Dobry dramat łączy w sobie monolog i dialog. W przemyśle ta kombinacja jest również obecna - monolog podczas przeprowadzania porównań kolorów na jednym urządzeniu i dialog podczas porównywania wyników z dwóch urządzeń o różnej konstrukcji, na przykład z dużego spektrofotometru stacjonarnego i przenośnego (ręcznego).
Problem ten jest dobrze znany tym, którzy muszą mierzyć kolor w ramach zarządzania łańcuchem kontroli jakości – zapewnienie jakości w laboratorium często przeprowadza się za pomocą instrumentu laboratoryjnego, podczas gdy pomiary na produkcji lub w terenie przeprowadza się za pomocą przenośnego spektrofotometru. Najczęściej wartości otrzymane z każdego instrumentu różnią się znacząco i nie są bezpośrednio porównywalne. Aby uniknąć tego problemu, musimy zrozumieć wpływ konfiguracji technicznej (projektu i ustawień) oraz kalibracji na zgodność między modelami (różnica między dwoma instrumentami o podobnej konstrukcji, np. spektrofotometrami sferycznymi).
W tym artykule skupimy się na technologii przyrządów sferycznych jako przykładzie, ponieważ jest to najbardziej powszechna i najczęściej stosowana konstrukcja w komputerach stacjonarnych i przenośnych w różnych branżach.
Konstrukcja spektrofotometru sferycznego
Chociaż konfiguracja spektrofotometru sferycznego jest w zasadzie taka sama dla wszystkich instrumentów, niewielkie różnice mają znaczący wpływ. Każdy nowoczesny instrument sferyczny składa się z lampy, która oświetla kulę pokrytą białą powłoką. To z kolei oświetla próbkę rozproszonym światłem i holograficzną siatką, która rozdziela światło odbite od próbki na jego składowe spektralne, które są następnie przetwarzane i oceniane przez czujnik.
Źródła światła różnych producentów różnią się między sobą. Obecnie w instrumentalnej kontroli jakości stosowane są trzy rodzaje lamp. Są to: żarówki wolframowe, ksenonowe i LED. Każda z nich ma zalety i wady i wszystkie mogą być używane do pomiaru kolorów. Można jednak dobitnie stwierdzić, że równomierny efekt na wszystkich materiałach (i jako takie podobne, porównywalne wartości) można osiągnąć jedynie poprzez zastosowanie tego samego typu lampy w obu typach instrumentów. Niezastosowanie się do tego wymogu spowoduje wahania w zgodności między modelami, a tym samym zmniejszy porównywalność. -------------------------
Niezwykle ważna jest również biała powłoka i konstrukcja kuli. Międzynarodowe standardy (np. CIE) stanowią, że otwory w kuli nie powinny przekraczać 10% wewnętrznej powierzchni odbijającej kuli. Warunek ten jest tym trudniejszy do spełnienia, im mniejsza jest kula i im więcej jest zastosowanych przysłon do dodatkowego podglądu próbki. Jedynie przy dużej staranności i kontrolowanym projekcie optycznym można dokładnie porównać wyniki uzyskane między dwoma rozmiarami kuli.
Ponadto ważne są siatki holograficzne i dołączone do nich czujniki. Konfiguracja optyczna obu urządzeń może być postrzegana jako jedno urządzenie - monochromator. Korzystanie z tego samego typu monochromatora lub czujnika może początkowo wydawać się korzystne, ale po bliższym przyjrzeniu się instrumenty o różnej konstrukcji mogą wymagać nieco innego czujnika w celu dostrojenia całego systemu (nie można użyć tego samego typu silnika do samochodu wyścigowego i traktora).
Podsumowując projekt spektrofotometru: Stanowi podstawę dokładnej zgodności między modelami systemów kolorymetrycznych i składa się z precyzyjnie dostrojonych komponentów z tym samym typem lampy.
Wydajność spektrofotometru zależy jednak bezpośrednio od jego kalibracji.
Kalibracja spektrofotometru
Spektrofotometry są kalibrowane przy użyciu widmowego współczynnika odbicia białej płytki kalibracyjnej jako wzorca. Aby zagwarantować niezawodne działanie, ważny jest współczynnik odbicia widmowego białej płytki kalibracyjnej. Każdy producent musi przestrzegać międzynarodowych standardów kalibracji, ale dokładność samego przyrządu i zgodność między przyrządami (porównanie dwóch lub więcej jednostek tego samego modelu) zależy bezpośrednio od dokładności procedury kalibracji.
Firma Konica Minolta opracowała własny oryginalny system kalibracji, a opisana poniżej procedura kalibracji służy jako przykład tego, jak osiągnąć spójne działanie urządzenia. --------------------------
Początkową podstawą wszystkich procedur kalibracji jest główny element, dlatego Konica Minolta używa standardowej białej płytki kalibracyjnej skalibrowanej przez NPL (National Physical Laboratory; krajowa organizacja normalizacyjna w Wielkiej Brytanii) jako głównego standardu wewnętrznego. Ta płytka referencyjna NPL jest następnie używana do kalibracji powierzchni prasowanej siarczanem baru (BaSO4), która ma charakterystykę zbliżoną do idealnie rozproszonej powierzchni i zapewnia stosunkowo spójną charakterystykę odbicia dla różnych geometrii przyrządu.
Wartości kalibracji dla tej powierzchni BaSO4 są określane przez pomiar za pomocą wewnętrznego urządzenia wzorcowego Konica Minolta CM-3700d, a następnie są przenoszone na wtórną standardową białą płytkę o dobrej stabilności w czasie.
Wtórna biała płytka kalibracyjna jest następnie używana do kalibracji wzorcowego korpusu modelu (np. wzorcowego CM-5). Ten skalibrowany model wzorcowy (który jest teraz oparty na wartościach kalibracji wzorcowej białej płytki) jest używany do określenia wartości kalibracji dla roboczej standardowej białej płytki. Aby zapewnić niezawodne działanie podczas tej ważnej procedury, kalibracja tej standardowej płytki roboczej jest przeprowadzana co roku.
W ostatnim kroku, wartości kalibracji dla białej płytki kalibracyjnej urządzenia są określane na podstawie roboczej standardowej białej płytki przy użyciu wzorca modelu.
W przypadku spektrofotometrów (wszystkie typy CM), dodatkowe kalibracje długości fali oparte na różnych typach lamp, np. rtęciowych, gwarantują niezrównaną precyzję długości fali. W przypadku niektórych instrumentów (np. CM-3700d) wykonywane są dodatkowe pomiary na filtrach holmowych i didymowych identyfikowalnych przez NIST (National Institute of Standards and Technology; USA).
Aby zagwarantować najwyższą wydajność dostępną dla spektrofotometrów, wszystkie prace są wykonywane w środowisku o ściśle kontrolowanej temperaturze i wilgotności, a wzorce są kontrolowane wyłącznie pod kątem identyfikowalności. Wreszcie, wszystkie prace związane z kontrolą kalibracji są wykonywane na najwyższym poziomie.
Te same standardy jakości są stosowane w naszych obiektach serwisowych na całym świecie, przy użyciu wzorcowych korpusów i wtórnych standardowych białych płytek. Skutkuje to niezrównaną zgodnością między instrumentami i modelami dla wszystkich urządzeń pomiarowych.
Przykładowa prezentacja
Ponadto, ergonomiczna konstrukcja i prezentacja próbki instrumentu wpływają na całkowitą wydajność. Ważne jest, aby możliwe było łatwe i powtarzalne prezentowanie próbek oraz aby obsługa nie powodowała większej zmienności niż cokolwiek innego. Jeśli pozostaniemy przy przykładzie urządzenia stacjonarnego i przenośnego, musimy upewnić się, że oba instrumenty mogą mierzyć materiał w mniej więcej taki sam sposób.
Chociaż jest to proste w przypadku materiałów gładkich i powlekanych, będzie to trudniejsze, jeśli próbki nie są jednorodne lub nawet mokre. W tym przypadku zaawansowana konstrukcja przyrządu i funkcjonalne akcesoria mogą pomóc w rozwiązaniu problemu.
W ramach przykładu przyjrzymy się granulatom. Stanowisko laboratoryjne powinno umożliwiać odczyt granulatu za pomocą kuwety szklanej tego samego typu co urządzenie przenośne, redukując w ten sposób błędy pomiaru. Na zdjęciu po prawej stronie widać stanowisko CM-5 ładowane od góry i przenośne, odwrócone do góry nogami, mierzące niebieski granulat CM-700d, wykorzystując tego samego typu kuwetę szklaną w ustalonej pozycji za pomocą uchwytu na kuwetę (czarny pierścień ustalający). ---------------------------
Obie zasady pomiaru gwarantują zgodność między przyrządami tak bliską, jak to tylko możliwe między dwoma różnymi konstrukcjami przyrządów, ponieważ są one nie tylko skalibrowane zgodnie z tym samym standardem, ale także eliminują błędy spowodowane błędną prezentacją próbki, minimalizując w ten sposób różnice.
Jeśli konieczne jest przekazanie informacji o kolorze lub porównanie wartości, należy użyć profesjonalnie skalibrowanej technologii o tej samej konstrukcji i kontrolować warunki środowiskowe oraz prezentację próbki.