积分球的基本原理是光通过采样口被积分球收集,如图1,在积分球内部经过多次反射后非常均匀地散射在积分球内部。使用积分球来测量光通量时,可使得测量结果更为可靠,积分球可降低并除去由光线的形状、发散角度、及探测器上不同位置的响应度差异所造成的测量误差。积分球(Integrating sphere)又称为光通球、光度球,是一个中空的完整球壳。积分球多由金属资料制成,内壁涂白色高漫反射层(通常是氧化镁或硫酸钡),且球内壁各点漫射均匀。也有积分球采用高反射高分子资料制成,例如Spectralon资料。积分球的内壁材料能够将光线均匀地反射到球内各个方向,实现光的均匀分布。Helios辐射定标传感器
大多数球体由轻质铝制成,但也有使用其他材料,如钢、塑料和玻璃纤维。“很难使球体在物理上均匀,而这是产生均匀的光分布的关键,”佛罗里达州奥兰多市光电子实验室的亚历克斯·方说。铝也是连接两半或四分之一球体并管理密封/接缝*简单的材料。“人们曾尝试过只粉刷一个大房间作为积分球,但铝是迄今为止非常好的材料。此外,明确您要测量单位(功率W,辐照度W/m2,或光通量流明),以及积分球的几何形状,无论是全积分球4π立体角还是半积分球2π(见图3)。“一个完整的积分球可以测量所有方向发射的设备(4π立体角),也可以测量只向前发射的设备(2π),”Weitzman说。“半积分球通常只用于2π测量。”Spectra-FT精细可调光谱Helios标准光源市场价格积分球在物理学中,是研究物质分布、电场、磁场的重要工具。
积分球的理想状态:积分球内表面是一个完整的几何球面,半径处处相等;球体的内壁是中性均匀漫射面,对于各种波长的入射光,具有相同的漫反射比;球体中不存在物体,光源也被视为只发光而无实物的抽象光源。积分球测量的影响因素:球的内壁是均匀的理想扩散层,服从朗伯定则;球体内壁面各点反射率相等;球体内壁的白色涂层漫射为中性;球的半径处处相等,球体内除灯外无其它物体存在;因此,积分球内壁起球、剥落、黄变等都会影响其测量精度。
积分球根据应用可分为四个基本类别:均匀光源、灯具或光源测量、反射率和透射率测量以及激光功率测量。确实,每个应用类别都有其特定的需求和挑战,需要我们以细微的方式调整和优化积分球以提供较佳的性能。积分球在许多领域都有普遍的应用,其中较常见的两种应用是作为测量灯具总通量的测量工具和作为校准其他仪器的均匀光源。在这些应用中,积分球的用途特别普遍,能够集成来自狭窄准直光束的光源,如激光,或来自全向光源,如白炽灯泡或荧光灯。积分球的外壳通常由透明材料制成,以便观察球内的光分布。
反射率和透射率,积分球的较大用途是测量漫射或散射材料的反射率和透射率。该测量方法简单,可定量表征材料(如薄膜,建筑玻璃,混浊液体)。在反射率测量中,样品和参考材料安装在样品端口的外部。积分球用于收集和集成总反射辐射度,为挡板探测器提供信号。在透射率测量中,安装在积分球壁上的样品由球体外的光源照射。然后,样品接收到的辐射度被部分反射、部分透射和部分吸收。积分球收集并集成透射组件,向挡板探测器提供信号。积分球内部的涂层材料对光线的反射率有明显影响。太阳光模拟积分球模拟器
积分球的内壁应是良好的球面,通常要求它相对于理想球面的偏差应不大于内径的0.2%。Helios辐射定标传感器
抱负积分球的条件:A、积分球内外表为一完整的几何球面,半径处处持平;B、球内壁是中性均匀漫射面,关于各种波长的入射光线具有相同的漫反射比;C、球内没有任何物体,光源也看作只发光而没有什物的抽象光源。影响积分球丈量精度的因素:A、球内壁是均匀的抱负漫射层,服从朗伯定则;B、球内壁各点的反射率持平;C、球内壁白色涂层的漫射是中性的;D、球半径处处持平,球内除灯外无其他物体存在;所以,积分球内壁起球,剥落,黄变都会影响其丈量精度。总的来说,积分球是一种非常有用的光学器件,普遍应用于光源测试、颜色测量、光学测量等领域。Helios辐射定标传感器