деятельности человека. Наиболее востребованной данная опция бывает в производственных областях, имеющих дело с цветной продукцией. Также важно измерение цвета в полиграфии и покрасочных мастерских.

Цветометрия позволяет контролировать соответствие цветов обрабатываемой продукции и поставляемого сырья назначенным стандартам, упорядочивает используемые тона и оттенки в единую базу данных для всех партнеров, занятых в процессе. В многокрасочной печати она обеспечивает одинаковый результат реализации проекта на различных материалах, используемых в качестве подложки. Отрасли, где рабочий процесс основан на использовании смесевых красок, применяют колориметрию для тестирования составляющих элементов и создания формул смешения красок.
Оценка качества цветов необходима не только на производственных или печатающих предприятиях, она востребована и в менее масштабных процессах: для дизайнерских или художественных работ, калибровки принтеров, настройки мониторов или телевизоров.
В зависимости от специализации работ и целевой направленности, используются различные типы измерительных приборов и приспособлений.

Спектрофотометры

Количественная оценка цвета является фундаментальным принципом работы для данного типа приборов. Принцип включает следующие измеряемые характеристики:

• Собственно цвет (оттенок). Оценивается по длине волны излучаемого или отраженного от поверхности света. Единицей измерения является нанометр (нм).
• Чистота тона (насыщенность). Показывает уровень расхождения со спектральным прототипом, выраженный количеством присутствующего белого тона. Чем больше белого, тем меньше насыщенность.
• Отражающая способность (яркость). Показывает разницу между падающим и отраженным светом, обусловленную количеством черного тона в образце.

Результаты выдаются в системе цветовых координат Lab, XYZ, HSB и других, олицетворяющих основы цветометрии.
Чтобы произвести измерение цвета спектрофотометром у образцов с блестящими, металлическими или перламутровыми эффектами на производственном месте, требуется мультиугловая портативная версия прибора (например, X-Rite MA9X). Она же годится и для текстурных поверхностей (ткани, пористые материалы). Для ровных матовых поверхностей в тех же условиях годится обычная портативная модель (Ci6X или SP6X).

Для более сложных измерений в лабораторных условиях необходим стационарный прибор со сферическим методом измерений (Color Eye 7000 или Ci7800).
Чтобы откалибровать принтер, нужна специальная модель устройства, например, SpyderPrint. Для компьютерного дисплея, проектора, цифровой камеры - комплект i1Publish Pro 2. Настроить цвета на телевизоре высокой четкости поможет Spyder4TV HD.
В полиграфии помимо спектрофотометров используются денситометры, оценивающие плотность слоя наносимой на основу краски.

Просмотровые кабинки

Если специфика работ позволяет обходиться визуальной оценкой цветовых характеристик изделий, то можно приобрести такую кабинку (типа The Judge II), обеспечивающую просмотр под различными типами освещения. ЛЕКЦИЯ 4 ЭСТЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ЛЕКЦИЯ 4 ЭСТЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Свойства материалов, характеризующие эстетику восстановления. Факторы, влияющие на эстетическое восприятие восстановительного материала. Субъективные и объективные методы оценки эстетических свойств.

В предыдущих разделах были представлены физико-химические и физико-механические свойства стоматологических материалов, которые имеют большое значение для восстановления структур зубочелюстной системы, способных длительное время воспринимать и выдерживать функциональные нагрузки в среде полости рта. Другой важной задачей восстановительной стоматологии является воспроизведение внешнего вида натуральных зубов.

В последние годы эстетика в стоматологии приобрела приоритетное значение. В связи с этим стали активно проводиться научные исследования, изучающие влияние состава и технологии применения материалов на их эстетические показатели.

Врач видит и может сравнивать цвета зуба и эталона расцветки, потому что на эти объекты падает свет от источника освещения (рис. 4.1).

К показателям, которые характеризуют эстетические свойства восстановительных материалов, относят цвет, полупрозрачность, блеск поверхности и флуоресценцию.

Собственный цвет любого предмета или объекта, как присущее ему свойство, представляет собой результат взаимодействия данного объекта со светом от источника освещения. Материал приобретает цвет в результате отражения одной части и поглощения другой части спектра падающего на него света.

Напомним, что свет - форма электромагнитной энергии, которую может воспринимать глаз человека. Глаз воспринимает свет длиной

Рис. 4.1. Схема определения внешнего вида искусственной коронки наблюдателем

волны приблизительно от 400 нм (фиолетовый) до 700 нм (темно-красный). Свет в указанном спектральном диапазоне часто называют видимым светом. Комбинация длин волн, содержащаяся в луче света, отраженном от поверхности предмета, определяет то свойство, которое мы называем цвет. Поверхность, которая имеет синий цвет, отражает только синюю часть и поглощает все остальные цвета спектра освещающего ее света. Поверхность белого цвета отражает все длины волн спектра падающего на нее света. Объект черного цвета полностью поглощает весь световой спектр и не отражает ничего.

Полупрозрачность (степень прозрачности) или просвечиваемость зависит от количества света, которое может пропускать предмет. Предметы с высокой прозрачностью кажутся более светлыми. Чем прозрачнее материал, тем больше на его цвет и внешний вид будет влиять фон или подложка. Прозрачность снижается с увеличением степени рассеяния света в материале.

Блеск поверхности - оптическое свойство, придающее поверхности глянцевый зеркальный вид. Неблестящая и глянцевая поверхности отличаются соотношением зеркального и диффузного (рассеянного) отражения света. Блеск можно охарактеризовать количеством зеркально отраженного от поверхности света, который падает на нее в виде пучка параллельных лучей. Для зеркального отражения соблюдается закон: угол падения света равен углу его отражения. Когда луч света, падаю-

щий на поверхность предмета, рассеивается, поверхность воспринимается как матовая, неблестящая или шероховатая. Блеск поверхности уменьшается с увеличением степени рассеивания падающего луча света. Яркий блеск связан с совершенной гладкостью поверхности, которую обычно называют зеркальной.

Флуоресценцией называется излучение или эмиссия предметом света длиной волны, отличающейся от длины волны света, падающего или освещающего данный предмет. Флуоресцентное излучение прекращается сразу после прекращения освещения способного к флуоресценции предмета. Естественные зубы флуоресцируют в диапазоне голубого света под воздействием ультрафиолетового облучения.

На каждый из показателей эстетики, с точки зрения наблюдателей, таких, как стоматолог, зубной техник и пациент, влияют:

1) освещение и, следовательно, осветитель (источник света);

2) собственные оптические свойства восстановительного материала, которые определяют характер взаимодействия света от осветителя с материалом;

3) восприятие полученного результата наблюдателем. Характеристика источника света чрезвычайно важна при оценке

цвета, потому что интенсивность света на определенных длинах волн оказывает непосредственное влияние на спектр света, отраженного предметом, который рассматривает наблюдатель. Для более четкой характеристики цвета обязательно следует указать, при каком освещении был определен этот цвет. В восстановительной стоматологии лучше применять источники света, которые позволяют создать освещение, близкое к дневному. Именно в таких условиях пломбы и протезы будут выглядеть как при естественном освещении.

Человеческий глаз - самый чувствительный прибор для восприятия цвета и сравнения цветовых различий. Определение цвета с его помощью происходит в результате действия так называемого цветового стимула, получающего информацию от клеток сетчатки глаза (палочек и колбочек). Восприятие цвета индивидуально, сравните, например, восприятие цвета художника и человека с нарушением цветового зрения. Встречается такое нарушение зрительного восприятия, как цветовая слепота - неспособность различать цвета.

Для объективной оценки цвета, а также других эстетических характеристик восстановительных материалов необходимо использовать стандартные условия наблюдения и аппаратурные методы измерений

с помощью спектрофотометров и колориметров. Эти приборы должны выдавать результаты наблюдений или измерений цвета в понятной универсальной форме, не зависящей от вида и конструкции прибора. Для этой цели предложены несколько систем измерения цвета. Рассмотрим некоторые из них, наиболее интересные для применения в восстановительной стоматологии.

Цветовая система Манселла (Munsell) включает три координаты:

Цвет - основная характеристика, определяющая наблюдаемый цвет предмета, связанный со спектром света, отраженного предметом;

Светлота - характеризует цвет как светлый или темный, если этот показатель имеет невысокое значение, восстановленный зуб кажется серым и неживым;

Насыщенность - мера интенсивности (насыщенности) цвета. Например, если приготовить водный раствор метиленового синего концентрацией 0,1%, то насыщенность цвета раствора будет меньше, чем у раствора того же красителя концентрацией 1%.

Цветовая система X, Y, Z основана на спектральных характеристиках, выражающих величину коэффициента отражения на определенной длине волны. В ее основе физические, оптические характеристики цвета, но она не очень удобна для практического использования в оценке цвета стоматологических материалов.

Цветовая система CIE I*a*b* также включает определение спектра отраженного от предмета света и величину коэффициента отражения в системе X, Y, Z. Из полученных физических параметров X, Y, Z рассчитываются более удобные величины L*, a*, b*. Преимущество данной системы в том, что ее можно представить в виде трехмерного цветового пространства, хорошо согласующегося с визуальным восприятием цветов, а единицы измерения каждого цвета просты для понимания (рис. 4.2).

Чтобы определить цвета натуральных зубов и подобрать восстановительный материал, близкий по цвету и общей эстетической характеристике, в стоматологической клинической практике применяют стандартные шкалы цветов. Их называют стандартными или эталонными расцветками зубов. Эти расцветки должны охватывать цветовое пространство, соответствующее всем возможным оттенкам натуральных зу-

Рис. 4.2. Система измерения цвета CIE L*a*b* в виде трехмерного цветового пространства

бов. Хотя в сфере цветового пространства, охваченного системой CIE L*a*b*, область цветовых оттенков (см. рис. 4.2), соответствующая цветам зубов, очень невелика, стоматологические расцветки должны логичным образом разделять это пространство на ряд цветов. Образцы расцветок следует выполнять с учетом природы восстановительного материала, для которого они предназначены.

А красная ли роза, когда ее никто не видит? Создавая понятие «вещи в себе», Кант вряд ли задумывался над проблемой управления цветом в процессе печати. Нас же этот вопрос интересует в куда большей степени, нежели философские искания. И хотя проблему несоответствия цветовых параметров на разных носителях трудно назвать философской, особенно когда речь идет об отказе заказчика от готового тиража из-за несоответствия цветов на пробном оттиске и готовой продукции, все же оттолкнемся от риторического вопроса: а красная ли роза, когда ее видят все? Тем самым мы подчеркнем важность контроля над цветом в полиграфическом процессе.

Рик Уолес сказал: «В мире цветной компьютерной печати режима WYSIWYG (что видим, то и получаем) не существует. Поставьте рядом десять компьютеров и воспроизведите на экране одно и то же изображение красной розы. Можно почти с уверенностью сказать, что на экранах вы увидите десять оттенков красного цвета. Но с изображением той же розы, напечатанным на бумаге, не совпадет ни одна из картинок на мониторе». Можно реализовать управление цветом и не калибруя монитор, но судить об истинном цвете нужно не по экрану, а по отпечаткам с откалиброванных принтеров и цветопробных систем.

Как пробуют цвет?

Важнейшим моментом во всех подготовительных к печати тиража процессах является печать пробного оттиска, поскольку именно его вы показываете заказчику. Он может быть использован в качестве документа для подтверждения правильности выполнения заказа, а также при разрешении различных конфликтных ситуаций.

До появления цветопробы в ее сегодняшнем виде для контроля качества цветоделенных фотоформ использовали хромоскоп и цветную фольгу.

Различают два вида цветопроб: экранную и на твердом носителе. За экранную цветопробу можно принять изображение на откалиброванном мониторе. Обычно это первичная цветопроба, призванная помочь оператору, занимающемуся цветоделением, правильно выполнить необходимую цветокоррекцию. При такой пробе можно говорить лишь о первоначальной оценке изображения. Цветопробу на твердом носителе можно разделить на три вида: цифровую, аналоговую и пробную печать.

Пробная печать обеспечивает наибольшее соответствие цветопробного оттиска будущему печатному. Это достигается в основном за счет использования тиражных материалов (краски, бумаги). Но по сравнению с цифровой и аналоговой пробная печать более дорога. В этом случае возрастает цена ошибки, допущенной на стадии изготовления фото- и печатных форм.

В настоящее время наиболее популярными являются аналоговая и цифровая цветопробы. Одной из ведущих фирм - производителей этих устройств является фирма DuPont. В начале 80-х годов ею был разработан Eurostandard Cromalin. Торговая марка Cromalin уже стала именем нарицательным в лексике полиграфистов и в настоящее время имеет очень широкую известность на российском рынке систем цветопробы. DuPont Cromalin - это полная технологическая система для изготовления позитивной аналоговой и цифровой цветопроб форматов от А4 до А1, включающая оборудование и расходные материалы.

К слову, с 1998 года начало развиваться совершенно новое направление продукции Cromalin - декоративный Cromalin (Art Cromalin), способный решать ранее невыполнимые задачи. Данное направление разработано для трех основных областей применения: изготовление деколей для керамики и фарфора, изготовление аналоговой цветопробы для флексографской печати путем переноса изображения непосредственно на гибкий запечатываемый материал (полиэтилен, алюминиевую фольгу и др.) и художественное оформление различных поверхностей и предметов. При этом нанести изображение можно на любую поверхность и таким образом украсить стены, машины, бассейны (изображение устойчиво к воде), дома, улицы и все, что вам необходимо.

Аналоговая цветопроба

Цветопроба этого типа применяется, как правило, для контроля качества и выполняется с цветоделенных растрированных форм - негативов или позитивов.

Системы изготовления цветопробы непосредственно с фотоформ производятся несколькими фирмами, среди которых наиболее известными являются DuPont, Kodak, Imation, Agfa.

Преимуществами аналоговой цветопробы можно считать не только небольшое отклонение колометрических характеристик от офсетного оттиска, но и возможность контроля качества готовой фотоформы, а именно: растрирования, векторных элементов, треппинга. Немаловажно и то, что системы аналоговой цветопробы принципиально готовы к переходу на любой иной набор цветов, например Pantone, а также на пигментные пленки для любой смесевой краски, используемой заказчиком.

К недостаткам систем аналоговой цветопробы относятся высокая себестоимость оттиска, встречающееся иногда отсутствие возможности изготовления цветопробы на тиражной бумаге, а также в некоторых системах - невозможность моделирования особенностей печатных процессов (растискивания, свойств тиражной бумаги).

Все эти системы обеспечивают близкое к тиражному качество оттисков и отличаются дополнительными возможностями, предоставляемыми потребителями. Так, например, система Kodak Confirm позволяет получать изображения на тиражной бумаге, а не на специальной основе. Системы Imation Matchprint Agfa и Pressmatch имитируют не только четыре цвета из палитры CMYK, но и ряд цветов из системы Pantone, вплоть до специальных (бронза, серебро). Помимо этого система Imation Matchprint может имитировать различные степени растискивания на будущем оттиске. Качество получаемого изображения, высокая стоимость (как корректировки обнаруженных ошибок, так и самого оттиска) и относительно низкая оперативность предполагают использование аналоговых цветопроб для контроля ответственных материалов и для передачи в печатный процесс.

Цифровая цветопроба

Особенность цифровой цветопробы состоит в том, что она выполняется с помощью печатающих устройств непосредственно с компьютера. В этом случае исключена стадия работы с фототехническим материалом, а также химико-фотографическая обработка. Это особенно актуально при использовании технологии CTP, не предусматривающей использование фотоформ.

В качестве устройств для получения цифровых цветопроб используются принтеры, различные по технологиям перенесения красочного пигмента на основу: принтеры, работающие по принципу термопереноса, сублимационные, струйные, лазерные и принтеры на твердых чернилах.

Как контролируют цвет?

«Только я могу судить о цвете,
- сказал дальтоник,
- потому что я беспристрастен».
Веслав Брудзиньски

Во избежание пристрастности в суждениях о цвете и о его качестве, были созданы элементы систем управления - средства контроля.

Существенную роль в области колориметрии играют колориметрические приборы (спектрофотометры) и денситометры. В последнее время популярны приборы, позволяющие осуществлять и денситометрический, и спектрофотометрический контроль - спектроденситометры. Наиболее весомый вклад в мировое производство средств колориметрической техники сделан фирмами ­GretagMacbeth, X-Rite, Techkon. Именно их продукция сегодня наиболее востребована.

Принцип денситометрического контроля мы рассмотрим на примере денситометра отраженного ­света ­GretagMacbeth D19C и контрольно-измерительной шкалы Gretag­Macbeth.

В денситометре D19C используют поляризационные светофильтры для сопоставления плотности оттисков, отпечатанных «по сырому» и «по сухому», так как неодинаковые свойства их поверхности (сырой оттиск - глянцевый, а сухой - матовый) приводят к тому, что оптическая плотность сухого оттиска оказывается меньше плотности сырого. При использовании поляризационных светофильтров значительно упрощается сравнение цветопробного и тиражного оттисков. Рассмотрим принципы осуществления контроля каждого из основных цветовых показателей путем измерения денситометром D19C элементов оттиска контрольно-измерительной шкалы.

Показатель растискивания

Растискиванием называют процесс увеличения относительной площади растровых элементов на оттиске по сравнению с их размерами на фотоформе в результате воздействия механических и оптических факторов.

Растискивание может оперативно контролироваться путем измерения растровых полей контрольной шкалы. Регулировка параметров печатания (давление, подача краски) должна в конечном счете обеспечить нормированные значения растискивания по каждой краске, без чего невозможно добиться требуемого качества цветовоспроизведения на оттиске.

Относительный контраст печати

С помощью этого параметра оперативно определяют качество воспроизведения деталей в тенях изображений. Денситометром измеряют 80-процентное поле оттиска шкалы и сопоставляют его с измеренной плотностью сплошного красочного слоя. Нулевое значение контраста свидетельствует о полном затекании краской пробела на 80-процентном растровом поле, что, в свою очередь, означает «потерю» всех деталей в темной части изображения. В ходе подготовительных операций к печатанию тиража в качестве контрольного выбирают то значение относительного контраста, которое, с одной стороны, обеспечивает требуемое качество воспроизведения теней на изображении, а с другой - пропечатку мелких растровых элементов.

Показатель красковосприятия

При многокрасочной печати необходимо контролировать переход краски на краску - красковосприятие, поскольку при печати «сырое по сырому» вторая и последующая краски ложатся на запечатанную поверхность в меньшем количестве, чем на бумагу или на сухую краску. С помощью денситометра показатель красковосприятия определяют как отношение оптической плотности второго красочного слоя, перешедшего на первый, к оптической плотности этого же слоя на чистой бумаге. Низкое значение показателя красковосприятия сигнализирует об ухудшении цветовых характеристик оттиска из-за уменьшения цветового охвата, что, в свою очередь, является следствием нарушения взаимодействия одного красочного слоя с другим.

Отклонение цветового тона и ахроматичность

У триадных краскок неидеальный характер процесса отражения (поглощения): каждая краска поглощает излучение не только в зоне спектра, соответствующей ее дополнительному цвету (голубая поглощает в красной зоне, пурпурная - в зеленой, желтая - в синей), но и в двух других, хотя, в меньшей степени. Денситометр позволяет определить качество печатных красок по двум показателям: отклонению цветового тона и ахроматичности.

Денситометр для пленок X-Rite 361T для позитивных и негативных черно-белых пленок измеряет оптическую плотность в диапазоне 0,00-6,00 D с точностью до 0,01 D в видимом и УФ-диапазоне. X-Rite 361T позволяет также измерять площадь точки (dot area). Эта информация передается в Macin­tosh.

Портативные спектроденситометры серии 500 от X-Rite также использует наиболее современную технологию контроля цвета. Старшие модели этой серии - 528 и 530 - позволяют производить колориметрические измерения специальных цветов, бумаги и смесевых красок.

У денситометров Techkon нет подвижных механических частей. Поэтому они износоустойчивы, прочны и невосприимчивы к механическим воздействиям.

Денситометры Techkon, как и современные модели других производителей, покрывают весь диапазон применяемых в денситометрии измерений. Измерения оптической плотности, разности плотностей, серого и цветового баланса, контрастности печати, суммарной площади и приращения растровых точек выполняются нажатием кнопки. Такие специальные типы измерений, как красочный перенос, искажение оттенка и загрязненность краски, располагаются на втором операционном уровне и не затрудняют проведение стандартных измерений.

Спектроденситометр ­Tech­konSD620 для измерений в отраженном свете имеет встроенный поляризационный фильтр и измеряет триадные и смесевые цвета, оттиски и печатные формы.

Спектрофотометры, колориметры и измерение цветов на отпечатках

Колориметры и спек­тро­фотометры - это два типа устройств, которые объективно измеря­ют цвет запечатанного листа или реального предмета.

В принципе, оба устройства делают одну и ту же работу. Колориметры обычно более простые и, следовательно, менее дорогие устройства. Но они менее точны, чем спектрофотометры. Однако технический прогресс не стоит на месте и ситуация меняется: многие современные колориметры по точности приближаются к ранним моделям спектрофотометров. Однако для измерения цвета в промышленных масштабах все же целесообразно применение спектрофотометров.

Спектрофотометрический контроль

Органы зрения человека включают три группы светочувствительных рецепторов. Первая группа имеет чувствительность к синей зоне спектра видимого излучения, вторая - к зеленой, третья - к красной. Поэтому, в отличие от большинства известных нам величин, значения которых выражаются одним числом (метров, секунд и т.п.), результат измерения цвета представляется набором трех чисел, то есть цвет - величина трехмерная. Приборы для измерения цвета еще совсем недавно были очень дороги, сложны в эксплуатации, а сравнительно большое время, необходимое для измерения, не позволяло эффективно использовать их в производственных условиях. Фирма GretagMacbeth одной из первых в мире освоила выпуск портативных спектрофотометров - цветоизмерительных приборов, предназначенных для непосредственного использования в полиграфическом производстве.

Современные спектрофотометры SpectroEye и Spectrolino дают возможность быстро и с высокой точностью измерять цвет в различных колориметрических системах, ставших сегодня международными стандартами: XYZ, ХyY, Lab, LCh и др. SpectroEye представляет собой портативный прибор, который может работать как в автономном режиме, так и совместно с компьютером. Spectro­lino конструктивно выполнен в виде измерительной приставки, сопряженной с компьютером, при этом измеренные данные обрабатываются посредством программного обеспечения GretagMacbeth - KeyWizard, Color Quality.

Кроме того, эти приборы определяют ряд денситометрических показателей: оптическую плотность, показатель растискивания и т.п. Так, по желанию заказчика в функциональный состав спектрофотометра SpectroEye могут быть включены функции денситометра D19C. При этом в отличие от последнего, ориентированного на технологию триадной печати, область применения прибора SpectroEye не зависит от используемого ассортимента красок. Совершенно незаменим спектрофотометр при производстве высококачественной упаковки и этикетки, печатание которых осуществляется с применением как триадных, так и специальных красок (Pantone и др.).

Очень часто на практике необходимо определить цветовое соответствие тиражной продукции и цветопробы. Спектрофотометры позволяют количественно оценить цветовое различие <2206>Е между оттиском и цветопробой, измерив цветовые координаты в системе Lab.

Такой подход позволяет точно определить технологический режим печатания (подачу краски, давление и т.д.) и отпечатать тираж с минимальными потерями бумаги и краски.

Компания X-Rite также использует спектрофотометрию как наиболее точный способ измерения характеристик цвета. Применяя этот способ измерения, можно оперировать точными определениями цвета, например: «калибровано», «охарактеризовано», «установлено», «специфицировано» и «независимо от материала». Например, спектрофотометр Digital Swatchbook создан компанией X-Rite специально для репростудий. Он позволяет измерять и анализировать цвет, определять CMYK-эквивалент и пересылать данные в компьютер. Входящий в комплект программный продукт X-Rite ColorShop дает возможность создать для различных устройств собственные профили.

Микропроцессор Digital Swatchbook позволяет быстро собрать информацию о спектре, цвете и плотности по 31 позиции. За две секунды прибор анализирует информацию и пересылает ее в компьютер.

Система X-Rite Autoscan spectrophotometer DTP 41 - еще один быстрый, точный и надежный прибор, обеспечивающий постоянный контроль всего процесса печати. DTP 41 - автоматизированное устройство, позволяющее достичь быстрых и точных результатов. За пять минут он может считать 480 цветовых сегментов. Модификация DTP 41/T создана для измерения как в отраженном, так и в проходящем свете.

DTP 41 можно использовать вместе не только с калибровочными программами, но и с программами управления цветом, установленными на компьютерах разных платформ.

И несколько слов о системах…

Очень часто в литературе о цвете можно встретить термин «стандартный наблюдатель». Он подразделяется на «наблюдателя» 1931 года и «наблюдателя» 1964 года. Под этими терминами понимаются спектральные характеристики фоторецепторов глаза, которые были получены в ходе экспериментов, проведенных Международной комиссией по освещению CIE в 1931 и 1964 годах. Эти данные были положены в основу науки колориметрии. Естественно, что на цветовосприятие оказывает существенное влияние и цвет, который освещает рассматриваемый образец. Далеко не все равно, под каким источником света расценивать образец. Существует три типа стандартных источников: тип А (лампа накаливания желтого цвета, где энергия синего и зеленого цветов мала), усредненный дневной свет и рассеянный дневной свет. Один и тот же цвет под этими источниками будет восприниматься по-разному. В качестве стандарта не случайно применяют такие источники света, которые имеют более равномерные спектральные характеристики, равномерный спектр испускания. В полиграфии сейчас огромное внимание уделяется стандартным источникам света и просмотровым устройствам, которые оснащены стандартными источниками света.

Бизнес не отстает от научной мысли, и на Западе сейчас существует довольно большое количество фирм - изготовителей колориметрических устройств для нужд полиграфии, переквалифицировавшихся с производства просмотровых устройств для текстильной промышленности.

Знание характеристик фоторецепторов, источника цвета и характеристик отражения объекта дает нам возможность определять однозначную характеристику цвета в координатах XYZ (первая колориметрическая система, которая была стандартизирована в 1931 году). Система имеет существенный недостаток - неравноконтрастность. Данной системе не соответствует адекватная зрительная оценка, что является ее узким местом. Именно поэтому она не получила широкого применения в полиграфии. На основе XYZ была построена равноконтрастная система Lab, которая лишена указанного недостатка. В большей степени Lab учитывает специфику зрительного восприятия. На допечатной стадии полиграфического производства Lab является основой для выполнения всех операций. Все спектрофотометры для нужд полиграфии измеряют цвет в этой системе. Равноконтрастной является не только данная система, - на основе XYZ построены еще некоторые равноконтрастные системы: Luv, xyY (для Photoshop ниже пятой версии).

Мы привыкли качественно описывать цвет тремя понятиями: яркость, насыщенность и цветовой тон, который определяет, к какой части спектра относится рассматриваемый цвет. Эти понятия объединены в систему LCH, где L - светлота, С - насыщенность, Н - цветовой тон.

Бытует мнение, что цвет не зависит от спектрального состава образцов. Очень распространены ситуации, когда два цвета при источнике <2206>50, например, воспринимаются одинаково, а при другом источнике цвета - по-разному. Если цвета двух объектов идентичны при освещении одним светом, но различны под другим, то говорят, что они являются метамерной парой. Для того чтобы исключить этот факт, применяются просмотровые устройства.

Принцип работы измерительного устройства - спектрофотометра - основан на регистрации отраженного цветового потока. Основной узел спектрофотометра - источник света, которым мы освещаем образец. Он должен испускать белый свет. Падающий свет отражается от объекта, проходит разложение при помощи дифракционной решетки, которая разлагает отраженный свет в спектр и далее регистрируется фотоприемником. Далее по известным характеристикам источника света и фоторецептора встроенное в прибор микропроцессорное устройство осуществляет вычисление координат цвета за считанные секунды.

Принцип действия прибора отраженного света - денситометра - достаточно прост: свет, отраженный от образца, регистрируется в устройстве; далее, после аналого-цифро­вого преобразования, прибор показывает значение оптической плотности. Денситометр устроен таким образом, что его измерительные каналы рассчитаны на регистрацию определенной отраженной части спектра; если посмотреть на спектральные характеристики спектральных красок - YCM, то становится понятно, что голубая краска поглощает красный, пурпурная - зеленый, желтая - синий. Поэтому характеристику можно определять только в конкретной зоне спектра. Голубая измеряется за красным фильтром, пурпурная - за зеленым, а желтая - за синим. На те приборы, которые существовали 20 лет назад, печатник перед началом измерения должен поставить определенный фильтр. Сейчас приборы делают это сами.

Как при выборе прибора, так и при измерении спектральных характеристик важно учитывать, что спектральный диа­пазон, за которым прибор видит краску, стандартизирован различными видами стандартов - европейским и американским. Это вносит путаницу при сопоставлении результатов измерений. Системы подразумевают совершенно конкретную характеристику, за которой прибор видит красочный слой. Если мерить один образец денситометрами, по-разному стандартизированными, то показания приборов будут сильно различаться. Последствий этого на практике немало. Так, одна из типографий пользовалась нормативной базой для европейского стандарта, а эксплуатировала прибор, который соответствовал американскому стандарту. По желтой краске было рекомендовано значение 1,4 оптической плотности. В приборе же это соответствовало единице. В результате оттиск приобрел неожиданный оттенок. Таким образом, одной и той же толщине соответствуют разные значения плотности. Причем отклонения могут быть как незначительные, так и существенные.

Рекомендуемые нормативные базы должны соответствовать данному типу прибора. Единственное, что смягчает последствия несоответствий систем, это то, что черная краска для всех видов цветофильтров совершенно одинакова. Однако в современном мире цветной печати это мало чем может помочь…

ЗАНЯТИЕ № 2

Тема:	Основные группы свойств стоматологических материалов: адгезия и адгезионные свойства, эстетические свойства, биосовместимость стоматологических материалов. Контроль качества стоматологи-ческих материалов.
Цель:	- изучить классификацию адгезионных соединений, механизмы образования и условия разрушения; Изучить факторы, влияющие на эстетическое восприятие восстано-вительного материала, и методы оценки эстетических свойств; Изучить понятие биоматериала, биоинертности, биосовместимости и виды воздействия биоматериала на организм. Категории стоматологи-ческих материалов как биоматериалов. Программа испытаний на биосовместимость; Изучить критерии качества стоматологических материалов и системы международных и национальных стандартов.
Метод проведения:			Групповое занятие.
Место проведения:			Учебная аудитория, клинический кабинет, зуботехни-ческая лаборатория, кабинет мануальных навыков, ла-боратория стоматологического материаловедения.
Обеспечение:		Техническое оснащение : мультимедийное оборудование, стоматологические установки, стоматологические инструмен-ты, стоматологические материалы. Учебные пособия : фантомы головы и челюстей, стенды, мультимедийные презентации, учебные видеофильмы. Средства контроля : контрольные вопросы, ситуационные задачи, вопросы для тестового контроля, домашние задания.

План занятия

1. Проверка выполнения домашнего задания.

2. Теоретическая часть. Определение понятие адгезии. Классифика-ция адгезионных соединений в стоматологии. Механизмы образования адгезионных соединений. Условия образования и характер разрушения адгезионных связей. Свойства материалов, характеризующие эстетику восстановления. Факторы, влияющие на эстетическое восприятие восстановленного материала и методы оценки эстетических свойств.

Биосовместимость стоматологических материалов и методы ее оценки.

3. Клиническая часть. Демонстрация преподавателем типов адгезион-ных связей: между гелями, лаками и эмалью (керамики); между композитами и твердыми тканями зуба (адгезивы с предварительной протравкой типа «ЗМ Single Bond» и без нее, типа «Рro Bond»).

Демонстрация модели кариозной полости с механической адгезией в виде заклинивания материала в неровностях для удержания амальгамы, специальных захватов и неровностей на поверхности металлического каркаса, когда на его поверхность наносится пластмассовая облицовка; фиксация несъемных зубных протезов неорганическим цементом (цинк-фосфатным цементом) и др.

Демонстрация преподавателем материалов и изделий с различными эстетическими свойствами (амальгама, керамика, полимеры) и расцветок зубов, типа «VITA», а также биосовместимых с тканями зуба материалов.

4. Самостоятельная работа. Знакомство студентов с основными типа-ми адгезионных материалов: гелями, лаками, герметиками, бондингами с протравками, праймерами с адгезивами (без протравки), цементами для фиксации несъемного протезирования, механическими адгезивами типа зацепок, углублений, заклинивания пломбировочного и облицовочных материалов.

Знакомство студентов с материалами с различными эстетическими свойствами с расцветкой зубов «VITA», а также с биосовместимыми стоматологическими материалами.

5. Разбор результатов самостоятельной работы и теоретических знаний по контрольным вопросам и ситуационным задачам.

6. Тестовый контроль знаний.

7. Задание на следующее занятие.
Аннотация

Адгезия - это явление, возникающее при соединении разнородных материалов, приведенных в близкий контакт, для разделения которых следует приложить усилие. Адгезия встречается во многих случаях применения восстановительных материалов в стоматологии. Например, при соединении пломбировочного материала с тканями зуба, герметика и лака с зубной эмалью, при фиксации несъемных зубных протезов цементами. В ортодонтии на принципах адгезии крепятся брекеты на поверхности зуба. Адгезия присутствует и в комбинированных протезах: в металлокерамических протезах - между фарфором и металлом; в металлопластмассовых - между пластмассой и металлом и др.

Материал или слой, который наносят чтобы получить адгезионное соединение, называют адгезивом . Материал, на который наносят адгезив, называется субстратом .

Рис.1. Классификация видов адгезионных соединений в стоматологии.
Существуют существенные различия между адгезивами восстановительных материалов с тканями живого организма и соединениями разнородных материалов, которые применяются в зубных протезах.

Различают несколько механизмов образования адгезионного соединения за счет различных типов адгезионных связей.

Рис.2. Классификация типов адгезионных связей.

Механическая адгезия заключается в заклинивании адгезива в порах или поверхностях субстрата. Оно может происходить на микроскопическом уровне (соединение полимера с протравленной эмалью) или на макроуровне (нанесение пластмассовой облицовки на поверхность металлического каркаса, фиксация съемных зубных протезов неорганическим цементом – цинк-фосфатным цементом).

Химическая адгезия более прочная и надежная. Она основана на химическом взаимодействии двух материалов, который присущ водным цементам на полиакриловой кислоте, в которой присутствуют функциональные группы, способные образовывать химические соединения с твердыми тканями зуба – с кальцием гидроксиапатита.

Диффузное соединение образуется в результате проникновения компонентов одного материала в поверхность другого с образованием «гибридного» слоя, в котором содержатся оба материала.

На практике в чистом виде адгезионные соединения трудно найти. В большинстве случаев при использовании различной химической природы для восстановления зубов имеет место адгезионное взаимодействие и механического, и диффузного и химического характера.

Условия создания прочного адгезионного соединения.

1. Чистота поверхности, на которую наносится адгезив.

2. Проникновение жидкого адгезива в поверхность субстрата, которая зависит от способности адгезива смачивать поверхность субстрата.

Смачиваемость характеризуется способностью капли жидкости растекаться по поверхности субстрата. Мерой смачивания является контактный угол смачивания (θ - (греч .) тета), который образуется между поверхностью жидкого и твердого тел на границе их раздела (рис.3).

Рис.3 Контактный угол смачивания – критерий адгезии.

При полном смачивании контактный угол равен 0°. Малые значения контактного угла характеризуют хорошее смачивание. При плохом смачивании контактный угол больше 90°. Хорошее смачивание способствует капиллярному проникновению и говорит о сильном взаимном притяжении молекул на поверхностях жидкого адгезива и твердого тела – субстрата.

3. Минимальная усадка и минимальное напряжение при твердении адгезива на поверхности субстрата.

4. Минимальное термическое напряжение. Если адгезив и субстрат имеют различные коэффициенты термического расширения, то при нагревании клеевой шов будет испытывать напряжение (нанесение на металлический каркас фарфоровой облицовки, обжиг изделия при высоких температурах, затем охлаждение до комнатной температуры). Если близки коэффициенты материалов, напряжение будет минимальным.

5. Влияние коррозионной среды. Присутствие влажности в полости рта значительно ухудшает адгезионные связи, способствуя образованию коррозионных жидкостей.

Адгезионная прочность .

Об адгезии судят по величине адгезионной прочности, т.е. по сопротивлению разрушения адгезионного соединения. Как следует из определения адгезии, достаточно измерить приложенные усилия для разделения адгезионного соединения. Предложено много методов для измерения различных адгезионных соединений, но у всех методов присутствуют только три механизма разрушения: растяжение, сдвиг и неравномерный отрыв. Поверхность разрушения при испытании проходит по наиболее слабому звену соединения.

Эстетические свойства стоматологических восстановительных материалов

Другой важной задачей восстановительной стоматологии является воспроизведение внешнего вида натуральных зубов, их эстетических показателей.

К показателям, характеризующим эстетические свойства стоматологических материалов, относятся: цвет, полупрозрачность, блеск поверхности, флуоресценцию .

Собственный цвет любого предмета (зуба) представляет собой результат взаимодействия данного объекта (зуба) со светом от источника освещения. Материал предмета (зуба) приобретает цвет в результате отражения одной части и поглощения другой части спектра падающего на него света.

Рис.4. Схема определения внешнего вида искусственной коронки наблюдателем.

Свет - форма электромагнитной энергии, которую может воспринимать глаз человека длиной волны от 400 нм (фиолетовый) до 700 нм (темно-красный) - его называют «видимым светом». Комбинация длин волн, содержащихся в луче света, отраженном от поверхности предмета определяет свойство, которое мы называем цвет . Поверхность синего цвета отражает только синюю часть и поглощает все остальные цвета спектра освещающего света; поверхность белого цвета отражает все длины волн спектра падающего на неё света; поверхность чёрного цвета полностью поглощает весь световой спектр и не отражает ничего.

Полупрозрачность или просвечиваемость зависит от количества света, которое может пропускать предмет. Предметы с высокой прозрачностью кажутся более светлыми, но чем прозрачнее материал, тем больше на его цвет влияет фон или ниже лежащий материал.

Блеск поверхности - оптическое свойство, придающее поверхности глянцевый зеркальный вид. Неблестящая и глянцевая поверхности отличаются соотношением зеркального и рассеянного отражения света. Блеск характеризуется количеством зеркально отраженного света , который падает на нее в виде пучка параллельных лучей. Для зеркального отражения соблюдается закон: угол падения света равен углу его отражения. Когда падающий луч света рассеивается, поверхность предмета воспринимается как матовая, неблестящая или шероховатая. Блеск поверхности уменьшается с увеличением рассеянности падающего света. Яркий блеск связан с совершенной гладкостью поверхности, которую называют зеркальной.

Флюоресценцией называется излучение или эмиссия предметом света длиной волны, отличающейся от длины волны света, падающего или освещающего данный предмет. Флуоресцентное излучение заканчивается сразу после прекращения освещения, способного к флуоресценции предмета. Естественные зубы флуоресцируют в диапазоне голубого света под воздействием ультрафиолетового облучения.

На каждый из показателей эстетики с точки зрения стоматолога, зубного техника и пациента влияют:

1. источник света;

2. собственные оптические свойства восстановительного материала;

3. восприятие полученного результата наблюдателем.

Характеристика источника света чрезвычайно важна. В восстановительной стоматологии лучше применять источник света дневной или близкий к дневному. Именно в таких условиях пломбы и протезы будут выглядеть как естественные.

Человеческий глаз - самый чувствительный прибор для восприятия света и сравнения цветовых различий, но оно индивидуально (восприятие цвета художником и человеком с нарушением цветового зрения или полного отсутствия восприятия цвета - цветовая слепота). Определение цвета глазом происходит в результате цветового стимула, получающего информацию от клеток сетчатки глаза.

Для объективной оценки света, а также других эстетических характеристик восстановительных материалов используют стандартные условия с помощью спектрофотометров и колориметров. Предложено несколько систем измерения для применения в восстановительной стоматологии, например, цветовая система Манселла, которая включает в себя 3 координаты:

Цвет, основная характеристика, определяющая наблюдаемый цвет предмета, связанный со спектром света, отраженного предмета;

Светлота - характеризует свет как светлый или темный, если показатель низкий, цвет восстанавливаемого зуба кажется серым и неживым;

Насыщенность - мера интенсивности цвета (более светлые тона или более темные одного цвета).

Цветовая система Х, У, Z и СIE L*a*b* основаны на спектральных характеристиках величины коэффициента отражения на определенной длине волны, но они громоздки и не удобны для практического использования в оценке света стоматологических материалов.

Международная система СIE L*a*b* для аппаратурного измерения цвета, где L* - определяет степень белизны от черного (0) до белого (100); a* - определяет зеленый и красный цвета; b* - определяет синий и желтый цвета. Образцы расцветок следует выполнять с учетом природы восстановительного материала, для которого они предназначены.

В практике для определения цвета зубов и подбора восстановительного материала применяют стандартные шкалы цветов. Эта шкала расцветок должна охватывать все возможные оттенки натуральных зубов. Наибольшую популярность приобрела шкала расцветки фирмы «VITA», в которой буквой А обозначены красно-оранжевые оттенки, буквой В - желтоватые, С - сероватые - зеленые, Д - коричневатые. Цифрами обозначают степень светлости и насыщенности данного цвета (например, цвет А1 менее насыщен, и более светлый, чем А3,5).

Биосовместимость стоматологических материалов и методы ее оценки

Каким бы прочным и эстетичным по своим свойствам не был материал, если его применение может вызвать отрицательные реакции в организме, от применения этого материала следует отказаться. До сих пор мы говорили просто о материалах различной химической природы и их свойствах без учета его взаимодействия с тканями организма пациента на местном и системном уровне. Следовательно, стоматологический материал - не просто материал определенной химической природы, а к нему применимо понятие - «биологический» материал (биоматериал).

Биоматериал - любой инородный материал, который помещается в ткани организма на любое время для того, чтобы устранить деформации или дефекты, заместить поврежденные или утраченные в результате травм или заболеваний натуральные ткани организма .

Биоматериал должен обладать свойствами биосовместимости . Этот термин появился в 1960 году. До этого было принято говорить о биоинертном материале по отношению к окружающим его тканям: не оказывает никакого вредного воздействия на них и никак с ними не взаимодействует. В настоящее время от материала, например, для восстановления коронки зуба ожидают не только образования прочной связи с тканями зуба, но и их оздоровления и регенерации. Называть такой материал инертным неверно. Поэтому применяется термин биоприемлемый, биосовместимый .

Основные требования к биосовместимым и биоинертным материалам:

Биоинертный материал :

Не повреждает пульпу и мягкие ткани полости рта;

Не содержит веществ повреждающего действия;

Не содержит сенсибилизирующих веществ, вызывающих аллергические реакции;

Не обладает канцерогенностью;

Образует адгезионное соединение с твердыми тканями зуба.

Биосовместимый материал :

Обладает теми же свойствами, что и биоинертный, а также оказывает оздоравливающее регенерирующее действие.

При оценке биосовместимости материалы различают по типам воздействия на организм:

Общее: токсическое, аллергическое, психологическое;

Местное: механическое, токсическое местное, температурное.

Для определения биосовместимости материала до его клинического применения, проводят испытания на соответствие материала нормам и требованиям согласно стандартам ГОСТ Р ИСО 10993 на биосовместимость и токсичность. Программа составляется исходя из конкретного назначения материала.

Для стандартизированного подхода все стоматологические биоматериалы поделены на категории в зависимости от тканей организма, с которыми должны контактировать материал, и времени контакта.

Со слизистыми оболочками полости рта;

С костной тканью, твердыми тканями зуба;

С тканями периодонта, кровью;

С кожей;

С пульпой зуба.

Однократно или многократно, но не менее 24 часов;

Одно- или многократно более 24 часов, но не менее 30 суток;

Постоянный контакт более 30 суток.

Определив эти параметры, приступают к составлению программы испытаний, включающей ряд методов или тестов, которые подразделяют на 3 уровня:

1 уровень: начальные экспресс-тесты;

2 уровень: экспериментальные тесты на животных;

3 уровень - доклинические тесты назначения (на животных).

Токсикологические испытания на экспериментальных животных длительны и дорогостоящие. Поэтому для предварительной оценки часто применяют «0» уровень - это санитарно-химические испытания, которые широко используются в нашей стране. Этот уровень актуален для содержания в стоматологических материалах химических веществ, для которых известны предельно допустимые концентрации при контакте с организмом.

Контроль качества стоматологических материалов

Основные группы свойств материалов для доклинической оценки их качества:

Биологические:

- показатели биосовместимости ,

- гигиенические свойства ,

- органолептические .

Важным для безопасности применения материала в клинике являются токсикологические испытания, определяющие комплекс свойств материала, оценивающий его биосовместимость .

Гигиенические свойства - способность стоматологических материалов очищаться обычными средствами гигиенической чистки зубов и не изменять своих свойств под действием различных средств гигиены.

К биологическим требованиям примыкают органолептические - восстановительный материал не должен обладать неприятным вкусом и запахом.

Технические :

- физико-химические и физико-механические свойства ;

- эстетические : цвет и цветостойкость, полупрозрачность, гладкость поверхности, флуоресценция.

- технологические : время смешивания компонентов, время твердения, консистенция и текучесть.

Технические свойства материалов определяют в лабораториях на стандартных образцах. Выбор показателей качества зависит от его назначения и химической природы (эстетические качества амальгамы определять бессмысленно и т.п.). В России существует порядок разработки стоматологических материалов до получения разрешения на их применение в клинической практике (ГОСТ Р 15013-94).

Структура стандарта (ГОСТ Р):

I. Область применения стандарта.

II. Термины и определения.

III. Классификация.

IV. Требования (нормы) показателей свойств.

V. Методы испытаний.

VI. Требования к упаковке и инструкции.

Эти нормы (как и методики их определения) являются основным содержанием стандартов стоматологических материалов. Любой вновь разработанный материал обязательно проходит испытания на соответствующие требования согласно классификации стоматологических материалов.

Международная федерация стоматологов (Federation Dentaire Internationale - FDI) и Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization ISO) работают над новыми усовершенствованными стандартами.

СИСТЕМА

стандартов стоматологических материалов

Международная федерация стоматологов, FDI

Международная организация по стандартизации, ISO

ТК 106 (год образования 1963)

Россия - ТК 279, 1980

США - АDА, 1966

Австралия - 1973

Скандинавские страны - 1973

Европейский комитет нормализации, 1995

Рис.5. Международные и национальные организации по стандартизации стоматологических материалов.

Стандартами стоматологических материалов ISO (ИСО) занимается технический комитет ТК 106, в который входят национальные комитеты более 80 стран.

Членом ИСО является и Россия, представленная техническим комитетом по стандартизации стоматологических аппаратов, приборов и материалов ТК 279 (Зубоврачебное дело). Работа по стандартизации в рамках Международной организации ИСО включает определение требований и норм показателей свойств каждого класса материалов стоматологического назначения, стандартизацию терминологии и методов испытаний. Стоматолог, который работает с материалами, отвечающими требованиям стандартов, может быть спокоен, что применяемый материал не даст существенных отрицательных результатов в процессе его клинического применения.

Окончательным критерием качества стоматологического материала является его поведение в условиях полости рта пациента. Это может оценить только клиницист на основании своих наблюдений, анализа успешных результатов и неудач.

Схема ориентировочной основы действия

Этапы работы	Средства и условия работы	Критерии для самоконтроля
1	2	3
I Адгезия
Основное внимание обращено к информации преподавателя о различных типах адгезионных соединений	Гели, лаки, герметики, бондинги с протравкой, праймеры с адгезивами без протравки, цементы для фиксации несъемных протезов. Механические адгезивы для фиксации амальгамы, пластмассовых облицовок, фарфоровых фасеток на моделях искусственных зубов.	Исходные знания, методические указания, схемы, стенды, тетради. Модели искусственных зубов с механическими типами адгезии.
II Эстетика в стоматологии
1. Сравнить в общем виде материалы различной хими-ческой направленности по их эстетическим свойствам: цвету, полурозрачности, блеску и флуоресценции.	Металлы - амальгама, металлические каркасы для съемных протезов, металлические коронки, керамика, полимеры.	Исходные знания, лекции, методические разработки, домашнее задание.
2. Сравните полупроз-рачность эмали и дентина натурального зуба.	Натуральные зубы, распилы групп зубов.	Исходные знания о факто-рах, влияющих на показате-ли эстетики: освещение, собственный цвет зуба, восприятие наблюдателем.
3. Определить цвет натуральных зубов и подобрать восстановитель-ный материал.	Стандартная шкала цвета «VITA», естественные зубы, материалы: керамика, полимеры.	Знание цветовой шкалы «VITA»: обозначения букв А, В, С, Д и цифр - 1, 2, 3, 4 ......

Контрольные вопросы
Адгезия и ее значение в восстановительной стоматологии .

1. Что такое адгезия и ее значение в стоматологии?

2. Что такое адгезив и субстрат? Приведите примеры в области стоматологии.

3. Перечислите и охарактеризуйте типы адгезионных связей, приведите примеры адгезионных связей: механических, химических, диффузных.

4. Что такое контактный угол смачивания? Какое значение имеет эта характеристика для адгезионного соединения?

5. Какое влияние оказывает усадка адгезива при его отвердении на прочность адгезионного соединения?

6. Какие условия и свойства материалов оказывают влияние на качество адгезионного соединения?

7. Какие методы существуют для определения прочности адгезионного соединения, применяемых в стоматологии?

Эстетические свойства восстановительных материалов

8. Какие показатели характеризуют эстетические свойства стоматологических материалов?

9. Сравните в общем виде стоматологические материалы различной химической природы: металлы, керамику, полимеры по их эстетическим свойствам.

10. Какие факторы влияют на восприятие цвета восстановительного материала?

11. С какими оптическими свойствами связаны блеск поверхности, степень прозрачности и флуоресценция восстановительного материала?

12. Какие системы и аппараты для объективного измерения цвета Вы можете назвать?

13. Что такое эталонные расцветки стоматологических восстанови-тельных материалов?

Биосовместимость стоматологических материалов

14. Что такое биосовместимость и биоинертность?

15. Перечислите основные требования к биосовместимому и биоинертному материалу. Приведите примеры.

17. Какие уровни должна включать программа токсикологических испытаний стоматологических материалов?

18. В чем заключаются санитарно-гигиенические испытания стоматологических материалов?

Критерии качества стоматологических материалов

19. Перечислите группы требований, которым должны отвечать материалы стоматологического назначения.

20. В чем заключаются технические испытания стоматологических материалов?

21. Структура национального стандарта России - ГОСТ Р?

22. Международные и национальные организации по организации стандартизации стоматологических материалов?

Ситуационные задачи
1. Отметьте знаком «+» вид адгезионного биологического соединения:

2. Соотнесите типы адгезионных связей:

Адгезионные связи	механические	химические	диффузные
1. Макромеханические
2. Ионные
3. Металлические
4. Ковалентные
5. Микромеханические
6. Проникновение одного материала в поверхность другого с образованием «гибридного» слоя

3. Соотнесите необходимые условия создания прочного адгезионного соединения:

Необходимые условия	Прочность адгезионного соединения	Незначительные условия
1. Чистота поверхности
2. Генерация жидкого адгезива в поверхность субстрата
3. Минимальная усадка адгезива при твердении
4. Минимально возможное термическое напряжение: а) с различными коэффициентами термического расширения адгезива и субстрата; б) с близкими коэффициентами расширения адгезива и субстрата
5. Отсутствие влияния коррозионной среды

4. Под каким углом смачивания адгезивом произойдет сильное взаим-ное притяжение молекул адгезива и субстрата?

Угол смачивания	Отсутствие смачивания	Удовлетворительное смачивание	Хорошее смачивание
θ 1 > 90 0
θ 2
θ 3

5. Соотнесите показатели, характеризующие эстетические свойства ма-териалов:

Свойства материалов	Да	Нет
1. Цвет
2. Упругость
3. Полупрозрачность
4. Прочность
5. Блеск поверхности
6. Флуоресценция
7. Твердость
8. Пластичность

6. Соотнесите методы оценки эстетических характеристик:

Методы измерения, определения расцветки зубов	Аппаратные	Стандартные шкалы цветов
1. Цветовая система Манселла
2. Цветовая система Х, У, Z
3. Цветовая система СIEL*a*b*, трехмерное изображение
4. Расцветка фирмы «VITA»

7. Сопоставьте требования к биосовместимым и биоинертным стомато-логическим материалам:

Требования	К биосовместимым материалам	К биоинертным материалам
1. Не повреждать пульпу и мягкие ткани полости рта
2. Оказывать оздоравливающее и регенерирующее действие
3. Не содержать веществ повреждающего действия
4. Не содержать сенсибилизирующих веществ, вызывающих аллергию
5. Образовывать адгезионное соединение с твердыми тканями зуба
6. Не обладать канцерогенностью

8. Какой уровень испытаний для биологической оценки стоматологичес-ких материалов используется в России чаще всего?

Характер контакта	Категории
	по продолжительности контакта	по характеру контакта с организмом
1. Со слизистыми оболочками полости рта
2. Однократно или многократно, но менее 24 часов
3. С костной тканью, твердыми тканями зуба
4. Одно- или многократно, более 24 часов, но менее 30 суток
5. С кровью
6. С тканями периодонта
7. С кожей
8. С пульпой зуба
9. Постоянный контакт, более 30 суток

10. Определите содержание стандарта ГОСТ Р (Россия) для стоматоло-гических материалов:

Содержание стандарта	Стандарт ГОСТ Р
	да	нет
1. Область применения стандарта
2. Термины и определения
3. Классификация
4. Требования (нормы) показателей свойств материалов
5. Методы испытаний
6. Требования к упаковке и инструкции
7. Физико-химические свойства
8. Адгезионные свойства
9. Биосовместимость материала

11. Соотнесите международные и национальные организации по стан-дартизации стоматологических материалов:

Организации	международные	национальные
1. FDI
2. ISO
3. ТК 106
4. ТК 279
5. АDА

Тестовый контроль знаний
1. Какие механизмы разрушения присутствуют при испытании адгезионной прочности?

а) при растяжении;

б) сдвиге;

в) при неравномерном отрыве;

г) при сжатии;

д) при кручении.

2. Какой контактный угол смачивания является оптимальным для создания прочного адгезионного соединения?

а) θ 1 > 90 0 ;

3. Какой свет называют «видимым»?

а) от 200 до 300 нм;

б) от 400 до 700 нм;

в) от 800 до 1000 нм;

г) от 1100 до 1500 нм.

4. Как отражает и поглощает синяя цветовая поверхность спектра освещающего света?

а) поверхность синего цвета отражает только синюю часть и поглощает

все остальные цвета;

б) поверхность синего цвета поглощает только белый цвет и отражает

все остальные;

в) поверхность синего цвета поглощает только чёрный цвет и отражает

все остальные;

5. Как отражает и поглощает белая цветовая поверхность спектра освещающего света?

а) поверхность белого цвета отражает все длины волн спектра

падающего на нее света и не поглощает ничего;

б) поверхность белого цвета поглощает все длины волн падающего света

и не отражает ничего;

в) поверхность белого цвета поглощает длины волн черного цвета и

отражает все остальные.

6. От чего зависит полупрозрачность материала, предмета?

а) от количества света, которое может пропускать предмет;

б) от степени рассеянного света;

в) от фона (подложки);

г) от гладкости материала;

д) от шероховатости материала.

7. Как флуоресцируют естественные зубы под воздействием ультрафиолетового облучения?

а) в диапазоне розового цвета;

б) в диапазоне белого цвета;

в) в диапазоне голубого цвета;

г) в диапазоне зеленоватого цвета.

8. В каких условиях пломбы и протезы из восстановленных материалов будут выглядеть как естественные?

а) при ночном естественном свете;

б) при дневном естественном свете;

в) при свете нормальной электрической лампы;

г) при свете дневных ламп.

9. Что включает в себя программа испытаний стоматологических материалов на биосовместимость, согласно стандартам ГОСТ Р ИСО 10993?

Методы испытаний :

в) 1-й уровень - начальные экспресс-тесты;

г) 2-й уровень - экспериментальные тесты на животных;

д) 3-й уровень - доклинические тесты назначения (на животных);

е) 0-й уровень - санитарно-химические тесты.

10. Какой порядок разработки стоматологических материалов до получения разрешения на их применение в клинике согласно ГОСТ Р 15013-94 действует в России?

а) нормы для показателей свойств:

Прочность при изгибе композиционного восстановительного материала

должна быть не менее 50 МПА;

Прочность на сжатие силикатного цемента - не менее 190 МПа;

Адгезионная прочность соединения композита с твердыми тканями зуба

Не менее 7 МПа;

Водопоглащение полимерного материала для базисов съемных протезов

не должна составлять более 32 мкг/мм 3 и т.д.

б) эти нормы заложены в стандартах материалов только для

стоматологических материалов, применяемых в клиниках;

в) эти нормы заложены в стандартах материалов для лабораторно-

клинических работ;

г) эти нормы заложены для каждого класса материалов, согласно

классификации их.
Домашнее задание
1. Изобразить схему адгезионных соединений в стоматологии.

2. Изобразить схему типов адгезионных связей.

3. Описать условия создания прочного адгезионного соединения.

Литература

Основная :

1. Базикян Э.А. Пропедевтическая стоматология. Учебник для медицинских вузов. - М.: Издательство «ГЭОТАР-Медиа», 2008. - С. 482-489, 518-527.

2. Попков В.А., Нестерова О.В., Решетняк В.Ю., Аверцева И.Н. Стоматологическое материаловедение. - М.: Издательство «Медиапресс-информ», 2006, - С.5-19.

3. Методические разработки кафедры пропедевтики стоматологических заболеваний СтГМА.

Дополнительная:

1. Поюровская И.Я. Стоматологическое материаловедение. Учебное пособие. - М.: Издательская группа «ГЭОТАР-Медиа», 2007. - С.5-10.

2. Вязьмитина А.В., Усевич Т.Л. Материаловедение в стоматологии. Учебное пособие. - Ростов-на-Дону, 2002. - С. 11-15.

3. Крег Р., Пауэрс Дж., Ватага Дж. Стоматологические материалы: свойства и применение. Перевод с английского Шульги О.А. - М.: Издательство «МЕДИ», 2005. - С.9-38.

4. Трезубов В.Н., Мишнев Л.М., Жулев Е.Н. Ортопедическая стоматология. Прикладное материаловедение. Учебник для медицинских вузов. - М.: МЕДИпресс-информ», 2008. - С.9-11.

5. Дмитриева Л.А. Современные пломбировочные материалы и лекарственные препараты в терапевтической стоматологии. - М.: Медицинское информационное агентство, 2011. - С.6-13.

Стороженко, Алексей Иванович

Ученая cтепень:

Кандидат технических наук

Место защиты диссертации:

Санкт-Петербург

Код cпециальности ВАК:

Специальность:

Оптические и оптикоэлектронные приборы и комплексы

Количество cтраниц:

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ КООРДИНАТ ЦВЕТА И ЦВЕТНОСТИ

1.1 Общие сведения о принципах, методах и приборах определения цвета

1.2 Визуальное измерение цвета

1.3 Расчетный (спектрофотометрический) метод

1.4 Принципы объективного измерения цвета

1.4.1 Метод компарирования

1.4.2 Метод непосредственного измерения координат цвета и цветности

1.5 Приборы для определения координат цвета и цветности

1.5.1 Приборы для визуального измерения цвета

1.5.2 Приборы для расчетного способа определения координат цвета и цветности

1.5.3 Приборы для объективного измерения цвета

1.6 Сравнительный анализ погрешностей методов измерений координат цвета и цветности

1.7 Исследование зависимости координат цветности от геометрии измерений

ИСТОЧНИКИ СВЕТА ДЛЯ ЦВЕТОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

2.1 Виды источников света для цветовых измерений

2.2 Исследование погрешностей методов измерений координат цветности источников излучений

2.2.1 Метод определения координат цветности источника при сравнении с известным источником

2.2.2 Метод непосредственного определения спектра источника и расчета координат цветности

2.2.3 Исследование погрешностей методов измерений координат цветности источников

2.2.4 Особенности измерений координат цветности автомобильных ламп и выбор цветов в светодиодных светофорах

ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ СТАНДАРТНЫХ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ЦВЕТА

3.1 Стандартные источники света

3.2 Цветность стандартных источников А, В, С, D

3.3 Воспроизведение стандартных источников А, В, С

3.4 Воспроизведение источника D

3.5 Исследование возможности воспроизведения источника D65 с помощью импульсной лампы

3.6 Оценка возможности разработки требуемого источника излучения, состоящего из нескольких светодиодов

3.7 Источник D65, состоящий из нескольких светодиодов

СНИЖЕНИЕ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ КООРДИНАТ ЦВЕТА И ЦВЕТНОСТИ МЕТОДОМ ПЕРЕСЧЕТА

4.1 Вывод формул пересчета

4.2 Теоретическое исследование погрешности метода

4.3 Исследование погрешности метода пересчета

РАЗРАБОТКА ФИЛЬТРОВОГО КОЛОРИМЕТРА, ИСПОЛЬЗУЮЩЕГО МЕТОД ПЕРЕСЧЕТА

5.1 Принцип работы фильтрового колориметра

5.2 Оценка теоретической погрешности прибора

Введение диссертации (часть автореферата) На тему "Оценка погрешностей визуальных и фотоэлектрических методов измерения координат цвета"

В настоящее время все более и более широкое распространение получают колориметрические измерения в различных областях применений. Так исторически основными направлениями таких измерений принято считать полиграфическую, текстильную, а также оптическую промышленности. С появлением новых материалов в области дорожных знаков, разметки и светофоров и, соответственно, новых стандартов цветовые измерения получили и здесь очень большое значение. Кроме того, особое место занимает контроль цвета при производстве косметических средств и упаковок, где требуется получать одинаковый выбранный цвет для каждого типа продукции.

С расширением колориметрических измерений появляются новые автоматические приборы для проведения цветовых измерений, а морально устаревающие приборы просто заменяются. Так перестали применяться визуальные колориметры, для работы с которыми требуется и хорошее цветовое восприятие оператора, и специальные навыки работы с такими приборами. Однако чаще всего основная причина замены оборудования связана с распространенным мнением, что все современные приборы должны обязательно иметь связь с компьютером и быть максимально автоматизированными. Такой перевес в сторону автоматизации ведет к тому, что одни методы получают большее распространение, а другие -исчезают. Однако если попытаться сравнить погрешности разных приборов, то чаще всего оказывается, что на большинство современных приборов приводятся погрешности, измеренные в разных системах цветов. Кроме того, на зарубежные приборы практически всегда приводятся погрешности, измеренные в своих лабораторных условиях, по своим методикам и на своих комплектах эталонных образцов. В Российской Федерации пока еще используется абсолютная погрешность измерений в наиболее распространенной системе цветов XYZ, что позволяет сразу отнести прибор к определенному классу: рабочее средство измерений или рабочий эталон. Однако уже наблюдается тенденция к зарубежному способу представления погрешностей.

В настоящее время проблема оценки погрешностей различных методов измерений цвета очень актуальна: исследование на основе испытаний приборов различных типов может дать не только подробный анализ преимуществ и недостатков существующих методов измерений, но и возможность качественно описать и количественно оценить все составляющие погрешности измерений, а также предложить способы для уменьшения погрешности.

Следовательно, для выполнения поставленной проблемы необходимо:

1. сравнить возможности и сопоставить погрешности забытых классических методов измерений координат цвета и цветности с методами, получившими распространение только за последние годы;

2. провести испытания методов измерения цвета источников излучений;

3. исследовать влияние геометрии измерений на координаты цветности;

4. по результатам анализа наиболее существенных составляющих погрешностей измерений координат цвета и цветности различными методами предложить алгоритмы и схемные решения отдельных узлов и элементов измерительных установок и приборов, позволяющих повысить точность измерений.

Применение современной микроэлектронной техники может снизить себестоимость изготовления новых колориметров. Для этого требуется провести анализ существующих методов снижения погрешности и модернизировать их для возможности встраивания в микропроцессорное устройство. Использование всех существующих достижений значительно упрощает схему прибора, а погрешность измерений координат цветности остается приемлемой для практического применения.

Заключение диссертации по теме "Оптические и оптикоэлектронные приборы и комплексы", Стороженко, Алексей Иванович

Результаты теоретического и практического исследований метода

пересчета показывают, что алгоритм работает с некоторой погрешностью,

но абсолютная погрешность координат цветности остается в пределах

допустимых для рабочего средства измерения пределах - 0.02-0.03. Однако

для некоторых образцов были получены несколько большие значения

погрешности. Это связано с тем, что исследования проводились на

визуальном колориметре и, следовательно, на результируюшую

погрешность измерений еще влияет цветовая адаптация глаза,

восприимчивость глаза к цвету, усталость глаза и другие субъективные

причины. Исследование применимости метода пересчета показало, что данный

алгоритм может быть применен для снижения погрешности измерений при

изготовлении объективного фильтрового колориметра, в котором кривые

сложения неточно соответствуют или даже значительно отличаются от

стандартизованной системы XYZ. Колориметр, калиброванный таким

способом и измеряюпций только координаты цветности, может использоваться в качестве рабочего средства измерения, а, при

оптимальном выборе градуировочных фильтров, прибор может также

измерять и координаты цвета. Применение метода пересчета с делением

локуса на области позволяет еще больше уменьшить погрешность, но

усложняет расчеты. Так как, вывод формул пересчета производится только

один раз, то этот способ повышения точности оправдан экономически. Следовательно, метод пересчета позволяет разрабатывать суш;ественно

более простые, но в тоже время достаточно точные приборы.ГЛАВА 5

РАЗРАБОТКА ФИЛЬТРОВОГО

КОЛОРИМЕТРА, ИСПОЛЬЗУЮЩЕГО

МЕТОД ПЕРЕСЧЕТА

5.1 Принцип работы фильтрового

колориметра

При изготовлении фильтрового колориметра, в настоящее время,

расчетчики стараются разрабатывать и изготавливать светофильтры,

спектры пропусканий которых подобны общепризнанным кривым

сложений XYZ , , Создание светофильтров, подобных кривым

сложения XYZ, возможно, но решить эту задачу с требуемой

погрешностью очень сложно, так как стекол с требуемым спектральным

составом не существует. Добиться достаточно близкого спектрального

состава возможно используя несколько различных, часто редких и очень

дорогих, цветных оптических стекол. Однако, цветные фильтры, спектры

пропусканий которых подобны другим кривым сложения, например -

системе RGB , изготовить относительно просто. Известно, что некоторые приборы специально разрабатывались для

обеспечения решения особых задач. В них спектральные коэффициенты

пропусканий трех светофильтров полностью охватывают видимую часть

спектра, но не подобны каким-либо общепринятым кривым сложений

(например - колориметр ФМ104М , , изготовленный в ГОИ , с

системой цветов Шкловера). При попытке провести прямые измерения на

таком приборе координаты цвета и цветности испытуемого образца будут

иметь значительную погрешность. Поэтому, в методике измерений таких иметь значительную погрешность. Поэтому, в методике измерений таких

приборов всегда есть пересчет результатов измерений из системы цветов

колориметра в стандартизованную систему XYZ по приводимым

формулам. Этот способ еще пятьдесят лет назад был описан как метод

градуировки по трем образцам в описании визуального колориметра ФМ 18а . Однако с переходом на новые (в основном спектральные)

приборы этот метод был забыт и отброшен в сторону - современная

тенденция приборостроения состоит в том, что все составляющие

элементы прибора должны быть, воспроизведены наиболее точно. Такой

подход не всегда оправдан - есть ряд задач, где требуется произвести

измерения только как "индикатор" цвета, а погрешность для прибора

такого класса может быть довольно значимой, но приемлемой. Таким образом, макет фильтрового колориметра может иметь либо

более легко воспроизводимую известную систему цветов, либо

специальную систему цветов. Очевидно, что, если есть возможность

разработать собственную систему цветов, то это даст ряд преимуществ,

таких как:

В качестве регистрирующих устройств можно использовать любые

приемники оптического излучения,

Светофильтры можно изготавливать из наиболее распространенных

марок стекол,

Можно увеличить сигналы с приемников без использования

дополнительного электрического усиления изменяя спектральный

состав соответствующего светофильтра. Так как математический пересчет не представляет сложностей для

современной электроники, то, учитывая все выщеизложенное, была

предложена принципиальная схема работы (рисунок 5.1.1) фильтрового

колориметра. образец

Измерение

сигналов

Пересчет

формулам:

рез-тов на

1 - Оптический блок, 2 - Электронный блок регистрации сигналов, 3 - Пересчет

сигналов из системы цветов колориметра в заданную систему, 4 -Дисплей

Рисунок 5.1.1 -Принципиальная схема работы фильтрового колориметра

Оптический блок (рисунок 5.1.1) может быть реализован под

различные задачи. Поэтому предложена одна из самых распространенных

на сегодня схема, где в оптическом блоке устанавливается один источник

излучения и испытуемый образец, а три корригированных приемника

излучения регистрируют сигналы. В качестве источника излучения можно

использовать, например, менее мощную, чем испытанная выше лампа

ИФП -8000, импульсную трубчатую ксеноновую лампу ИПО -75. Образец,

работающий на отражение, устанавливается в положение А. Если образец

работает на пропускание, то его устанавливают в положение Б, а в

положение А устанавливают эталонный образец белого цвета из стекла

МС-20. Предложенный оптический блок макета может быть изменен для

обеспечения возможности измерения координат цветности источников

излучений, а также можно изменить и предложенную геометрию

измерений на любую другую. Для расчета координат цвета и цветности

необходимо три приемника излучения, спектральные чувствительности

которых разделяют все видимое излучение на три области красно оранжевых, желто-зеленых и сине-фиолетовых цветов. Папример можно

выбрать такие сочетания приемников и светофильтров: Se+CC-8, Se+3C-

11, Se+OC-5. Электронный блок регистрации должен обеспечить

аналоговое усиление и фильтрацию, а также измерение аналого-цифровым

преобразователем полученных с фотоприемников сигналов. По трем

цифровым отсчетам производится пересчет координат цвета из системы цветов колориметра в заданную систему по заложенной в

микропроцессоре устройства программе. После пересчета результаты

сразу же выводятся тем же микропроцессором на дисплей. Очевидны преимущества такой схемы:

Простота изготовления,

Универсальность,

Компактность,

Невысокая стоимость комплектующих уже при мелкосерийном

производстве. Основа всех преимуществ - это применение метода пересчета на

основе современной электроники. Несмотря на то, что такой метод раньше

очень широко применялся, не удалось найти сведений о теоретической

погрешности метода, то есть его собственной погрешности, вызванной

именно неточностью самого пересчета. Также не было обнаружено

никаких сведений о границах применимости метода, то есть насколько

сильно спектры пропусканий светофильтров могут отличаться от кривых

сложений системы цветов, в которую производится пересчет. 5.2 Оценка теоретической погрешности

Основная часть любого объективного фильтрового колориметра -

оптико-электронная схема, в которую входят:

Источник(и) излучения,

Светофильтры,

Приемники излучений. В разработке любого прибора необходимо всегда учитывать его

предполагаемую стоимость. Значительный вклад в обшую цену

фильтрового колориметра вносит использование цветных стеклянных

светофильтров, а также стоимость фотоприемников.Анализ погрешностей позволил предположить, что есть возможность

свободно выбирать не только градуировочные образцы, но и системы

цветов, значительно отличающихся от стандартизованных систем RGB,

XYZ, LAB, и произвести пересчет в систему XYZ, в которой принято

представлять результаты цветовых измерений. Это позволяет существенно

упростить схемные и конструктивные рещения измерительных приборов и

соответствует современным тенденциям, когда стараются уменьщить

количество дорогостоящих оптических элементов, заменяя их средствами

вычислительной техники. Именно поэтому потребовалось провести

теоретическое исследование предполагаемых схем. Это позволило не

создавая несколько разных рабочих макетов приборов, оценить

погрещности и диапазоны измерений координат цветности предложенных

схем колориметров. Наиболее распространенной схемой , любого фильтрового

колориметра для определения координат цвета и цветности прозрачных

или отражающих образцов является схема с одним источником и тремя

корригированными приемниками, В качестве источника излучения обычно

используют лампу накаливания, которая работает в режиме источника А и

освещает испытуемый образец, но в данном макете прибора можно легко

установить импульсный источник D65 на основе исследованной лампы

ИФП, Такая схема можно, нанример, реализовать в следующей

комбинации:

Лампа накаливания включается в таком режиме, чтобы ее цветовая

температура была 2856 К, то есть ее спектр соответствует спектру

излучения источника А;

В качестве трех приемников используются кремниевые

фотоприемники со светофильтрами из стекол СС-2*СЗС-22, ЗС 8*СЗС-23 и ОС-17*СЗС-23 (спектральные характеристики при

использовании источника А приведены на рисунке 5,2,1),

аэ^ооспосмоч"псогсосз)Осдэт^тцэгооспогчпгю(огсоо5Осм

Рисунок 5.2.1 -Кривые сложений системы XYZ и подобранные кривые спектральных

Возможен и другой подход, который состоит в том, чтобы

поочередно освещать тремя цветными источниками поверхность

испытуемого образца, а сигналы регистрировать одним приемником. С

появлением разнообразных цветных светодиодов этот способ очень легко

реализовать. При их использовании можно работать в импульсном режиме

и тем самым дополнительно снизить влияние фоновой засветки. Спектры

излучений цветных светодиодов не очень широкие, но, благодаря

большому выбору по длинам волн, можно включать сразу несколько

источников для обеспечения необходимого спектрального состава. Получить спектр, подобный кривой сложения Z при угловом размере поля

Для кривой сложения Y - белый светодиод со светофильтром из стекла

марки ЖЗС-18, для X - белый светодиод со светофильтром из стекол

марок ОС-17 и СЗС-23 вместе с уже упомянутым синим светодиодом, но

при значительно меньшей мощности. Полученные спектральные кривые

при использовании кремниевого приемника показаны на рисунке 5.2.2.Белый св-д * 0С17

0.08*Синий св-д

ооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооо

Рисунок 5.2.2 -Кривые сложений системы XYZ и подобранные кривые спектральных

чувствительностей трех корригированных приемников (для источника А)

Второй способ может быть несколько изменен: несколько

светодиодов, перекрывая весь видимый спектр, излучают поочередно, а

один приемник их регистрирует. На рисунке 5.2.3 показаны спектральные

характеристики семи цветных светодиодов и одного белого. Координаты

цветностей в стандартизованной системе XYZ 1931 г. отмечены на

рисунке 5.2.4. Такая схема представляет не что иное, как реализацию методов

многоцветной колориметрии. Для работы с таким колориметром

необходима более сложная система расчета, состоящая из четырех этапов:

1. Предварительное измерение сигналов, получаемым от трех, наиболее

полно охватывающих видимый спектр, светодиодов (например: синий

440 нм + белый + красный 690 нм);

2. Приближенное определение координат цветности испытуемого

образца по формулам пересчета для выбранных светодиодов;

3. Измерение трех сигналов от тех трех светодиодов, в область цветов которых попали предварительно определенные координаты цветности

(пример выбора областей показан на рисунке 5.2.4);

4. Окончательный пересчет сигналов по формулам для выбранных

светодиодов в координаты цветности в требуемой системе. ооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооо

Рисунок 5.2.3 - Спектральные кривые светодиодов

о 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75

Рисунок 5.2.4- Координаты цветности светодиодов в системе XYZ1931 г.Испытания проводились на основе сравнения расчетных координат

цветности с пересчитанными значениями случайно выбранных 100

образцов. В разное время на разных установках были измерены их

спектральные данные и получены координаты цвета и цветности для

источника А в системе цветов XYZ 1931 г. В первом способе, составив кривые сложений, спектральные

характеристики которых приведены на рисунке 5.2.1, были рассчитаны

координаты цветности в полученной системе цветов, подобной

стандартизованной системе XYZ. Затем был произведен пересчет из

системы цветов колориметра в стандартизованную систему XYZ. Расчетные значения и полученные координаты цветности до и после

пересчета показаны на рисунке 5.2.5 (приведены только составляющие

"х"). Результаты для второго и третьего способа приведены,

соответственно, на рисунках 5.2.6 и 5.2.7. Расчетные значения

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 94 97 100

Рисунок 5.2.5 - Координаты цветности до и после пересчета в первой схеме

Расчетные значения

Коорд. цветности до пересчета

Коорд. цветности после пересчета

о Fi"i"i"i"i"i"."."P

Рисунок 5.2.6 - Координаты цветности до и после пересчета во второй схеме

Расчетные значения

Коорд. цветности после предварит, пересчета

Коорд. цветности после второго пересчета

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97

Рисунок 5.2.7 - Координаты цветности после предварительного и более точного

пересчетов в схеме с восемью светодиодами

Результаты всех расчетов сведены в одну таблицу 5.2.1, в которой в

соответствующих полях приведено количество образцов,

удовлетворяющих установленному диапазону погрешности.Таблица 5.2.1 -Количество образцов (из 100), попадающее в диапазон погрешности

Диапазон

погрешности

1-ый способ

1 ист.-З приемника

пересчета

пересчета

2-ой способ

3 ист.-1 приемник

пересчета

пересчета

3-ий способ

8 светодиодов

после 1-го

пересчета

после 2-го

пересчета

Из таблицы 5.2.1 видно, что наименьшую погрешность имеет

колориметр по схеме, предложенной в первом способе. Причина этого в

том, что в этом способе кривые сложения наиболее нодобны кривым

сложений системы, в которую производится пересчет (система XYZ

1931 г., источник А). Можно показать, что нет разницы каким из первых

двух способов получены кривые сложений (1 источник и 3 приемника или

3 источника и 1 приемник), но чем более точно они воспроизведены тем

меньшая будет погрешность. Несмотря на то, что погрешность измерений

координат цветности таким колориметром не превышает 0.01 для большей

реально воспроизводимой части локуса она все же остается значительной. Ноэтому для ее снижения прибор предпочтительнее использовать в

качестве компаратора или в качестве рабочего средства измерений

координат цветности для выбранной части цветового локуса. Это

позволяет специализировать прибор для определенных нужд (например -

, , -, , , ), разработав специальную систему цветов

для повышения точности измерений в требуемой области локуса. Использование восьми светодиодов с одним приемником не дало

приемлемого результата, так как их спектральные кривые широки, чтобы

методом. Системы цветов для каждой части локуса значительно

отличаются от стандартизованной системы, в которую нроизводится

пересчет, и погрешность после второго более точного пересчета остается

все же значительной. Для реализации спектрофотометрического метода

необходимо использовать как минимум 16 узкополосных светодиодов, равномерно распределенных по спектру, как это было реализовано в

некоторых фильтровых колориметрах с интерференционными

спектральный состав образца, и, на этих данных, рассчитать координаты

цветности в требуемой системе. Для сравнения с мировыми аналогами результаты испытания макета

со схемой, предложенной в первом способе, были пересчитаны в систему

цветов LAB. В настоящее время именно в этой системе наиболее часто

приводят основную погрешность практически любого колориметра. При

этом измерения обычно проводятся на комплекте из 12-13 образцовых

стекол. Например, для компактного денситометра фирмы X-Rite,

измеряющего координаты цветности, приводится значение средней

погрешности ДЕ = 0.4. В предложенном макете погрешность измерений

координат цветности оказалась АЕ = 0.5, но испытания проводились на

основе 100 спектров пропусканий и отражений. Несмотря на то, что

погрешности приборов примерно равны себестоимость изготовления

разработанного колориметра существенно меньше импортного аналога.ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Главное достижение исследования состоит в детальном анализе и

проведении испытаний методов измерений координат цветности, а также в

разработке нового типа переносного колориметра,

В ходе диссертационной работы проведены и решены следующие

исследования и задачи:

1. Выполнен обзор и произведены испытания методов определения

координат цветности образцов, работающих на пропускание и

отражение, а также методов измерения координат цветности

источников излучения. Результаты исследования показали, что

пофешность измерений на приборах и установках для определения

координат цветности разных типов, использующихся в качестве

рабочих средств измерений, - примерно одинаковы, но, в зависимости

от типа испытуемого объекта, применение одного прибора

предпочтительнее, чем другого. 2. В результате рассмотрения и испытания методов измерения координат

цветности источников излучения показано, что измерения по

эталонному приемнику на спектрофотометрической установке точнее,

чем при сравнении с известным источником света. 3. Проведен анализ влияния составляющих погрешностей на результат

определения координат цветности на основе измерений на приборах и

предложены способы снижения погрешности измерений. 4. Используя методы уменьшения погрешности, предложен принцип

построения объективного компактного колориметра с произвольным

набором светофильтров, который может применяться в качестве

компаратора цвета или рабочего средства измерений, методика его

калибровки и способ снижения погрешности измерений на основе

метода пересчета.5. Предложен простой и недорогой в реализации макет переносного

колориметра, использующего одновременно достижения

фотоэлектрической и классической визуальной колориметрии и новые

микросхемы для миниатюризации и проведения всех расчетов,

включая алгоритмы снижения погрешности измерений и вывода

результатов. Результаты испытаний показали, что прибор может

применяться в качестве рабочего средства измерения и выпускаться

серийно. Кроме того показано, что принципиальная схема

колориметра легко перестраивается под большинство задач. 6. Предложен вариант импульсного источника D65 на основе

импульсной лампы ИФП со стеклянным светофильтром для

использования в переносных приборах и установках. Испытания

макета показали его соответствие требованиям, высокую

эффективность и возможность применения для разнообразных задач. 7. Произведены сравнительные измерения координат цветности

отражающих образцов при разных геометриях измерений и показано,

что результаты сильно зависят от геометрии измерений даже для

стандартных цветных образцов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Стороженко, Алексей Иванович, 2007 год

1. Вершинский А, Е. Источник D65 для цветовых измерений - Л.: ОМП , 1978, №4, стр. 72.

2. Вершинский А. Е. Относительное спектральное распределение излучения ламны КИМ 9-75 - Л.: ОМП, 1977, № 12, стр. 55.

3. Вершинский А. Е. Оценка точности воспроизведения источника D65 - Л.: ОМП, 1978, №4, стр. 5.

4. ГОСТ 8.205-90 Государственный поверочная схема для средств измерений координат цвета и координат цветности.

5. ГОСТР 12.4.026-2001 Система стандартов безопасности труда. Цвета сигнальные и знаки безопасности.

6. ГОСТР41.7-99 Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения подфарников, задних габаритных(боковых) огней, стоп-сигналов и контурных огней механическихтранспортных средств (за исключением мотоциклов) и их прицепов.

7. ГОСТР41.20-99 Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения автомобильных фар с ассиметричнымиогнями ближнего света и (или) огнями дальнего света,предназначенными для использования с галогенными лампаминакаливания (лампы П4).

8. ГОСТР41.37-99 Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения ламп накаливания, предназначенных дляиспользования в официально утвержденных огнях механическихтранспортных средств и их прицепов.

9. ГОСТ 6593-76 Краски печатные. Метод определения цвета.

10. ГОСТ 7721-89 Источники света для измерений цвета. Типы. Технические требования. Маркировка.10011. г о с т 8933-58 Нефтепродукты. Метод определения цветафотоэлектроколориметром.

11. ГОСТ 10807-78 Знаки дорожные. Общие технические условия.

12. ГОСТ 11583-74 Материалы полимерные строительные отделочные. Методы определения цветоустойчивости под воздействием света,равномерности окраски и светлоты.

13. ГОСТ 12083-78 Колориметры фотоэлектрические лабораторные. Типы. Основные параметры. Технические требования.

14. ГОСТ 13088-67 Колориметрия. Термины, буквенные обозначения.

15. ГОСТ 14313-69 Колориметры визуальные лабораторные концентрационные. Типы. Основные параметры.

16. ГОСТ 15821-70 Материалы белые нелюминесцирующие. Метод измерения показателя белизны и разнооттеночности.

17. ГОСТ 16873-78 Пигменты и наполнители неорганические.

18. ГОСТ 16872-78 Пигменты неорганические. Методы определения красящей способности.

19. ГОСТ 22133-76 Покрытия лакокрасочные станков, кузнечно- прессовых и литейных машин, инструмента. Требования к внешнемувиду.

20. ГОСТ 23198-94 Лампы газоразрядные. Методы измерения спектральных и цветовых характеристик.

21. ГОСТ 25695-91 Светофоры дорожные. Типы. Основные параметры.

22. ГОСТ Р 51256-99 Технические средства организации дорожного движения. Разметка дорожная. Типы и основные параметры. Общиетехнические требования.

23. ГОСТ Р 52282-2004 Технические средства организации дорожного движения. Светофоры дорожные. Типы и основные параметры.Общие технические требования. Методы испытаний.101

24. Груздева Н, И., Гуревич М. М., Демкина Л. В. Стеклянные светофильтры для воснроизведения излучения источников В и С - Л.:ОМП, 1977, №2, стр. 3-6.

25. Инструкция И 01-76 Цветовая гамма и контрольные образцы (эталоны) цвета эмалей и красок. Порядок разработки, согласования,утверждения и нормирования - М.: ВНИИТЭ, 1976.

26. Инструкция И 04-80 Инструментальные методы определения цвета декоративных материалов - М.: Отдел оперативной полиграфииВНИИТЭ, 1980,25 с.

27. Курицын А. М., Шляхтер Е. М. Универсальный переносной колориметр НР1КФИ типа ПКГ - М.: типография НР1КФИ, 1981,Вып. 105, стр. 31-44.

28. Лагутин В. И. Оценка погрешности определения координат цветности объектов - М.: Измерительная техника, 1987, N2 2, стр. 27-29.

29. Лакокрасочные материалы. Цветовой ассортимент и его нормирование-М.: ВНИИТЭ, 1978.

30. Луизов А. В. Цвет и свет - Л.: Энергоатомиздат, 1989,256 с.

32. МИ 25-74 Методика поверки образцов цвета - М.: Изд-во стандартов, 1975.

33. МИ 31-75 Методика поверки образцов белой поверхности - М.: Изд- во стандартов, 1975.

34. МИ 34-75 Методика поверки компараторов - М.: Изд-во стандартов, 1976.

35. МИ 141-77 Методика поверки спектрофотометров типа СФ-18 - М.: Изд-во стандартов, 1978.102

36. Порядок разработки, согласования и утверждения эстетически полноценного ассортимента декоративных материалов - М.: ВНИИТЭ,1975.

37. РМГ 29-99 Метрология. Основные термины и определения.

38. РМГ 43-2001 Применение "Руководства по выражению неопределенности измерений".

39. Фотометр постоянных источников света ФПИ. Техническое описание и инструкция по эксплуатации - Л.: изд-во "ГОИ им. СИ. Вавилова",1979,37 с.

40. ЮстоваЕ. П. Таблицы основных колориметрических величин - М.: Изд-во комитета стандартов, мер и измерительных приборов, 1967.

41. Юстова Е. П. Цветовые измерения (Колориметрия) - СПб.: Издательство СПбГУ, 2000,399 с.

42. Billmeyer F. W., Jr., Marcus R. Т. Effect of illuminating and viewing geometry on the color coordinates of samples with various surface textures- Applied Optics, 1969, №8, pp. 1763-1768.

43. CIE, CIE Publication 15.2, Colorimetry, 3nd ed. - Vienna: Commission International de l"Eclairage (CIE), Central bureau of the CIE, 2004.45. nunt R. W. G. Measuring colour (3rd ed.) - Chichester: Fountain Press,1998,344 р.

44. Mabon T. J. Color measurement of plastics: which geometry is best. - The Regional Technical Conference of the Society of Plastics Engineers,Cherry nill,NJ, 1992.

45. Malacara-nemandez D., Color vision and colorimetry: Theory and applications. - Bellingham: SPIE Optical Engineering press, 2002,176 p.

47. Ohno y . Color issues of white LEDs. - OIDA workshop preliminary report, 2000.103

48. Rich D. The effect of measuring geometry on computer color matching. - Color research and application, 1988, №13, pp. 113-118.

49. RiesH., Leikel., Muschaweck J. Optimized additive mixing of colored light-emitting diode sources. - Optical engineering, 2004, Vol. 43, JST» 7,pp.1531-1536.

50. Ryer A. D. Light measurement handbook. - Newburyport: Technical publications dept. International Light Inc., 1998, 64 p.

51. Shevell S. The science of color (2nd ed.). - Washington: OSA and Elsevier Science, 2003,336 p.

52. Zukauskas A. et al. Optimization of white polychromatic semiconductor lamps. - Applied phys., 2002, №80, p. 234.

53. Zukauskas A., Ivanauskas F., Vaicekauskas R., Shur M. S., Gaska R. Optimization of multichip white solid state source with four or more LEDs.-Proc. SPIE 4445, 2001, pp. 148-155.104

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания.
В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.

Предыдущая статья: Чему равна скорость света Следующая статья: Углерод — характеристика элемента и химические свойства