色差儀根據測量幾何條件的不同,在測量結構上可以分為不同的類型,常見的就是d/8結構的積分球色差儀,這種結構的色差儀測量精度較高,被廣泛的應用于不同行業的顏色品質管控。那么,d/8積分球色差儀測色原理是怎樣的?d/8積分球色差儀有幾種測量模式?下文將為大家進行解答。
積分球是一個內壁涂有白色漫反射材料(漫反射系數接近于1,常用的是氧化鎂或硫酸鋇)的空腔球體,內壁是良好的球面(要求與理想球面的偏差應不大于內徑的0.2%)。氧化鎂涂層在可見光譜范圍內的光譜反射比都在99%以上,這樣,進入積分球的光經過內壁涂層多次反射,在內壁上形成均勻照度。
當積分球用于顏色測量儀器時,球體會有多個開孔,結構示意圖如下圖。具體包括光孔,用于光源進入球體;測量孔,與被測物體緊密接觸;接收器孔,在測量孔對面,一般與被測樣品表面的法線呈8°夾角,用于采集物體的反射光;鏡面反射孔,位于與接收器孔相對于法線對稱的地方,這個孔可以關閉和打開,并放置光吸收阱,用來控制鏡面反射光的采集(SPIN,Specular Included)與排除(SPEX,Specular Excluded)。
當一束輻通量為Φ(λ)的光源經光孔進入內球半徑為R的積分球內,經涂層多次漫反射后,形成均勻照明。設除投射面外,其余內壁任一點M處的總照度E(λ)可用下表示:
式中:E(λ)為M點的總光譜幅照度;ρw(λ)為積分球內壁的光譜反射比;Φ(λ)為進入進入積分球的光譜輻通量;R為積分球內球半徑;f為積分球開口球面面積與積分球總的內反射表面積之比。
式中,當一束輻通量進入理想積分球后,除投射面外,球內表面任意點的照度(包括球壁開口處球面上的照度)只是球的幾何尺寸、涂層的漫反射比、進入球的輻通量的函數,而與位置無關。在顏色測量中,樣品表面的物理狀況會影響光的傳播,當表面比較光滑時,樣品光澤較高,鏡面反射光會比較強,散射會比較弱;當表面比較粗糙時,樣品光澤較低,鏡面反射光會比較弱,散射會比較強。對于相同材質的樣品,若只是光澤差異,在包含鏡面反射狀態下測量結果應該是一致的,這時其反映的是材質本身的顏色,稱之為真實色;但在排除鏡面反射狀態下,樣品間的差異會比較大,數據反映的是材質和表面物理狀況的綜合變化,稱之為表觀色。因此,積分球儀器在涂料行業,以及紡織、塑料、紙張等行業被廣泛應用。
d/8幾何結構色差儀一般具有兩種測量模式,它們分別是SCI模式和SCE模式,具體如下:
SCI是英文Specular Component Include的縮寫,意思是包含鏡面反射光,有時也縮寫為SPIN。是指色差儀測量模式中有一個鏡面反射光來補光,用于測量樣品的光譜反射分量和反射體或漫反射分量。這種測量方式的測量結果包括物體的所有表面反射光(包括鏡面反射和漫反射),與物體表面的結構、粗糙程度無關,測量結果可以反映出物體的真實色彩,物體的光澤不會影響顏色數據的測量結果。一般用于那些研究顏色本身屬性而不關心顏色所附著的樣品表面光澤度的應用,如油漆涂料廠等。
SCE是英文Specular Component Exclude的縮寫,意思是不包含鏡面反射光,有時也縮寫為SPEX。在測量中,光陷阱的位置是關閉的,不存在鏡面反射光來補光。該測量模式可以更好的評估樣品的顏色外觀屬性,與我們人眼觀察感知物體的顏色大致相同,但是受物體表面結構、粗糙程度影響較大。一般適用于那些直接被人觀測到的,要求測量結果和目視非常接近的樣品,如家電外殼等。
在上面的描述就已經有提到了,根據不同產品的測量,就需要用到對應的測量模式。首先需要注意的是含有SCI與SCE模式的色差儀一定是d/8積分球結構的色差儀,像45/0的色差儀是沒有SCI與SCE的測量模式選擇。
SCE是測量結果要求最為接近人眼的測量效果,可用于測量產品的白度、黃度、顏色,可應用于一些鈦白粉/家電外殼/汽車外殼/食品等等常常用于用戶直視的產品。
SCI則應用于一些物體本質顏色,可用于測量藥品溶液、金屬顏色、礦物顏色此類需要物品本質屬性的測量。
啞光產品或者理想漫反射系列的產品則可不區分SCI與SCE,測量結果差別很小。
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