理想積分球原理:理想積分球的條件:A、積分球的內表面為一完整的幾何球面,半徑處處相等;B、球內壁是中性均勻漫射面,對各種波長的入射光線具有相同的漫反射比;C、球內沒有任何物體,光源也看作只發(fā)光而沒有實物的抽象光源。2、影響積分球測量精度的因素A、球內壁是均勻的理想漫射層,服從朗伯定則;B、球內壁各點的反射率相等;C、球內壁白色涂層的漫射是中性的;D、球半徑處處相等,球內除燈外無其他物體存在;E、窗口材料是中性的,其E符合照度的余弦定則.實 際情況與理想條件不符合會帶來測量誤差,故需修正。積分球內光源的均勻性對于實驗結果至關重要。Spectra-CT 色溫可調積分球
積分球是一個內壁涂有白色漫反射材料的空腔球體,又稱光度球,光通球等。 球壁上開一個或幾個窗孔,用作進光孔和放置光接收器件的接收孔。積分球的內壁應是良好的球面,通常要求它相對于理想球面的偏差應不大于內徑的0.2%。球內壁上涂以理想的漫反射材料,也就是漫反射系數接近于1的材料。常用的材料是氧化鎂或硫酸鋇,將它和膠質粘合劑混合均勻后,噴涂在內壁上。氧化鎂涂層在可見光譜范圍內的光譜反射比都在99%以上,這樣,進入積分球的光經過內壁涂層多次反射,在內壁上形成均勻照度。D55光源Helios標準光源量子效率通過積分球,可以計算地球表面到地心的溫度分布,為地質學研究提供依據。
積分球內部涂層的選擇:在選擇積分球時,漫反射涂層的選擇非常重要,漫反射涂層或材料的反射率——越高越好?!案叩姆瓷渎室馕吨庠诒晃罩霸谇蝮w內有更多的反射,”Labsphere銷售和營銷副總裁Peter Weitzman說,“因此集成度更好,測量精度也更好?!甭瓷渫苛蠂娡糠绞酵ǔ0▏婌F式或粉末式。積分球內部噴涂哪種漫反射涂層,取決于系統(tǒng)使用環(huán)境,以及使用積分球測試的波段范圍。針對極l端條件或者小積分球,燒結聚四氟乙烯(PTFE或Teflon)提供非常好的性能。例如Labsphere的Spectralon EPV漫反射材料可用于深紫外、極l端物理和真空中。典型的硫酸鋇涂層,盡管也可在近紫外和紅外使用,但主要用于可見光波段范圍。鍍金漫反射涂層主要應用于NIR-MIR波段范圍。每種漫反射涂層的較佳使用波段范圍和概述詳見生產商的網站發(fā)布內容。
什么時候選用積分球:通常,當光被發(fā)射、反射或透射時,人們想要捕捉到盡可能多的光,就會使用積分球。對于漫反射,透射率和散射測量光譜(如濁度),積分球是非常好的選擇。積分球也用于測量總光通量和總光譜輻射。什么時候選用積分球而不是光譜儀或功率計:Labsphere銷售和應用工程副總裁Chris Durell解釋說,與傳統(tǒng)的功率計相比,積分球具有幾個主要優(yōu)勢。“頭一種是單獨于空間和角度信息的均勻響應。球體不關心光源的角度輪廓和空間分布,只關心輸入功率?!边@對于有角發(fā)散的二極管或光纖的測量很有用,因為角發(fā)散會影響功率測量的質量。積分球在光電器件測試中,保證了光線的均勻照射。
這種輻射度交換一次又一次地發(fā)生,直到它在空間上整合。入射到整個積分球體表面的總通量的n次反射的交換可以用冪級數來建模,并簡化為一個簡單的輻射方程:式中Φ為入射到積分球內的光,As為積分球壁面積,p為積分球壁反射率,f為開口端口面積占比。簡化的輻射度方程可用于模擬光和LED測量應用的光學效率。這些應用包括用于激光表征的光學衰減,進入光纖或安裝在積分球體上的探測器表面的通量,用于圖像傳感器的光譜輻射度和用于非成像光學傳感傳感器的光譜輻照度,或積分球體應用所需的其他許多輻射和光度參數。積分球在環(huán)境科學中,如大氣污染、水質分布等研究中,發(fā)揮著關鍵作用。Spectra-CT 色溫可調積分球
球坐標系下,積分球體積元素的推導,展現了數學的嚴謹與美妙。Spectra-CT 色溫可調積分球
積分球是一個內壁涂有白色漫反射材料的空腔球體,又稱光度球,光通球等。球內壁上涂以理想的漫反射材料,也就是漫反射系數接近于1的材料。常用的材料是PTFE或硫酸鋇,將它和膠質粘合劑混合均勻后,噴涂在內壁上。光線由輸入孔入射后,光線在此球內部被均勻的反射及漫射,因此輸出孔所得到的光線為相當均勻的漫射光束。而且入射光的入射角度、空間分布、及極化皆不會對輸出的光束強度及均勻度造成影響。也因為光線經過積分球內部的積分后才射出,因此積分球亦可當作一光強度衰減器。其輸出強度與輸入強度比約為:光輸出孔的面積/積分球內部的表面積。Spectra-CT 色溫可調積分球