差異很大,測出來的結果也有不同。因此,在選購測色儀時,有些“性能指標”是必須要注意的,這樣才能選購一部性能價格比最好的儀器。 

1、這臺儀器是“色差儀”還是“分光光度測色儀”: 

色差儀的精確度比較低,并且,一定要注意:有些甚至不能給出顏色的色彩坐標空間的絕對值(L,a, b值),只能給出兩個樣品之間(通常是標準與樣品之間)的色差值(Delta-E),這種色差儀不能買,因為沒有顏色的絕對值數據,沒有辦法與他人進行數據交換,也不能建立和管理數據庫,只相當于正常的色彩色差儀的10%功能,價格再低廉也無法滿足測試要求,不能貪圖便宜,購得這樣的毫無應用價值的儀器。 

分光測色儀精度較高,與單純的色差儀測色的方法不同,分光測色儀能測量每個顏色點(10nm或者20nm波長間隔)的“反射率曲線”,而色差儀不能。分光測色儀可以模擬多種光源,而色差儀一般只有一種或最多兩種模擬光源。 

2、“分光光度測色儀”又分為“0/45度”和“d/8度積分球”兩種測量-觀察方式 

觀察方式:“0/45度”只能用來檢測平滑的表面,而且不能用于電腦配色。“d/8度積分球式”可以用來測量各種各樣的表面,比如:光滑的金屬噴涂表面,橘皮漆面甚至布料,并且可以得到用于電腦配色的原始數據。在測定時,還可以采用消除鏡面反射和包含鏡面反射的測量模式,這在測量光潔表面,有明顯反射表面的色彩時非常有用。 

另外,積分球分噴涂積分球和雕刻積分球兩種,美國愛色麗公司采用的是雕刻積分球,即采用一大塊BaSO4晶體在內部雕刻而成,性能穩定而持久,受命幾乎是無限的,而其他的積分球,采用金屬內球面表面噴涂工藝制作而成,雖然成本低,但是,使用兩三年,不斷受強光照射和暴露在灰塵,濕氣中之后,表面會泛黃,并且容易脫落,導致整個儀器的精度下降甚至報廢。 

3、各種“d/8度積分球”測色儀的區別: 

多數公司選用“d/8度積分球”測色儀,但是,必須注意的是:不同品牌、不同型號之間仍有很大差別,導致不同的測量精度。 

一臺測色儀除了微處理器及有關電路外,有四個主要組成部分:光源、積分球、光柵(分光單色器)和光電檢測器。這也是衡量一臺儀器優劣的主要指標。 

3.1 它是“雙光束測量原理”還是“單光束測量原理”: 

雙光束儀器有兩個光柵和兩個檢測器。測量時光源只閃一次,同樣測樣品和參比白。這樣就克服了系統變化所帶來的誤差,測量數據的精度非常高。只是儀器成本較高。 

單光束儀器只有一個光柵和一個檢測器。所以測量時光源閃兩次,分別測樣品和參比白。而兩次測量時的系統誤差(光源光強分布差異,光路變化,溫度變化,電路漂移等)被當做樣品和參比白間的差異,所以誤差比較大,儀器的臺間差也比較大。 

3.2 光源:目前爭論比較多的一個問題,特在此詳細說明。 

在顏色測量儀器中,選擇什么光源,應首先考慮的是穩定性,光源定向性,壽命以及最終獲得的光譜曲線的有效性。目前采用的多為鎢絲燈及氙燈兩種光源。 

鎢燈是顏色測量儀器(包括各種可見分光光度計)最常用的光源,它是一個裝有鎢絲的,內充惰性氣體或者鹵素(防正鎢絲氧化和熱蒸發)的透明燈泡。用鎢作為燈絲材料是因為鎢有足夠的強度,并能經受高溫。經測試在可見光區鎢燈的光譜曲線與黑體發射器光譜曲線幾乎完全重疊。隨著近年穩壓電源和脈沖電源的發展,鎢燈能夠提供重復穩定的,高色溫的光束,完全可以滿足外觀顏色測量對光源的需要。 

氙燈是另一種常用于顏色測量儀器的光源。它是一個裝有一對電極的充滿氙氣的密封玻璃管。當在電極上加上高電壓時,內部氙氣就會受到激發瞬間產生弧光,這屬于一種充氣放電燈。氙燈的優點在于譜線比白熾燈的譜線更接近于日光并且能量較高。然而,對于大多數弧光燈來說要得到穩定的光輸出是相當困難的,而對于精密準確的顏色測量來說,連續無波紋的光譜(穩定的光輸出)恰恰是最為重要的。 

從光檢測的角度來講,過強的光源強度一般都會超出了檢測器的線性范圍,這是一個常識,在光路設計上又需要減弱最終到達檢測器件的光強度,這使得光路設計復雜化,另外,大家都知道,目前絕大多數紫外可見分光光度計均采用D2燈和鎢燈做光源,對于測量物體表面顏色來講,人眼看見的就是可見光,采用能量消耗小,電路設計簡單,受命長,系統體積小,價格低廉、容易維護更換的鎢燈是非常合適的。在上個世紀60-70年代,所有的旋光儀均采用鈉光燈作為光源,因為按照旋光度的定義,儀器需要能量集中在589nm的光源,當時鈉光燈幾乎是唯一的選擇,但是,與氙燈一樣,鈉光燈作為一種真空放電激發器件,使用壽命和光強度的穩定性,均很難保證,并且鈉光燈成為了旋光儀昂貴的消耗品,在今天,幾乎所有的旋光儀均采用鎢燈+干涉濾光片作為光源,光源燈的壽命相對于儀器來講幾乎是無限長,因為新的低能耗,脈沖石英鹵素鎢絲燈光源技術解決了這一難題。 

氙燈可以發出短暫的高強度的弧光,但卻很難產生重復的等強度的弧光。因此,使用氙燈作光源的儀器,就得依靠對測量進行多次平均化來減少由于光強度不重復帶來的負面影響,并且,若分光光度儀為便攜式儀器的話,由于操作次數影響儲電能量,所以每次發出光的能量也不同和不穩定,并且在測定間隙,要等待充電,進行下一次的測定,充電的程度不同又會影響光強度。再則,氙燈光源需要比較復雜的高壓震蕩激發電路,維修亦非常復雜,在更換時,除了要更換燈泡外,還要更換整組電容,所以價格較貴。 

因此,在目前標準的分光光度計上,采用鹵素鎢燈(石英外殼)從技術和經濟上均是最適宜的。特別是便攜式儀器,需要輕巧,省電,便于維護和操作,如將氙燈安裝到便攜式儀器中,等于是將我們手機上的LCD液晶顯示器換成了傳統的CRT陰極射線管顯示器,采用氙燈光源可以說是一個設計錯誤,或者,一些公司還沒有掌握最新的光源及光路處理技術時,在設計制造上不得不暫時做一些妥協。 

3.3 積分球:積分球的質量對測色儀性能的影響至關重要。

目前市場上多數的積分球內層反射層為涂層結構,存在使用一段時間后發黃、剝落等問題。而一旦這種情況出現,測色儀就不能提供準確的測量數據,積分球必須整個更換。而積分球是測色儀的關鍵部件,維護費用會很高。好的積分球整體均由穩定、耐用的高反射材料制成,耐老化、不會變色,也不存在內層剝落的問題。整機的使用壽命長,維護費用低。 



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