積分球的涂層:積分球內(nèi)壁涂層反射率ρ(λ)和積分球等效透過率τ(λ)是積分球較重要的質(zhì)量指標。反射率:在給定方向照射下,物體反射到球空間的輻射通量與入射物體表面輻射通量之比積分球的擋光板:光源通常放在球中心,擋光板介于燈與窗口之間,擋屏的作用是使燈發(fā)出的光線不能直接到達球壁AB處,同時球壁ED處的漫反射光線也不能直接經(jīng)過窗口而射向光探測器。為了使光探測的測量值準確并接近人眼視覺函數(shù),除要求探測器具有良好的線性響應(yīng)之外,還需要在前面加裝V(λ)濾光器。積分球適用于測量可調(diào)光光源,分析不同亮度下的光通量變化。D50光源均勻光源校準光源

影響空間均勻性的關(guān)鍵因素及優(yōu)化:理想情況下的均勻性近乎完美,但實際應(yīng)用中會受到多種因素干擾:端口開孔:較小化總面積: 所有端口面積總和應(yīng)盡可能?。ㄍǔR?< 5% 球體內(nèi)表面積)。這是較重要的設(shè)計原則。優(yōu)化端口位置: 避免端口直對(如光源口不直對探測口或樣品口),利用擋板阻擋直接光路。端口內(nèi)壁處理: 端口內(nèi)壁應(yīng)延伸一定深度并涂覆與主球相同的涂層,使其也具備朗伯反射特性,減少“黑洞”效應(yīng)。問題: 端口(光源口、樣品口、探測口、觀察口、擋板支撐口等)破壞了球壁的連續(xù)性和反射特性,是吸收光的“黑洞”,也是光可能直接逸出的地方。手機攝像頭積分球焦平面陣列積分球測試時需避免電磁干擾,確保光電探測器的信號穩(wěn)定性。

在顏色測量儀器中,積分球具有以下兩方面功能:1.光接收器:被測光經(jīng)積分球上的小孔進入球內(nèi),在內(nèi)壁上設(shè)置一個或多個探測器。由光探測器輸出的光電流與積分球內(nèi)壁的光照度成正比,也就是與進入積分球的光通量成正比。這樣,就可以根據(jù)輸出光電流的變化,得知進入積分球的光通量變化。2.均勻照亮的物面:在積分球內(nèi)壁上與出光孔對稱且均勻地放置幾個燈泡(通常有四個或六個)。由燈泡發(fā)出的光經(jīng)內(nèi)壁多次漫反射而形成一個均勻照亮的發(fā)光球面,用它可作為被測光學(xué)系統(tǒng)的、亮度均勻的、大視場的物面(光學(xué)系統(tǒng)入瞳與出光孔基本重合)。該積分球用于照相物鏡的漸暈系數(shù)和像面照度均勻性的測量。
當一束輻通量為Φ(λ)的光源經(jīng)光孔進入內(nèi)球半徑為R的積分球內(nèi),經(jīng)涂層多次漫反射后,形成均勻照明。設(shè)除投射面外,其余內(nèi)壁任一點M處的總照度E(λ)可用下表示:式中:E(λ)為M點的總光譜幅照度;ρw(λ)為積分球內(nèi)壁的光譜反射比;Φ(λ)為進入進入積分球的光譜輻通量;R為積分球內(nèi)球半徑;f為積分球開口球面面積與積分球總的內(nèi)反射表面積之比。式中,當一束輻通量進入理想積分球后,除投射面外,球內(nèi)表面任意點的照度(包括球壁開口處球面上的照度)只是球的幾何尺寸、涂層的漫反射比、進入球的輻通量的函數(shù),而與位置無關(guān)。使用積分球時,需注意避免灰塵、指紋等污染物附著在內(nèi)壁。

積分球測反射的步驟:在進行積分球測反射時,通常遵循以下步驟:(1)設(shè)備準備:需要準備好積分球及相關(guān)的光源和探測器。確保設(shè)備在測試前已調(diào)整到受歡迎狀態(tài),并進行必要的校準。(2)樣品準備:選擇待測樣品,并確保其表面光潔無瑕疵。樣品的尺寸和形狀應(yīng)符合積分球的測量要求,以確保數(shù)據(jù)的準確性。(3)光源設(shè)置:將光源放置在積分球的適當位置,確保光線能夠均勻地照射到待測樣品上。光源的波長和功率應(yīng)根據(jù)實驗需求進行選擇。(4)數(shù)據(jù)采集:開啟光源并開始測量。通過探測器收集反射光信號,并記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)。一般來說,測量過程需要進行多次,以確保結(jié)果的可靠性和重復(fù)性。(5)數(shù)據(jù)分析:將采集到的數(shù)據(jù)進行分析,計算出樣品的反射率及其他相關(guān)參數(shù)。積分球在光學(xué)薄膜性能測試中也發(fā)揮著重要作用,如反射率、透射率測量。VIS-NIR光譜Helios標準光源傳感器
積分球在植物生長燈測試中用于分析光合有效輻射(PAR)參數(shù)。D50光源均勻光源校準光源
積分球可降低并除去由光線地形狀、發(fā)散角度。及探測器上不同位置地響應(yīng)度差異所造成地測量誤差。積分球基本的特征就是光學(xué)中較通用儀器的一種。另外光能的應(yīng)用在各方面都在增多。例如纖維光學(xué)、激光技術(shù)、照相化學(xué)和醫(yī)學(xué)技術(shù)。積分球在這些領(lǐng)域都獲得了普遍的應(yīng)用。并正在改進和取代那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴的光學(xué)系統(tǒng)。由于積分球內(nèi)表面具有超高反射和散射特性。所以它具備有著獨特的接收發(fā)射光性能。光在均勻分布的球壁作無規(guī)則反射。使能量可以作準確地測量。正由于積分球有此特性。改變它窗口位置及其幾何結(jié)構(gòu)就可以獲得各種不同的應(yīng)用了。D50光源均勻光源校準光源