Kontakt
ul. Wąwozowa 1 kl. II
02-796 Warszawa
tel.: +48 22 648 15 73
tel. kom.: +48 784 002 889
faks.: +48 22 648 16 72
e-mail: eurotom@eurotom.pl
Jak dobrać spektrofotometr barwy
Postrzeganie barwy
Dziesięć milionów - tak wiele tonacji barwy może rozróżniać oko ludzkie. Nic więc dziwnego, że nie możemy barwy dokładnie zatrzymać w pamięci, nie mówiąc już o ponownym rozpoznawaniu określonej barwy. Do tego barwa zyskuje coraz większe znaczenie jako kryterium jakości w przemyśle. 
Jednolity odcień barwy gra dzisiaj dużą rolę w przypadku wielu produktów. Jest to trudne do osiągnięcia już wówczas, gdy poszczególne elementy produkowane są w różnych oddziałach jednej firmy, a będzie się jeszcze bardziej komplikować, gdy będą one pochodzić od różnych dostawców. Ostatecznie jednak barwa musi być identyczna!
Wizualna ocena barwy zależy w dużej mierze od zdolności postrzegania barw przez indywidualnego obserwatora, a także jego wieku czy np. aktualnego nastroju. Wpływają też na to czynniki zewnętrzne, jak barwa otoczenia i jasność. Ograniczone są również nasze możliwości precyzyjnego opisywania i dokumentowania barw i ich różnic. 
Jedynym sensownym rozwiązaniem jest zastosowanie przyrządów do pomiaru barwy, spełniających wymogi i założenia znormalizowanych systemów barw, akceptowanych na forum międzynarodowym. Tylko w ten sposób możemy zapewnić obiektywną ocenę i kontrolę barw. Na postrzeganie barwy wpływ mają następujące trzy podstawowe elementy:
źródło światła - obserwator - próbka
Źródło światła
Barwy zmieniają się zależnie od oświetlenia. Z tego względu należy definiować źródło światła. Użyte do pomiaru barwy źródło światła musi wykazywać ciągłość energii w całym paśmie spektralnym widzenia (od 400 do 700 nm). 
CIE (Commission Internationale de I'Eclairage - Międzynarodowa Komisja Oświetleniowa) definiuje źródło światła przez ilość emitowanej energii przy każdej długości fali ( = względny spektralny rozkład energii).
Najważniejszymi znormalizowanymi rodzajami światła są:
- światło dzienne D65, C
- światło żarowe A
- światło świetlówek F2 , F11
Obserwator
Obserwator jest ważnym elementem systemu określania barwy. Światło odbite od barwnego przedmiotu trafia do ludzkiego oka, przechodzi przez soczewkę i pada na siatkówkę. Tam znajdują się trzy różne receptory światłoczułe: jeden z nich reaguje na światło czerwone, drugi na zielone, a trzeci na światło niebieskie. 
Ich łączne działanie sprawia, że w mózgu powstaje odczucie barwy. Aby określić stopień czułości receptorów, CIE dokonała w latach 1931-1964 systematycznego testowania ludzkiego wzroku. Na podstawie osiągniętych wyników ustalono dwóch znormalizowanych obserwatorów: 2° i 10°; odpowiadają oni mniejszemu i większemu polu widzenia.
Przy obserwacji przedmiotu sygnał wizualny z oka jest rezultatem całkowania na dużej powierzchni. Ten fakt odzwierciedla najbardziej sytuacja obserwatora znormalizowanego 10°.
Obiekt
Źródło światła i obserwator zostali określeni normatywnie przez CIE, funkcje spektralne natomiast zapamiętane są w przyrządach pomiaru barwy. Jedynymi zmiennymi pozostałymi do określenia są optyczne właściwości przedmiotu. 
Nowoczesne urządzenia do pomiaru barwy mierzą tę część światła docierającego do kolorowego przedmiotu, która uległa odbiciu od jego powierzchni. Zjawisko odbicia dotyczy wszystkich długości fali w całym widmie widzialnym, a uzyskane wyniki pomiarów zwane są danymi spektralnymi. Przykładowo, czarny przedmiot nie wykaże odbicia światła w całym paśmie widma widzialnego (0 % refleksu), natomiast powierzchnia idealnie biała odbije całe światło (100 % refleksu). Wszystkie inne barwy odbijają światło tylko w określonych strefach spektrum. Stąd każda barwa ma specyficzną krzywą spektralną porównywalną ze wzorem odcisków palców.
Systemy barw
Systemy barw są kombinacją informacji pochodzących od trzech elementów:
- źródła światła
- obserwatora
- obiektu
Systemy te stanowią one narzędzie do określania, analizy i dokumentacji barw i jej różnic. System barw zalecany przez CIE to system o nazwie CIELab. Składa się on z dwóch osi, a* i b*, które usytuowane są względem siebie pod kątem prostym i definiują tonację barwy. Trzecia oś oznacza jasność L*. Jest ona prostopadła do płaszczyzny a* b*. W systemie tym można określić każdą barwę poprzez współrzędne L*, a*, b*. 
Alternatywnie używa się współrzędnych L*, C*, h°. C* ( = chroma) oznacza nasycenie lub barwność wiązki, natomiast kąt hº jest innym oznaczeniem faktycznego odcienia barwy (kąt tonacji barwy). By wytwarzać zawsze jednakowy kolor, trzeba ustalić wzorzec (standard) i porównywać z nim bieżącą produkcję - typowa sytuacja na linii klient/dostawca. Porównuje się tu i ustala oraz zapisuje różnice barwy a nie ich wartości bezwzględne. Zazwyczaj całkowita odchyłka barwy DE* stanowi o zgodności barw.
ΔE* = [(ΔL*)² + (Δa*)² + (Δb*)²]½
Dwie pary próbek mogą wykazywać te same wartości ΔE*, jednak wizualnie okażą się różne.
Do ustalenia rzeczywistych odchyłek barwy należy przeanalizować składowe ΔL*, Δa*, Δb*, lub ΔL*, ΔC*, ΔH*. Różnice są obliczane i interpretowane jak następuje:
Δ = próbka - standard
delta = wartości próbki minus wartości wzorca
Klient i dostawca muszą się porozumieć co do dopuszczalnej różnicy barwy. Uzgodnione wartości i tolerancje zależą zarówno od wymagań klienta, jak również od możliwości technicznych dostawcy.
Przyrządy do pomiaru barw
W przemyśle stosowane są dwa rodzaje geometrii pomiarów: geometria 45/0 i geometria sferyczna (d/8).
Barwa, jak ją widzi oko
W przyrządach o geometrii 45/0 zastosowano oświetlenie kierunkowe cyrkularne pod kątem 45°, a pomiar reflektancji (natężenia światła odbitego) odbywa się pionowo nad próbką, czyli pod kątem 0° do normalnej. Oświetlenie cyrkularne jest konieczne do uzyskania powtarzalności wyniku pomiaru oraz uniknięcia zależności wyniku od kierunku pomiaru na strefach silnie fakturowanych lub o wzorze powierzchni noszącym cechy kierunku. Za pomocą tej geometrii barwa zostanie oceniona tak, jak w normalnych warunkach wzorcowania wizualnego. Gdy czytamy, na przykład czasopismo wydrukowane na papierze o wysokim połysku, trzymamy je tak, aby odbicie źródła światła nie oślepiało nas. Jeżeli porównujemy przedmiot o wysokim połysku z próbką, która wykazuje tę samą pigmentację, lecz jest matowa lub strukturalna, nasze oko postrzega przedmiot o wysokim połysku jako ciemniejszy, a jego barwy jako bardziej nasycone. Właśnie taki rezultat da pomiar przyrządem o geometrii 45/0:
Różnice w połysku/strukturze powierzchni odczytywane są przez przyrząd jako różnice barwy.
Geometria 45/0 jest wrażliwa na połysk i ogólnie zgodna z wrażeniem wizualnym człowieka. Cechy te są bardzo istotne w następujących zastosowaniach:
- porównywanie różnych serii w procesie produkcji
- stała barwa przy produkcji, gdy następuje montaż wielu części o różnym pochodzeniu (materiale wykonania)
Kontrola tonacji barwy
W geometrii sferycznej d/8 próbka oświetlona jest światłem rozproszonym (dyfuzyjnie - stąd litera d w oznaczeniu), za pomocą kuli pokrytej bielą. Przesłona we wnętrzu kuli sprawia, że światło nie pada bezpośrednio na powierzchnię próbki. Pomiar następuje pod kątem 8°. Przyrządy o takiej geometrii występują w dwóch wariantach, zależnie od ich konstrukcji i przeznaczenia: spin oraz spex. Wariant „spin" (od angielskiego „specular included") oznacza, iż mierzone jest całkowite światło odbite od próbki: odbicie dyfuzyjne (barwa) + odbicie kierunkowe (połysk). 
Efektem takiej geometrii pomiaru jest uniezależnienie odczytu barwy od połysku. Wynik pomiaru barwy jest niezależny od tego, czy powierzchnia próbki jest połyskliwa, czy matowa, czy też o wyraźnej strukturze.
Różnice w połysku lub strukturze powierzchni nie wpływają na różnice odczytu barwy.
Geometria pomiaru typu „spin" nadaje się do następujących zastosowań:
- badanie mocy barwy w zależności od czasu dyspersji
- test wpływu warunków klimatycznych na pigment
- recepturowanie farb
W układzie „spex" (specular excluded) pułapka połysku pochłania ukierunkowane światło odbite od próbki (połysk). W tej konfiguracji symulowana jest geometria 45/0. Dla powierzchni matowych i o połysku średnim występują jednak znaczące odchyłki w odczytach między 45/0 a geometrią sferyczną d/8 typu „spex", ponieważ pułapka połysku niecałkowicie eliminuje komponentę połysku.
Tylko pomiary, które zostały wykonane w tych samych warunkach (w tej samej geometrii), są ze sobą porównywalne. Dlatego raport pomiarów barwy musi zawierać następujące informacje:
- urządzenie pomiarowe barwy (geometria)
- rodzaj światła / obserwator
- system barwy
- przygotowanie próbek
BYK-Gardner proponuje pełną paletę produktów do niezawodnej kontroli barwy - rodzinę laboratoryjnych i przenośnych fotometrów spektralnych.