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。光源在球壁上任意一点上发生的光照度是由屡次反射光发生的光照度叠加而成的。这样,进入积分球的光经过内壁涂层屡次反射,在内壁上构成均匀照度。积分球常用于测验光源的光通量、色温、光效等参数,也可用于丈量物体的反射率和透过率等。通过积分球,可以研究声波在球体内的传播特性,为声学研究提供支持。真空均匀光源传感器
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。亮度积分球UV波段利用积分球,可以求解球体表面的光照强度分布,为照明设计提供依据。
内置光源积分球的被测光源安装在积分球内部,于探测端球壁位置开一个窗口用来连接探测装置,光源与探测窗口之间有一块隔光板用来放置光源发出光直接照射在探测端口,光在积分球内壁进行充分的漫反射后,在内壁行程均匀照度,后照射到光电探测端口,进而得出光束的光学性质。积分球的进光口和探测端口分别各开一个窗口,积分球内部同样放置遮光板放置光束直接照射探测端口,光束从进光口进入积分球,经过充分的漫反射后行程均匀照度,后从积分球探测端口进行光学性质测量。
积分球配置的选择:除了考虑积分球尺寸、内部漫反射涂层以外,积分球配置也是选配积分球系统的关键且*具挑战的参数之一。积分球开口数目和探测器开口数目多少?例如有的积分球设有18个开口端。是否内部配置挡板,如果需要,挡板尺寸多大?挡板防止直接光源的光饱和或损坏探测器,必须尽可能小,以减少阴影。在高发散激光二极管测量中,可以消除挡板,并且探测器移动到靠近入口端口的位置,以消除头一个光热点,并较大限度地减少饱和或损坏光电二极管的可能性。通过积分球,可以计算地球表面到地心的温度分布,为地质学研究提供依据。
挡板,一般来说,进入积分球的光不应直接照射探测器元件或探测器收集直接反射率的球壁区域。为了达到这一目的,在积分球设计中经常使用挡板。然而,由于该装置不是一个完美的积分球,挡板会导致测试结果不准确。入射到挡板上的光不能均匀地照亮积分球的其余部分。建议在球体设计中尽量减少挡板的数量。应用,任何应用的积分球的设计都涉及一些基本参数。这些包括基于积分球端口开口和外部设备的数量和尺寸选择较佳积分球直径。在选择积分球内部涂层的过程中,应考虑光谱范围和性能要求。还应考虑使用挡板来控制入射辐射度和探测器视场,以及使用辐射度测量模型来确定积分球与探测系统的耦合效率。积分球不仅提高了光源的均匀性,也降低了光源对实验结果的干扰。真空均匀光源传感器
积分球的形状和尺寸可以根据具体需求进行定制。真空均匀光源传感器
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。”真空均匀光源传感器