白度、亮度在造紙行業(yè)里使用極為頻繁,無論是生產(chǎn)實踐、商業(yè)貿(mào)易還是書刊文獻中都經(jīng)常使用,但是在實際使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)概念模糊和混淆的情況。本文從定義、光源、測量儀器和測量結(jié)果的差異等方面就白度、ISO亮度與D65亮度的稱為D65亮度。
對亮度的定義進行比較可知,ISO標準定義的ISO亮度與國家標準定義存在區(qū)別,ISO亮度采用C光源,而我國國家標準定義的亮度采用D65光源。根據(jù)定義,只有符合ISO2469的規(guī)定才能稱之為ISO亮度,按照GB/T7973規(guī)定的亮度應稱之為D65亮度。
白度的另外一種表示方法是CIE白度,這個術(shù)語在我國造紙工業(yè)應用較少,造紙行業(yè)也沒有制定相應的方法標準,但是在國際上應用較為廣泛,ISO/TC6制定了相應的測試方法標準,國內(nèi)也有部分企業(yè)采用這種白度表示方法。CIE白度分為C光源和D65光源兩種照明條件,相應的ISO標準分別為ISO11475《紙和紙板———CIE白度的測定,D65/10°(室外光)》和ISO11476《紙和紙板———CIE白度的測定,C/2°(室內(nèi)光)》,兩種不同光源的CIE白度公式分別為:
從上面兩個公式可以看出,CIE白度是在整個可見光譜范圍內(nèi)對白色的評價,CIE白度比亮度更符合人眼對白度的評價。ISO亮度或D65亮度只是457nm藍光的反射因數(shù),它反映的只是紙張的亮度,反映不出樣品的顏色或色調(diào)的特點,但是它能較好的反映出近白色紙張的白色差別,并且表示方法簡單,因此使用亮度指標來反映紙張的白度。
2光源及測量結(jié)果的差別
從定義上比較可以看出,因采用光源的不同,亮度表示方法也不相同。下面從光源的光譜特性來分析比較不同光源對ISO亮度與D65亮度量值的影響,圖1是兩種光源的相對功率分布比較。
C光源代表相關(guān)色溫6774K的平均晝光,它的光色近似于陰天的天空,相當于室內(nèi)光。D65光源代表相關(guān)色溫6504K時相狀態(tài)的晝光,相當于室外光。從兩種光源相對光譜功率分布比較可以看出,在可見光范圍內(nèi),C光源和D65光源相對光譜功率分布有差異,但相差不大。但是在紫外光范圍內(nèi),D65光源的紫外成分大大高于C光源。因此,在測量不含熒光增白劑樣品時,兩種光源條件對亮度測試的結(jié)果相差不大,但是在測量含有熒光增白劑的樣品時,由于熒光增白劑經(jīng)紫外光照射后激發(fā)出藍色可見光,從而達到提高白度和亮度的目的,而D65光源中紫外成分大大高于C光源,比C光源可以激發(fā)出更多的可見光,因此測試含有熒光增白劑的同一樣品時,D65亮度大于ISO亮度。我國造紙工業(yè)及歐洲國家亮度采用D65光源,而北美及日本亮度采用C光源。
為了比較兩種光源條件下亮度測量的差別,采用同一漿樣在同樣的打漿、抄造條件下抄制兩種紙樣,其中#3紙樣不含熒光增白劑,#4紙樣含有一定量的熒光增白劑。使用L&WElrepho分光度計分別測量兩種紙樣在D65和C兩種光源條件下400～700nm波長的反射因數(shù)、CIE白度和亮度(見表1)。
3測量儀器功能的比較
隨著測量技術(shù)的發(fā)展,測量白度、亮度的儀器也有很大發(fā)展。20世紀60～70年代主要使用ZBD型白度儀,到80年代主要使用SBD型白度儀,它們的幾何條件均為45/0,從90年代開始大量使用d/0型白度儀,以WS-SD、YQ-Z-48A/B、DN-B型為代表,近幾年來許多單位進口了先進的分光光度儀。因此,我國造紙行業(yè)使用的白度儀規(guī)格型號較多。下面就這些型號的白度儀的主要差別、測量范圍及儀器的主要功能進行比較。
從儀器的幾何條件分為45/0和d/0儀器兩種。
45/0儀器采用與樣品表面成45°平行光照射樣品,在樣品的垂直方向接收反射光,典型的儀器是SBD型白度儀,該儀器依據(jù)GB/T8940.1—1988,采用D65光源,因此只能測量D65亮度。目前使用較多的d/0儀器采用積分球形成漫射光照射樣品,在樣品的垂直方向接收反射光,光源因儀器的型號不同而不同(見表2)。
從儀器類型上可分為濾光片式白度儀和簡易式分光光度計。濾光片式白度儀是將光源發(fā)出的光或樣品表面反射的光經(jīng)特定的藍色濾光片濾光后,采用光電技術(shù)測量白度、亮度,國內(nèi)生產(chǎn)的大部分儀器采用D65光源(如SBD型白度儀、YQ-Z-48A/B、YQ-Z-DN、WS-SD型白度儀),只能測量D65度,JY9800型反射光度計則包括了兩種光源,可以同時測量ISO亮度和D65亮度。因此能否測量ISO亮度因儀器的型號而異。簡易式分光光度計采用光譜光度法,將樣品表面反射的光通過單色儀或光柵分成單色光后,通過光電技術(shù)按照一定的波長間隔測量光反射因數(shù),再結(jié)合相對光譜功率分布計算出兩種光源條件下白度、亮度。采用分光法能夠使儀器的光譜特性控制更為精確,因此能夠得到較高的準確度,而且功能更多,常用的有Elrepho2000L&WElrepho型分光光度計。表2列出幾種不同型號的白度儀的特性差別。
表2可以看出,這幾種儀器采用的光源、幾何條件及所依據(jù)的標準存在著一定的差別,不同的儀器測量的參數(shù)是不同的,在使用過程中應能正確區(qū)分。
4結(jié)語
白度是用來表示物體色白的程度,而CIE白度、ISO亮度和D65亮度是在造紙工業(yè)中的具體應用,ISO亮度和D65亮度是兩個不同的概念,從定義、采用的光源、測量儀器及測量結(jié)果幾個方面均存在著差別,在使用過程中應正確理解和區(qū)分,不能混為一談。
