美国药典<1601>颜色-仪器测量

  观察到的物体颜色（参见(631)color ａnd Achromicity）取决于照明的光谱能量、物体的吸收特性以及观察者在可见光范围内的视觉灵敏度。同样，任何广泛适用的仪器方法都必须考虑这些因素。

  与少数人主观观察颜色相比，测量颜色的仪器方法提供了更多的客观数据。通过充分的维护和校准，仪器方法可以提供不随时间漂移的颜色和色差的精确测量结果。任何仪器测量颜色的基础都是人眼通过三个“受体”检测颜色，因此，所有的颜色都可以分解为三种辐射刺激的混合物，这些辐射刺激被适当地选择来激发眼睛中的三种受体。虽然没有一组真实光源可以用于匹配所有颜色（即，对于所选的任何三种灯光，某些颜色需要一种或多种灯光的负数），但已经定义了三种任意刺激，通过它们可以定义所有真实颜色。通过对具有正常色觉的人类受试者进行广泛的颜色匹配实验，测量了每个可见波长（400 nm至700 nm）的分布系数，给出了该波长的光对每个受体的相对刺激量。这些分布系数x、y、z如下所示。类似地，对于任何颜色，眼睛中每个受体的刺激量由该颜色的一组三刺激值（X、Y和Z）定义。

   分布系数（见附图）和三刺激值之间的关系在方程式中给出

其中是光源的光谱功率，f_λ是材料的光谱反射率（r_λ）或光谱透射率（t_λ）

     一旦确定了颜色的三刺激值，就可以使用它们来计算被称为视觉均匀颜色空间的理想三维颜色空间中的颜色坐标。为了定义这样一个空间，人们开发了许多颜色方程组。本章给出的方程式代表了计算简单性和符合理想性之间的折衷。

     视觉上均匀的颜色空间中的颜色坐标可用于计算颜色与所选参考点的偏差。当仪器方法被用来确定一个测试的结果，要求测试制剂与标准或匹配流体的颜色比较时，要比较的参数是在空白均匀的颜色空间中，在空白的颜色和测试样品或标准的颜色之间的差异。

步骤

  在紫外-可见光谱法下讨论的注意事项也适用于仪器颜色测量。在分光光度法中，在整个可见光谱的离散波长处获得反射率或透射率值，使用10 nm或更小的带宽。然后，这些值通过使用加权因子来计算三刺激值。¹在比色法中，通过使用过滤器进行称重。

      在不透明固体光谱反射率的测量中，观察角度与照明角度的分离方式应确保只有从试样漫反射的光线才能进入接收器。镜面反射和杂散光除外。

  对于透明液体光谱透射率的测量，试样从法线的5度范围内照射到其表面，测量的透射能量限制在法线的5度范围内。溶液的颜色随测量层的厚度而变化。除非特殊考虑另有规定，否则应使用1 cm厚的层。

      此处描述的方法不适用于朦胧液体或半透明固体

校准

  出于校准目的，可根据仪器几何结构的要求使用以下标准物质之一。对于透射率测量，可将纯化水用作白色标准，并标明所有波长的透射率为1.000。然后CIE源C的三刺激值X、Y和Z分别为98.0、100.0和118.1。对于反射率测量，可以使用不透明瓷板，其校准基础是较好的漫反射器，并且其反射特性已根据适当的仪器几何形状确定。² 如果样品呈现的几何形状排除使用此类瓷板，压制硫酸钡 ，白色反射率标准等级，可使用。³

  使用上述材料校准后，尽可能接近样品颜色测量参考材料是可取的。如果被测材料的样品不适合用作长期标准，则可使用色片⁴，色片以小增量横跨整个视觉均匀的颜色空间。鼓励使用此类参考标准作为监测仪器性能的手段，即使用于绝对颜色测定。

分光光度法

   以10 nm的间隔测定380至770 nm的反射率或透射率。将结果表示为百分比，最大值为100.0。计算三刺激值X、Y和Z，如下所示。

反射材料：

其中是材料的光谱反射率，x_λP_λ、y_λP_λ和z_λP_λ是与每个标准源相关的已知值，1,2和Δ_λ以nm表示

透明材料

对于透射材料，X、Y和Z的量如上所述计算，用t_λ（光谱透射率）代替r_λ

比色法

 操作合适的色度计⁵，以获得与三刺激值X、Y和Z相等的值，通过测定强饱和颜色斑块的三刺激值，并将这些值与分光光度计上光谱测量计算的值进行比较，可以指示从滤光片色度计获得的结果与三刺激值匹配的精度。

注释

Color Coordinates颜色坐标

颜色坐标L*、a*和b*由以下公式定义：

  其中X₀、Y₀和Z₀是名义上白色或无色标准的三刺激值，Y/Y₀>0.01。通常它们等于标准光源的三刺激值，Y0设置为100.0。在这种情况下，X₀=98.0和Z₀=118.1。

Color Difference 色差

总色差ΔE* 是

式中，ΔL*、Δa*和Δb*是被比较样本颜色坐标的差异。

 工具变量可以影响结果。虽然可以在同时测量的类似颜色之间进行可靠的比较，但在不同仪器或不同操作条件下获得的结果应谨慎进行比较。如果有必要比较从不同仪器获得的数据或在不同时间获取的数据等，在标准参考材料（如不透明材料的色片）上获得伴随数据非常有用。对比参考材料上的读数有助于识别仪器性能引起的变化。

1 Typical weighting factors are given by ASTM Z58.7.1-1951 as reported in the Journal of the Optical Society of America, Vol. 41, 1951, pages 431-439。

2 Suitable items are available from BYK-Gardner USA, 2431 Linden Lane, Silver Spring, MD 20910, or from Hunter Associates Laboratory, Inc., 11491 Sunset Hills

Road, Reston, VA 22090.

3 Suitable material is available from Eastman Kodak Company, Rochester, NY 14650, as “White Reflectance Standard.”

4 Centroid Color Charts may be obtained from suppliers of instruments for measurement of color.

5 A suitable tristimulus colorimeter is available from BYK-Gardner USA, 2431 Linden Lane, Silver Spring, MD 20910, or from Hunter Associates Laboratory, Inc.,11491 Sunset Hill