Spectrophotometer là gì?

Spectrophotometer là gì?

Spectrophotometer (máy quang phổ đo màu) là thiết bị chuyên dụng dùng để đo và phân tích ánh sáng phản xạ hoặc truyền qua một vật thể theo từng bước sóng. Từ dữ liệu quang phổ thu được, máy sẽ tính toán và biểu diễn màu sắc bằng các hệ màu chuẩn quốc tế như CIELAB (L, a, b)*, XYZ, hoặc các chỉ số khác như ΔE, whiteness index, yellowness index.

Spectrophotometer (máy quang phổ) hoạt động dựa trên nguyên lý nào?

• Phát ánh sáng chuẩn (ví dụ D65 – ánh sáng ban ngày, hoặc nguồn LED, xenon).
• Ánh sáng chiếu vào mẫu: một phần ánh sáng bị hấp thụ, phần còn lại phản xạ hoặc truyền qua.
• Thu nhận ánh sáng phản xạ/truyền qua bằng hệ thống cảm biến quang.
• Phân tích theo từng bước sóng trong vùng khả kiến (400–700 nm).
• Tạo phổ phản xạ (reflectance spectrum) – biểu đồ cho thấy mẫu phản xạ bao nhiêu % ánh sáng ở mỗi bước sóng.

Cấu tạo của một máy Spectrophotometer

Nguồn sáng

• Có thể là D65 (ánh sáng ban ngày chuẩn), A (ánh sáng sợi đốt), hoặc các loại LED, xenon.
• Nguồn sáng chuẩn giúp mô phỏng điều kiện ánh sáng thực tế khi đo màu.

Khe tán sắc / Monochromator

• Bộ phận này phân tách ánh sáng thành từng bước sóng riêng biệt.
• Cho phép máy phân tích chi tiết ánh sáng phản xạ hoặc truyền qua mẫu ở từng vùng quang phổ.

Hệ gương & thấu kính

• Dẫn hướng và hội tụ ánh sáng chính xác vào detector.
• Đảm bảo ánh sáng đi đúng quỹ đạo, giảm sai số trong quá trình đo.

Detector (cảm biến quang)

• Thu nhận ánh sáng phản xạ hoặc truyền qua từ mẫu.
• Chuyển đổi tín hiệu ánh sáng thành dữ liệu số để phân tích.

Bộ xử lý dữ liệu

• Tính toán và chuyển đổi dữ liệu quang phổ thành các giá trị màu: XYZ, Lab, ΔE, whiteness index, yellowness index...
• Hiển thị kết quả dưới dạng số liệu hoặc biểu đồ phổ để người dùng dễ dàng đọc và so sánh.

Spectrophotometer đo được những gì?

• Phổ phản xạ (Reflectance spectrum): biểu đồ cho thấy mẫu phản xạ bao nhiêu % ánh sáng ở từng bước sóng (400–700 nm).
• Giá trị XYZ: hệ màu cơ bản theo chuẩn CIE, nền tảng để tính toán các hệ màu khác.
• Hệ màu Lab*: mô tả màu sắc theo độ sáng (L), trục đỏ–xanh lá (a), và trục vàng–xanh dương (b*).
• ΔE (Delta E): chỉ số sai lệch màu giữa mẫu chuẩn và mẫu thử. Đây là thước đo quan trọng nhất để đánh giá sự đồng nhất màu sắc.
• Whiteness index: chỉ số độ trắng của vật liệu (thường dùng trong giấy, vải, nhựa).
• Yellowness index: chỉ số độ vàng, thường áp dụng trong kiểm tra nhựa, sơn, hoặc giấy.
• Opacity (độ mờ/độ che phủ): cho biết khả năng che phủ ánh sáng của vật liệu.

Spectrophotometer khác Colorimeter như thế nào?

Các loại Spectrophotometer phổ biến

Theo chế độ đo

• Reflectance (đo phản xạ): dùng cho vật liệu rắn, bề mặt như giấy, vải, nhựa, sơn.
• Transmittance (đo truyền qua): dùng cho vật liệu trong suốt hoặc bán trong suốt như kính, dung dịch, màng nhựa.

Theo hình học đo

• 45/0: ánh sáng chiếu vào mẫu ở góc 45°, detector đặt ở góc 0° → phù hợp cho bề mặt phẳng, ít bóng.
• d/8: ánh sáng chiếu khuếch tán, detector đặt ở góc 8° → thường dùng cho vật liệu bóng hoặc có kết cấu phức tạp.
• Sphere geometry (hình cầu): sử dụng tích hợp quả cầu khuếch tán ánh sáng, cho kết quả ổn định hơn với nhiều loại bề mặt.

Theo cấu trúc thiết bị

• Benchtop (máy để bàn): kích thước lớn, độ chính xác cao, thường dùng trong phòng thí nghiệm và QC.
• Portable (máy cầm tay): nhỏ gọn, dễ mang theo, phù hợp cho kiểm tra nhanh tại hiện trường.
• Inline (máy gắn trên dây chuyền): tích hợp trực tiếp vào dây chuyền sản xuất để đo màu liên tục và tự động.

Ứng dụng của Spectrophotometer trong thực tế

Ngành in ấn

• Kiểm soát màu sắc của logo, bao bì, tài liệu quảng cáo.
• Đảm bảo màu thương hiệu đồng nhất trên mọi chất liệu in.

Ngành sơn & nhựa

• Đo màu sơn ô tô, đồ nội thất, sản phẩm nhựa để tránh sai lệch giữa các lô sản xuất.
• Đảm bảo màu sắc đồng nhất trên các bộ phận khác nhau.

Ngành dệt nhuộm

• Kiểm tra màu vải sau nhuộm, so sánh với mẫu chuẩn.
• Giúp duy trì sự đồng đều màu sắc giữa các lô hàng.

Ngành thực phẩm

• Đo màu nước giải khát, bánh kẹo, sản phẩm đóng gói.
• Màu sắc ổn định tạo sự tin tưởng cho người tiêu dùng.

Ngành mỹ phẩm

• Kiểm tra màu son, phấn trang điểm, kem dưỡng để đảm bảo đúng chuẩn thương hiệu.
• Giúp duy trì sự đồng nhất giữa các lô sản xuất.

Ngành dược phẩm

• Đo màu viên thuốc, dung dịch để đảm bảo chất lượng và tính ổn định.
• Hỗ trợ kiểm soát quy trình sản xuất nghiêm ngặt.

Kiểm tra nước và môi trường

• Đo độ trong, màu sắc của nước để đánh giá chất lượng.
• Ứng dụng trong nghiên cứu môi trường và xử lý nước.

Những sai lầm phổ biến khi sử dụng Spectrophotometer

• Không hiệu chuẩn trắng/đen trước khi đo
• Chọn sai nguồn sáng (Illuminant)
• Bề mặt mẫu không ổn định
• Đo vật liệu bóng sai cách

• Không kiểm soát điều kiện môi trường

Spectrophotometer không chỉ đơn thuần là một “máy đo màu”, mà là thiết bị nền tảng trong kiểm soát và tiêu chuẩn hóa màu sắc hiện đại. Bằng cách phân tích ánh sáng theo từng bước sóng, máy cung cấp dữ liệu khách quan như phổ phản xạ, giá trị CIE L*a*b* và sai khác màu ΔE — những thông tin mà mắt người không thể đánh giá chính xác và ổn định.