คุณลักษณะของชุดรับสัญญาณ (Spectrometer) ของเครื่องวัดสีนั้น เป็นอย่างไร

จากบทความต่างๆ ที่เกี่ยวกับระบบของการวัดค่าสี โดยเครื่องวัดสีนั้นได้กล่าวถึง เกี่ยวกับปัจจัยที่ทำให้เกิดการมองเห็นสี (Color Perception), หลักในการเลือกการออกแบบของการค่าสี (Optical Geometry) ในแบบต่างๆรวมถึงวิธีการเตรียมและวัดค่าสีของชิ้นตัวอย่างให้เหมาะสมกับลักษณะของตัวอย่างนั้น (Sample Preparation Presentation) ไปแล้วนั้น

บทความนี้ผมจะกล่าวถึง ชุดรับสัญญาณของแสงที่สะท้อนจากผิวของชิ้นตัวอย่าง (Reflectance) หรือแสงที่ทะลุผ่านชั้นความหนา (Pathlength) ของตัวอย่าง (Transmittance) โดยในปัจจุบันจะมีชนิดของชุดรับสัญญาณของแสงอยู่ 3 แบบ คือ

1. Photomultiplier Tube (PMT)
2. Photo Diode Array (PDA)
3. Charge Couple Device (CCD)

ระบบแรก เป็นระบบที่ใช้การออกแบบของ เกรตติ้ง (Grating) หรือช่วงรับแสง (Slit) แบบเคลื่อนที่ เพื่อนำแสง(Monochromatic light) ในแต่ละความยาวคลื่นผ่านไปยัง ดีเทคเตอร์ (Detector) จะมีความแม่นยำสูง, ละเอียด แต่ Photomultiplier tube จะเปราะบางมาก (Fragile), ราคาแพง เมื่อใช้งานไปนานๆต้องการ การดูแลรักษาค่อนข้างมาก และที่สำคัญต้องการแหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่มีศักดิ์ไฟฟ้าสูงมาก (High Voltage Power) รวมทั้งชุดขยายสัญญาณ (amplification) ด้วยความต้องการขนาดนี้ เครื่องวัดสีรุ่นเก่าๆ เกินกว่า 20 ปีที่แล้ว จึงมีกล่องที่ให้ศักดิ์ไฟฟ้าสูง (คล้ายกล่องดำ) เพื่อจ่ายไฟเข้าระบบ

ระบบที่ 2 เป็นระบบที่การออกแบบของ เกรดติ้ง (Grating) ให้อยู่กับที่ (Fixed) แต่แสงสามารถส่องผ่านไปได้ทุกๆความยาวคลื่นไปยัง ดีเทคเตอร์ (Detector) ได้แม่นยำใกล้เคียงกับระบบแรก แต่มีข้อดีกว่าที่อายุการใช้งานยาวนาน, ราคาไม่แพงมาก, ทนทานไม่เปราะบาง, มีความแม่นยำสูง และอ่านค่าซ้ำได้ใกล้เคียงกันทุกๆครั้ง (Repeatability) จึงเป็นระบบที่นิยมใช้กันมากที่สุดในปัจจุบัน

ระบบที่ 3 เป็นระบบที่ใช้การส่องผ่านประจุอิเล็กตรอนผ่านอากาศ ซึ่งจะควบคุมได้ยาก เพราะจะมีคลื่นสัญญาณรบกวนค่อนข้างมาก (Noise Signal) ไม่เป็นที่นิยมในระบบเครื่องวัดสี อ่านค่าได้ไม่นิ่งพอ นิยมใช้กับกล้องถ่ายรูป (Camera)

เครื่องวัดสีที่มีคุณภาพสูงจึงนิยมใช้ระบบที่ 2 กันมากในปัจจุบัน