การวัดสีและมาตราส่วนการให้คะแนน

จะประเมินสีตามการวัดได้อย่างไร? ระดับการให้คะแนนคืออะไรและแตกต่างกันอย่างไร เราจะตอบคำถามเหล่านี้ในบทความนี้และบทความหน้า

การทำงานและการสร้างสเปกโตรโฟโตมิเตอร์

เครื่องมือวัดสีกลายเป็นที่นิยมอย่างมากเมื่อเห็นได้ชัดว่าช่วยให้กำหนดสีของสารทดสอบได้อย่างแม่นยำ เช่น การใช้ตัวเลข ข้อได้เปรียบที่สำคัญของสเปกโตรโฟโตมิเตอร์คือความเร็วของการวิเคราะห์และความเรียบง่ายของการเตรียมตัวอย่าง สเปกโตรโฟโตมิเตอร์วัดปริมาณแสงที่ส่งผ่านตัวอย่างที่ดูดกลืนเข้าไป กลไกการทำงานของอุปกรณ์นี้เป็นไปตามกฎของ Lambert-Beer ซึ่งกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างแสงที่ดูดกลืนกับปัจจัยสามประการ เช่น ความเข้มข้นของสาร ความยาวของเส้นทางที่แสงเดินทางเมื่อผ่านสารที่วิเคราะห์ และค่าสัมประสิทธิ์การสูญพันธุ์ของสารทดสอบ ทราบความยาวของเส้นทางระหว่างการวัดแต่ละครั้ง และเท่ากับความกว้างของคิวเวตต์สำหรับการวัด สเปกโตรโฟโตมิเตอร์ประกอบด้วยองค์ประกอบหลายประการ:

• แหล่งกำเนิดแสงซึ่งมักจะเป็นหลอดดิวเทอเรียมหรือไฮโดรเจน
• โมโนโครเมเตอร์ เลือกฟลักซ์การแผ่รังสีของความยาวคลื่นที่เลือกจากสเปกตรัมทั้งหมด จากนั้นจึงส่งแสงนี้ผ่านคิวเวตต์ที่มีตัวอย่างที่วิเคราะห์
• วัดคิวเวตต์ – ภาชนะที่เทสารทดสอบ
• เครื่องตรวจจับซึ่งทำหน้าที่แปลงรังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นสัญญาณไฟฟ้า ส่วนใหญ่มักเป็น photocells และ photomultipliers

การวัดอาจเริ่มต้นหลังจากวางตัวอย่างทดสอบลงในคิวเวตต์แล้วตามด้วยคิวเวตต์ในสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ แสงที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงจะส่องผ่านตะแกรงปริซึมหรือตะแกรงเลี้ยวเบน (องค์ประกอบกระจายตัวในรูปขาวดำ) ความยาวคลื่นที่เหมาะสมที่เลือกโดยโมโนโครเมเตอร์จะถูกส่งไปยังคิวเวตต์ที่ตัวอย่างตั้งอยู่ จากนั้น แสงจะผ่านของเหลวที่วิเคราะห์แล้วตกไปที่เครื่องตรวจจับ ซึ่งจะแสดงผลการวิเคราะห์บนหน้าจอของอุปกรณ์ สีของตัวอย่างแห้งและของแข็งที่ใช้วัดแสงสะท้อน ไม่ใช่แสงที่ส่องผ่าน จะถูกประเมินด้วยวิธีที่แตกต่างออกไปเล็กน้อย วิธีนี้ ซึ่งใช้กันทั่วไป กล่าวคือ โดยผู้ผลิตสีและสารเคลือบเงา จะกล่าวถึงในบทความถัดไป ปัจจุบัน สเปกโตรโฟโตมิเตอร์ถูกใช้ในองค์กรอุตสาหกรรมเกือบทุกแห่ง ซึ่งจำเป็นต้องมีการตรวจสอบและวิเคราะห์ความแตกต่างของสีอย่างแม่นยำ เครื่องวัดสเปกโตรโฟโตมิเตอร์แทนที่วิธีการวัดสีก่อนหน้านี้ทั้งหมดในแผนกควบคุมคุณภาพ ด้วยอุปกรณ์เหล่านี้ คุณสามารถตรวจสอบความแตกต่างที่เกิดขึ้นสำหรับแต่ละตัวอย่างจากชุดการผลิตที่แตกต่างกัน ควรเน้นว่าอุปกรณ์เหล่านี้ปรับให้เข้ากับกฎระเบียบที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลาเกี่ยวกับการใช้สีและเทคโนโลยี

เครื่องชั่งน้ำหนักสี

ของเหลวและวัสดุปิดทับแตกต่างกันอย่างมาก ด้วยเหตุนี้ ระดับพิกัดสีของตัวอย่างจะแตกต่างกันสำหรับของเหลวใส ของเหลวใส และแตกต่างกันสำหรับสารเคลือบและสารคลุม ในการให้คะแนนตัวอย่างที่โปร่งใส เครื่องชั่ง Gardner และ APHA – Hazen ถูกนำมาใช้เช่นเดียวกับเครื่องชั่งอื่นๆ เช่น มาตราส่วน Saybolt สีของวัสดุที่ไม่โปร่งใสสามารถให้คะแนนได้โดยใช้มาตราส่วน Hunter และ CIELab การวัดและการให้คะแนนสีโดยใช้สเกลที่กล่าวถึงข้างต้นทำให้สามารถระบุคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่แสดงด้วยค่าตัวเลขได้ ด้วยการวัดสีของแสงที่ส่องผ่านตัวอย่าง ทำให้สามารถรับรายละเอียดเกี่ยวกับแต่ละผลิตภัณฑ์ รวมทั้งสี ยา สารเคมี และแม้แต่อาหาร เป็นที่น่าสังเกตว่า ด้วยความรู้เกี่ยวกับมาตราส่วนสี ทำให้สามารถเลือกเครื่องมือที่เหมาะสมในการวัดสีได้

ระดับสีของของเหลวใส

มาตราส่วน APHA-Hazen

ชื่อของมาตราส่วนนี้มาจากตัวอักษรตัวแรกของ American Public Health Association ซึ่งเป็นองค์กรที่รับผิดชอบการใช้มาตราส่วนสีที่มองเห็นได้เป็นวิธีการประเมินคุณภาพน้ำ มาตราส่วน APHA หรือที่เรียกว่ามาตราส่วน Hazen ใช้เพื่อประเมินตัวอย่างน้ำมัน อนุพันธ์ของปิโตรเลียม ตลอดจนตัวทำละลาย พลาสติก และเภสัชภัณฑ์ นี่เป็นวิธีการประเมินด้วยภาพโดยพิจารณาจากสีของรูปแบบของเหลวของสารละลายแพลตตินัม-โคบอลต์ ในระดับนี้ ค่าของน้ำกลั่นเป็น 0 และค่าของสารละลายแพลตตินั่ม-โคบอลต์ 500 ppm คือ 500 กราฟการปรับเทียบจะทำโดยการเจือจางสารละลาย Pt-Co (ความเข้มข้น: 500 ppm) สีจะแตกต่างกันไปตั้งแต่แบบโปร่งใสและไม่มีสีไปจนถึงสีเหลือง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับตัวอย่าง สามารถกำหนดสีของผลิตภัณฑ์ในระดับ APHA-Hazen ได้โดยใช้สเปกโตรโฟโตมิเตอร์ ในการบ่งชี้เชิงปริมาณ จะกำหนดร่องรอยของสีเหลือง วิธีนี้สามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ที่มองเห็นได้ของการเสื่อมสภาพของตัวอย่างหลังจากสัมผัสกับแสง ความร้อน และการปรากฏตัวของสิ่งเจือปน ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ PCC Group ที่มีการวัดพารามิเตอร์นี้เป็นส่วนหนึ่งของการควบคุมคุณภาพ ได้แก่ EXOplast OTE3, ROKAnol IT10, ROKAmer G5000E

สเกลการ์ดเนอร์

มาตราส่วนการ์ดเนอร์ถูกสร้างขึ้นเพื่อประเมินสีของผลิตภัณฑ์โปร่งใสที่มีสีน้ำตาลและสีเหลือง โดยใช้วิธีนี้ ทดสอบสารต่างๆ เช่น วาร์นิช น้ำมัน เรซิน และกรดไขมัน มาตราส่วนการ์ดเนอร์ช่วยให้สามารถให้คะแนนความสว่างของสีของตัวอย่างได้เนื่องจากกระบวนการที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสาร การเปลี่ยนสีนี้วัดจากการวัด จากนั้นจึงใช้การวัดเพื่อประเมินอายุ วิธีการประมวลผลของสารหรือการรับแสง มาตราส่วนการ์ดเนอร์ทำจากโซลูชันมาตรฐาน 18 รายการ วันนี้วิธีการให้คะแนนของสีของน้ำมันและสารโปร่งใสอื่น ๆ สีน้ำตาลเหลืองไม่เป็นที่นิยม มันถูกแทนที่ด้วยการวัดด้วยสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ซึ่งมีความแม่นยำและมีข้อผิดพลาดน้อยกว่าการประเมินส่วนตัวของผู้วิจัยมาก เมื่อใช้มาตราส่วน Gardner การควบคุมคุณภาพจะดำเนินการสำหรับผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น ROKAdis 900, EXOdis PC950, ROKAdis PC440

สเกลเซย์โบลต์

มาตราส่วนที่สามสำหรับการจัดอันดับสีของตัวอย่างโปร่งใสคือมาตราส่วน Saybolt ใช้เพื่อกำหนดคุณภาพของผลิตภัณฑ์ยาและผลิตภัณฑ์จากแหล่งปิโตรเคมี เช่น น้ำมันก๊าด เชื้อเพลิงดีเซล น้ำมันเบนซินไม่ย้อม ขี้ผึ้งปิโตรเลียม ด้วยวิธี Saybolt เป็นไปได้ที่จะให้คะแนนความเหลืองของสารที่มีน้ำหนักเบาในระดับ -16 (ซึ่งหมายถึงสีที่เข้ม) ถึง +30 (ซึ่งหมายถึงสารไม่มีสี) การประเมินด้วยสายตาในระดับ Saybolt อาจมีข้อผิดพลาดอย่างมาก ซึ่งเป็นผลมาจากความแตกต่างในการตีความสี สภาพแสง และสิ่งแวดล้อม เนื่องจากความไม่ถูกต้องและความกำกวมของการให้คะแนน วิธีนี้จึงถูกแทนที่ด้วยการวัดสเปกโตรโฟโตมิเตอร์อัตโนมัติ

สรุป

วัตถุประสงค์หลักของการวิเคราะห์สีโดยใช้สเกลสีคือการวัดสิ่งเจือปนที่มีอยู่ในตัวอย่าง อย่างไรก็ตาม สีของสารที่วิเคราะห์แล้วยังมีข้อมูลไม่เพียงพอที่จะระบุการปนเปื้อนและประเมินคุณภาพของผลิตภัณฑ์ พารามิเตอร์เสริมคือผลการวัดความมัว สเปกโตรโฟโตมิเตอร์บางรุ่นมีองค์ประกอบที่ช่วยให้สามารถตรวจวัดความมัวและสี ซึ่งช่วยให้สามารถควบคุมคุณภาพของการผลิตได้อย่างต่อเนื่อง ด้วยเหตุนี้ สเปกโตรโฟโตมิเตอร์จึงเป็นหนึ่งในอุปกรณ์ที่พบได้ทั่วไปในห้องปฏิบัติการควบคุมคุณภาพ