¿Qué es el acuerdo entre instrumentos y modelos?
Estar de acuerdo o no estarlo, esa es la cuestión...
Un buen drama combina monólogos y diálogos. En la industria, esta combinación también está presente: en monólogos, cuando se realizan comparaciones de color en un solo instrumento, y en diálogos, cuando se comparan los resultados de dos instrumentos de diseño diferente, por ejemplo, los de un espectrofotómetro de mesa grande y un instrumento portátil (de mano).
Para aquellos que necesitan medir el color como parte de la gestión de su cadena de control de calidad, este problema es bien conocido: el control de calidad en el laboratorio se lleva a cabo a menudo utilizando un instrumento de sobremesa, mientras que las mediciones en la producción o sobre el terreno se realizan con un espectrofotómetro portátil. En la mayoría de los casos, los valores obtenidos de cada instrumento difieren significativamente y no son directamente comparables. Para evitar este problema, debemos comprender el efecto de la configuración técnica (diseño y ajustes) y la calibración en la concordancia entre modelos (la diferencia entre dos instrumentos de diseño similar, por ejemplo, espectrofotómetros de tipo esférico).
Este artículo se centrará en la tecnología de los instrumentos esféricos como ejemplo, ya que es el diseño más común y utilizado en los instrumentos de sobremesa y portátiles en todas las industrias.
Diseño del espectrofotómetro esférico
Aunque la configuración de los espectrofotómetros esféricos es básicamente la misma para todos los instrumentos, las pequeñas diferencias tienen un efecto significativo. Cada instrumento esférico moderno consta de una lámpara que ilumina una esfera recubierta de blanco. Esta, a su vez, ilumina una muestra con luz difusa, y una rejilla holográfica que separa la luz reflejada por la muestra en sus componentes espectrales, que luego son procesados y evaluados por un sensor.
Se sabe que las fuentes de luz de diferentes fabricantes varían. Actualmente se utilizan tres tipos de lámparas como fuentes de luz en el control de calidad instrumental. Estas son: tungsteno, xenón y LED. Cada una de ellas tiene ventajas y desventajas, y todas pueden utilizarse para la medición del color. Sin embargo, se puede afirmar claramente que solo se puede lograr un efecto uniforme en todos los materiales (y, por lo tanto, valores similares y comparables) utilizando el mismo tipo de lámpara en ambos tipos de instrumentos. De no hacerlo, se producirán fluctuaciones en la concordancia entre modelos y, por lo tanto, se reducirá la comparabilidad.
El revestimiento blanco y el diseño de la esfera también son extremadamente importantes. Las normas internacionales (por ejemplo, la CIE) establecen que las aberturas de una esfera no deben superar el 10 % de la superficie interna reflectante de la esfera. Esta condición es más difícil de cumplir cuanto más pequeña es la esfera y cuantas más aberturas se implementan para la visualización adicional de la muestra. Solo con mucho cuidado y un diseño óptico controlado se pueden comparar con precisión los resultados obtenidos entre dos tamaños de esfera.
Además, las rejillas holográficas y los sensores conectados son importantes. La configuración óptica de ambos puede considerarse como un solo dispositivo: el monocromador. El uso del mismo tipo de monocromador o sensor puede parecer favorable a primera vista, pero, si se examina más detenidamente, los instrumentos de diferente diseño pueden requerir un sensor ligeramente diferente para ajustar todo el sistema (no se utilizaría el mismo tipo de motor para un coche de carreras y un tractor).
En resumen, el diseño de un espectrofotómetro es la base de la concordancia precisa entre modelos para los sistemas colorimétricos y consiste en componentes finamente ajustados con el mismo tipo de lámpara.
Sin embargo, el rendimiento de un espectrofotómetro depende directamente de su calibración.
Procedimiento de calibración de Konica Minolta Sensing
Calibración del espectrofotómetro
Los espectrofotómetros se calibran utilizando la reflectancia espectral de una baldosa de calibración blanca como estándar. Para garantizar un rendimiento fiable, es importante la reflectancia espectral de la baldosa de calibración blanca. Cada fabricante debe cumplir con las normas internacionales de calibración, pero la precisión del instrumento en sí y la concordancia entre instrumentos (comparación de dos o más unidades del mismo modelo) dependen directamente de la precisión del procedimiento de calibración.
Konica Minolta ha establecido su propio sistema de calibración original, y el procedimiento de calibración que se describe a continuación servirá como ejemplo de cómo lograr un rendimiento constante del instrumento.
La base inicial de todos los procedimientos de calibración es el elemento principal, por lo que Konica Minolta utiliza una placa de calibración blanca estándar calibrada por el NPL (National Physical Laboratory, el organismo nacional de normalización del Reino Unido) como estándar interno primario. A continuación, esta placa de referencia del NPL se utiliza para calibrar una superficie prensada de sulfato de bario (BaSO4), que tiene características similares a las de una superficie perfectamente difusa y garantiza unas características de reflectancia relativamente uniformes para diversas geometrías de instrumentos.
Los valores de calibración de esta superficie de BaSO4 se determinan midiendo con el instrumento maestro interno Konica Minolta CM-3700d y, a continuación, se transfieren a una baldosa blanca estándar secundaria que tiene una buena estabilidad a lo largo del tiempo.
A continuación, la baldosa blanca de calibración secundaria se utiliza para calibrar un cuerpo maestro modelo (por ejemplo, el maestro CM-5). Este cuerpo maestro modelo calibrado (que ahora se basa en los valores de calibración de la baldosa blanca maestra) se utiliza para determinar los valores de calibración de una baldosa blanca estándar de trabajo. Para garantizar un rendimiento fiable en este importante procedimiento, la calibración de esta baldosa estándar de trabajo se realiza anualmente.
Como paso final, los valores de calibración de la baldosa de calibración blanca de un instrumento se determinan basándose en la baldosa blanca estándar de trabajo utilizando un cuerpo maestro modelo.
En el caso de los espectrofotómetros (todos los tipos CM), las calibraciones de longitud de onda adicionales basadas en diferentes tipos de lámparas, por ejemplo, de mercurio, garantizan una precisión de longitud de onda inigualable. En algunos instrumentos (por ejemplo, el CM-3700d), se realizan mediciones adicionales en filtros de holmio y didimio trazables al NIST (Instituto Nacional de Estándares y Tecnología; EE. UU.).
Para garantizar el máximo rendimiento de los espectrofotómetros, todo el trabajo se realiza en un entorno con temperatura y humedad estrictamente controladas, y los cuerpos maestros modelo se controlan exclusivamente para garantizar su trazabilidad. Por último, todo el trabajo de inspección de calibración se realiza al más alto nivel.
Se utilizan los mismos estándares de calidad en nuestras instalaciones de servicio en todo el mundo, utilizando cuerpos maestros modelo y baldosas blancas estándar secundarias. Esto da como resultado una concordancia inigualable entre instrumentos y modelos para todos los dispositivos de medición.
Presentación de muestras
Además, el diseño ergonómico y la presentación de muestras de un instrumento afectan al rendimiento total. Es importante que sea posible presentar las muestras de forma fácil y repetible, y que la manipulación no genere más variaciones que cualquier otra cosa. Si nos quedamos con el ejemplo del instrumento de sobremesa y el portátil, debemos asegurarnos de que ambos instrumentos puedan medir el material más o menos de la misma manera.
Si bien esto es sencillo en el caso de materiales lisos y recubiertos, resulta más difícil si las muestras no son homogéneas o incluso están húmedas. En este caso, un diseño sofisticado del instrumento y unos accesorios funcionales pueden ayudar a resolver el problema.
Si tomamos como ejemplo los granulados, el instrumento de sobremesa debería poder leer el granulado a través del mismo tipo de célula de vidrio que el portátil, reduciendo así los errores de medición. En la imagen de la derecha se puede ver un instrumento de sobremesa CM-5 con carga superior y un instrumento portátil CM-700d boca abajo midiendo granulado azul utilizando el mismo tipo de célula de vidrio en una posición fija mediante el uso de un soporte de célula (anillo de retención negro).
Ambos principios de medición garantizan la concordancia entre instrumentos, en la medida de lo posible entre dos diseños de instrumentos diferentes, ya que no solo están calibrados según la misma norma, sino que también eliminan los errores causados por una presentación errónea de la muestra, minimizando así las diferencias.
Si necesita comunicar el color o comparar valores, debe utilizar tecnología calibrada profesionalmente del mismo diseño y controlar las condiciones ambientales y la presentación de la muestra.
