Kolorymetria

Definicja czerni Blackness

Czerń to wrażenie powstałe w mózgu obserwatora po całkowitym zaniknięciu bodźca światła widzialnego – w tym sensie jest to kolor. Wiodący producenci carbon black oferują ten pigment z 99,98% absorpcją światła. Im wyższy ten współczynnik, tym czerń bardziej zbliżona do idealnej i wyższa wartość (My) – Blackness – głębia czerni.
Głębokie czernie mogą wykazywać pewne zabarwienie, najczęściej w kierunku koloru niebieskiego lub brązowego. Głęboka czerń niebieskawa postrzegana jest jako pełniejsza, ciemniejsza i szlachetniejsza niż czerń brązowawa. Dwie próbki o takich samych wartościach głębi czerni (My) i różnych zabarwieniach (dM) mogą być odbierane jako różne czernie, przy czym próbka z odchyleniem niebieskawym będzie postrzegana jako ciemniejsza. To powód, dla którego takie podbarwienie preferowane jest w lakierach i wykończeniach w przemyśle samochodowym. Stopień zróżnicowania czerni w zależności od koloru, czyli barwy i jasności, opisuje zaś parametr (Mc) – Jetness.

Przechodząc do oceny spektrofotometrycznej definiujemy wartość My dla obserwatora 10°:
Blackness My – głębia czerni
My = 100 log(100/Y), gdzie Y jest jednym z parametrów XYZ, określającym jasność.
Parametr ten opisuje tylko jasność, bez wskazania ewentualnego odchylenia barwnego czerni. Jasność i zabarwienie czerni określane jest jako Jetness i wyliczane następująco:
Jetness Mc – czerń zależna od koloru
Mc = 100*(log(Xn/X) – log(Zn/Z) + log(Yn/Y))
Wartości dodatnie Jetness Mc wskazują czerń bardziej zbliżoną do niebieskiego, im wyższe, tym bardziej wartości ujemne, to przewaga brązowego. Różnica między Mc i My definiuje natomiast barwny odcień czerni – Undertone (dM):
Undertone dM to bezwzględne odniesienie do zabarwienia czerni
dM = Mc – My = 100*(log(Xn/X) – log(Zn/Z)
Parametr Undertone dM wskazuje liczbowo stopień zabarwienia na niebiesko czerni w przypadku wartości dodatnich Mc i zabarwienia brązowego w przypadku, gdy Mc wypada ujemnie.
Blackness (My) – głębia czerni, Jetness (Mc) – kolorozależność czerni oraz Untertone dM – bezwzględne wartości zabarwienia czerni mają międzynarodowe odniesienie normatywne i wyspecyfikowane są w ISO/DIS 18314-3 oraz DIN 55979.

Rys. 1. Undertone dM.

Wyzwania pomiarowe

Pomiary spektrofotometryczne czerni nigdy nie były łatwe, tak ze względu na powtarzalność, jak i odtwarzalność wyników. Podczas, gdy biel odbija niemal 100% światła emitowanego na próbkę, kolory coraz ciemniejsze redukują tę wartość radykalnie. Efektem jest zmiana stosunku sygnału użytecznego do szumu (SNR) układu fotodetektora spektrofotometru i niekorzystne zbliżenie poziomu tego sygnału do szumu termicznego układów elektronicznych. By skutecznie oceniać najnowsze typy powłok o głębokiej czerni, musimy zejść z czułością detekcji aparatury poniżej L*= 1.

To dziś skraj możliwości technicznych najnowocześniejszych spektrofotometrów przenośnych.
Po wielu badaniach i próbach, przy aktywnej i krytycznej współpracy czołowych dostawców pigmentów typu carbon black, zadanie to wypełnia nowy spectro2guide PRO firmy BYK Gardner.
W przyrządzie wykorzystano wieloletnie doświadczenie firmy w konstruowaniu źródeł światła na bazie LED, a także najnowsze elementy LED wyższej mocy, by uzyskać dodatkowo wzmocnione, jednorodne i niezwykle stabilne oświetlenie próbki. By uzyskać wymagany odstęp sygnału od szumu, zastosowano również najnowszą optykę, elektronikę oraz techniki kalibracji i zaprogramowania sekwencji pomiarowych. Źródło LED uruchamiane jest w trybie podwyższonej intensywności i długości czasu ekspozycji na moment pomiaru jetness. Następnie wykonywany jest pomiar w trybie G (grayness values), by pozyskać dane do wyliczeń wartości M. Współczynniki Jetness (grupy M- oraz G-) definiuje norma DIN ISO 18314-3. Spektrofotometr spectro2guide PRO zdolny jest zmierzyć najgłębsze aktualnie obecne na rynku czernie w sposób precyzyjny i powtarzalny.