积分球的基本工作原理:光线由输入孔入射后,在积分球内部被均匀地反射及漫射,并在球面上形成均匀的光强分布,输出孔所得到的光线为非常均匀的漫射光束。而且入射光的入射角度、空间分布、以及极性都不会对输出的光束强度和均匀度造成影响。同时因为光线经过积分球内部的均匀分布后才射出,因此积分球也可当作一个光强衰减器,输出强度与输入强度比大约为:光输出孔面积/积分球内部的表面积。对于积分球内壁上的辐亮度必须考虑多次反射与开口处通量损失。若以传播距离不同偏轴半径光强度与同距离时轴心点所接收的光强度的比值表示纵坐标,以光积分球出口的垂直距离为横坐标。可以看出积分球出射的光斑随着距离的增加而均匀,首先是偏轴半径的光强与中心光强相差的增大,然后随着距离越来越大,光斑又趋于均匀。积分球在物理学中,是研究物质分布、电场、磁场的重要工具。真空均匀光源作用
积分球内部涂层的选择:在选择积分球时,漫反射涂层的选择非常重要,漫反射涂层或材料的反射率——越高越好。“更高的反射率意味着光在被吸收之前在球体内有更多的反射,”Labsphere销售和营销副总裁Peter Weitzman说,“因此集成度更好,测量精度也更好。”漫反射涂料喷涂方式通常包括喷雾式或粉末式。积分球内部喷涂哪种漫反射涂层,取决于系统使用环境,以及使用积分球测试的波段范围。针对极l端条件或者小积分球,烧结聚四氟乙烯(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、极l端物理和真空中。典型的硫酸钡涂层,尽管也可在近紫外和红外使用,但主要用于可见光波段范围。镀金漫反射涂层主要应用于NIR-MIR波段范围。每种漫反射涂层的较佳使用波段范围和概述详见生产商的网站发布内容。贵州积分球多光谱积分球的概念,源自古希腊数学家阿基米德,他通过积分球体积求解球体表面积。
球体倍增因子,辐射度方程分为两部分。头一部分近似等于漫射表面的辐射度。第二部分是一个无量纲的量,可以被称为球体倍增因子球体倍增因子考虑了多次反射引起的辐射增加。图1说明了球体倍增因子的幅度及其对开口端系数和球体表面反射率的相关关系。预测积分球内部光通量密度的一种简化直观的方法可能是简单地将入射光通量除以积分球的总表面积。然而,球体倍增因子的效果是,积分球体的辐射度至少比这种简单直观的方法大一个数量级。一个方便的经验法则是,对于大多数真实积分球(0.94 < p < 0.99;0.02 < f < 0.05),球体倍增因子在10 ~ 30之间。
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。利用积分球,可以轻松求解球体质量、电荷、磁荷等物理量在空间中的分布。
但要制作出这样的积分球并不容易。需要精确的几何设计和材料选择,以确保光线的完美散射。而且,积分球还需要经过一系列的测试和校准,才能确保其性能达到要求。那么,积分球在我们的生活中有哪些应用呢?它在照明领域的应用非常普遍。例如,测试灯具的光效和色温。在显示领域,积分球用于测量屏幕亮度和对比度。在科研领域,积分球更是不可或缺的工具,用于测量各种光学参数和性能指标。看到这里,你是否对积分球产生了浓厚的兴趣?下次当你看到一个看似普通的球体时,不妨想一想它背后可能隐藏的神奇原理。因为谁知道呢?它也许就是下一个改变世界的创新!如果你对光学积分球还有更多疑问或想了解更多应用案例,请在评论区留言告诉我!也别忘了分享给你的朋友们哦!积分球的应用领域不断扩大,为光学测量提供了更多可能性。Spectra-CT 色温可调积分球焦平面阵列
积分球内部的涂层材料对光线的反射率有明显影响。真空均匀光源作用
测量与光束空间性质无关的光功率的积分球。常用的积分球结构测色仪有 d/8结构和 d/0结构。d/8结构色度仪有两种测量模式 SCI和 SCE;(详见此处),利用 SCI进行颜色测量可以有效地消除物体表面纹理对颜色测量的影响,从而获得物体的真实色彩特征。除了测量的目的,积分球还可以均匀照射一个装置。这在测试数字成像装置时非常重要(例如CCD阵列)。理想情况下,在积分球内表面的涂层在需要的波长范围内都具有很高的反射率,并且反射为漫反射。如果积分球和小端口处的光学损耗很小,多次反射会导致在积分球内部具有很高的光强,从而具有很高的光学效率,即使积分球比光源和探测器的尺寸都大。真空均匀光源作用