Wie man zwischen 45/0 und Kugel (d/8) Geometrie Spektralphotometern wählt

Bei der Auswahl verschiedener Spektralphotometer-Modelle sind die beiden gebräuchlichsten optischen geometrischen Strukturen die 45/0 (oder 0/45) Geometrie und die Kugel (auch als diffus/8°) Geometrie bekannt. Bei der praktischen Instrumentenauswahl sind viele Anwender oft unsicher, welche die beste Wahl ist. Hier sind die Unterschiede, wie diese beiden Geräte Farbe messen, zusammen mit Richtlinien für die Auswahl.

I. Physikalische Optikprinzipien und strukturelle Unterschiede
1. 45/0 (oder 0/45) gerichtete Geometrie
Die physikalische Definition der 45/0-Struktur ist: Eine ringförmige Lichtquelle beleuchtet die Probenoberfläche in einem Winkel von 45° relativ zu ihrer Normalen, und der Detektor empfängt reflektiertes Licht in der Richtung senkrecht zur Probenoberfläche (0°) (die 0/45-Struktur ist das Gegenteil, d.h. 0° Einfall, 45° Empfang).

• Optische Eigenschaften: Einfallendes Licht bei 45° erzeugt auf glatten Oberflächen eine spiegelnde Reflexion in 45° Richtung, und dieses spiegelnd reflektierte Licht verfehlt den Detektor bei 0°. Daher erfasst die 45/0-Struktur nur die diffuse Reflexion der Probe.
• Visuelle Konsistenz: Diese Struktur ahmt die menschliche Standard-visuelle Inspektionsumgebung stark nach (z. B. Beleuchtung bei 45° und Beobachtung bei 0° in einer Standard-Lichtbox). Da sie Oberflächenglanz und Texturvariationen in das Farbbewertungssystem einbezieht, werden bei zwei Proben mit gleicher Grundfarbe und unterschiedlichem Oberflächenglanz die von der 45/0-Struktur gemessenen Farbunterschiedsdaten diese visuelle Diskrepanz deutlich widerspiegeln.

2. Kugel (d/8) diffuse Geometrie
Die physikalische Definition der Kugel (d/8)-Struktur ist: Die Lichtquelle beleuchtet das Innere einer hohlen Kugel, die an ihrer Innenwand mit hochreflektierendem diffusem Material (wie Bariumsulfat oder PTFE) beschichtet ist. Nach mehreren zufälligen Reflexionen beleuchtet das Licht die Probe in Form einer gleichmäßigen diffusen Beleuchtung, und der Detektor empfängt reflektiertes Licht in einem Winkel von 8° relativ zur Probenormalen.

Optische Eigenschaften: Die integrierende Kugel kann die Probe umfassend aus mehreren Winkeln beleuchten. Je nachdem, wie das spiegelnd reflektierte Licht behandelt wird, leitet die d/8-Struktur zwei Messmodi ab:

• SCI (Specular Component Included): Der Spiegelungsport ist geschlossen, und die integrierende Kugel sammelt das gesamte reflektierte Licht, einschließlich der spiegelnden Reflexion. Dieser Modus kann physikalische Interferenzen von Oberflächenglanz und Rauheit bei der Farbmessung eliminieren und die tatsächliche physikalische Farbe des Materials (echte Materialfarbe) messen.
• SCE (Specular Component Excluded): Der Spiegelungsport ist geöffnet, um spiegelnd reflektiertes Licht in bestimmten Winkeln zu absorbieren, wodurch seine Messergebnisse der vom menschlichen Auge wahrgenommenen Oberflächenerscheinung näher kommen.

II. Kernauswahlfaktoren
Bei der Bewertung spezifischer Anwendungsszenarien kann die geometrische Struktur anhand der folgenden drei technischen Dimensionen beurteilt werden:

1. Messzweck: Bewertung der "echten Materialfarbe" vs. "visuellen Erscheinungswahrnehmung"
Echte Materialfarbe (Wählen Sie d/8 SCI): Wenn das Ziel die Analyse der Pigmentkonzentration, der Farbstoffabsorptionsrate des Materials selbst oder die computergestützte Farbabstimmung (CCM) ist, muss die physikalische Beeinflussung des Oberflächenglanzes auf das Licht eliminiert werden. Die d/8 (SCI)-Struktur stellt sicher, dass die Farbmessdaten stabil bleiben, auch wenn sich die Probenoberfläche von glänzend zu matt ändert.

Visuelle Erscheinungswahrnehmung (Wählen Sie 45/0 oder d/8 SCE): Wenn das Ziel die Bewertung der vom Endverbraucher gesehenen Farbe oder der Erscheinungsvergleich zwischen Fertigprodukten und Standardteilen ist, müssen physikalische Oberflächenzustände (Glanz, Mattigkeit) berücksichtigt werden. Die 45/0-Struktur ist sehr empfindlich gegenüber Oberflächenglanzvariationen und kann Oberflächenunterschiede, die vom menschlichen Auge wahrgenommen werden, objektiv quantifizieren.

2. Physikalische Oberflächenbeschaffenheit von Proben (Glanz und Textur)
Hochglänzende vs. matte Vergleichsproben: Wenn zwei Proben identische Pigmentformulierungen haben, aber eine eine hochglänzende Oberfläche und die andere eine matte Oberfläche aufweist:

Gemessen mit 45/0-Struktur: Mehr diffus reflektiertes Licht von der matten Probe gelangt in den Detektor, und die Daten zeigen, dass die matte Probe eine hellere Farbe (höherer L*-Wert) hat.

Gemessen mit d/8 SCI-Struktur: Da das gesamte reflektierte Licht gesammelt wird, sind die Messwerte beider praktisch identisch.

Texturierte oder gerichtete Proben: Oberflächen von Textilien, Stoffen, Leder und Kunststoffen mit Korntextur weisen offensichtliche physikalische Texturen auf. Eine 45/0-Struktur mit einer Einweglichtquelle erzeugt leicht Schatteninterferenzen und muss typischerweise mit einer umlaufenden 45/0-Struktur kombiniert werden, um die Gerichtetheit auszugleichen; während die diffuse Lichteigenschaft der d/8-Struktur von Natur aus eine ausgezeichnete Textur-ausgleichende Fähigkeit besitzt.

3. Branchenstandards und traditionelle Gewohnheiten
Verschiedene Branchen haben durch langfristige Prozessakkumulation feste Standardsysteme entwickelt:

Druck-, Verpackungs- und Papierindustrie: Übernehmen weitgehend die 45/0-Geometrie. Internationale Druckstandards wie ISO 12647 spezifizieren ausdrücklich die Verwendung der 45/0-Struktur, um sicherzustellen, dass die gemessene spektrale Dichte und der Farbunterschied stark mit den manuellen visuellen Inspektionsergebnissen übereinstimmen.

Beschichtungs-, Kunststoff-, Automobil- und Textilindustrie: Übernehmen im Allgemeinen die d/8-Kugelgeometrie. Diese Industrien beinhalten große Mengen an Rohmaterial-Formulierungsabstimmungen (erfordert SCI-Modus) sowie Komponentenmontagen über Prozesse und Materialien hinweg (erfordert SCE-Modus). Die integrierende Kugelstruktur bietet höhere Dimensionen für die Toleranzkontrolle.

III. Zusammenfassung
Wenn es um Spektralphotometer geht, gibt es keine Einheitslösung. Um das beste Instrument für Ihre Anwendungen wirklich zu bestimmen, müssen Sie die Jobmischung und die Kundenanforderungen analysieren. Kontaktieren Sie unsere erfahrenen Farbexperten, um Hilfe bei der Auswahl der besten Lösungen für Ihren Workflow zu erhalten!