在实际应用中,积分球通常包括以下组件:1. 光源:作为积分球的主要,光源可选择白炽灯、荧光灯或卤素灯等发光体,以满足不同的测试需求。2. 内部反射材料:积分球内部涂覆着高反射性涂料,它们在光线传播过程中起着关键作用。这种涂料的反射率越高,球体内的光强分布越均匀。3. 外部反射材料:积分球外部通常覆盖有反射性材料,用于将球体内的光线反射回内部。外部反射材料的选择应考虑到反射率、透射率和耐候性等因素。4. 传感器:传感器安装在球体内部,用于测量光源发出的光线。传感器可以是光谱仪、光度计或其他类型的光强测量设备。积分球的设计考虑了热管理,确保长时间测试时光源不会过热损坏。Spectra-UT 超可调光谱太阳光模拟器高光谱成像
历史发展:光学是一门有悠久历史的学科,它的发展史可追溯到2000多年前。人类对光的研究,较初主要是试图回答“人怎么能看见周围的物体?”之类问题。约在公元前400多年(先秦时代),中国的《墨经》中记录了世界上较早的光学知识。它有八条关于光学的记载,叙述影的定义和生成,光的直线传播性和小孔成像,并且以严谨的文字讨论了在平面镜、凹球面镜和凸球面镜中物和像的关系。使用直流电源时,应确保稳流模式下电流和电压的稳定调节。由于直流电源自带的电压表和电流表可能未经计量,因此需要外接功率计来监控电参数的准确性。若查验结果显示光通量在设备声明的不确定度范围内,则设备可判定为合格并直接投入使用;否则,需进行定标校准。小型辐射定标无人驾驶积分球常与光谱仪、照度计等设备配合使用,实现多参数同步测量。
色差仪中有一个重要的组件就是积分球,一般而言,光学扩散片在小心使用下,可降低测量时因探测器上的入射光源不均匀分布或光束偏移所造成的微小误差,因此可以提高测量的准确性。但是在精密的测量时,就必须使用积分球作为光学扩散器使得上述的误差较小。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。
积分球的主要用途:积分球普遍应用于光学测量与工业检测领域,具体功能包括:光通量测试:通过测量光源的总辐射通量,评价其发光效率(如LED灯泡的光效评估)。色温与显色性分析:结合光谱仪,可精确计算光源的色坐标、色温及显色指数(CRI),用于显示屏、照明产品的质量控制。材料反射/透射率检测:测试涂层、镜片等材料的反射率或透射率,辅助光学元件(如滤光片)的研发与生产。标准光源校准:作为辐射标准传递的中间设备,校准光度计、光谱仪等仪器的灵敏度与一致性。积分球在光生物安全测试中也有应用,评估光源对生物组织的潜在影响。
空间均匀性的形成原理:高漫反射涂层的主要作用:光线撞击球壁任意一点时,会向整个半球空间均匀散射(遵循余弦定律)。从球腔内任意一点观察球壁任意一点,其亮度是相同的(各向同性)。球壁涂层(如BaSO₄或PTFE)具有近乎完美的朗伯体散射特性。这意味着:这种特性使得每次反射都“重置”了光的方向信息,消除了入射光方向性的影响。多次反射与光混合:光源发出的光(或样品反射的光)首先照射到球壁某点A。点A将光向整个球腔空间漫反射。这些散射光中的一部分会照射到球壁其他点(B, C, D...),这些点同样进行朗伯漫反射。经过4-5次或更多次这样的漫反射后,光在球腔内的传播路径变得极其复杂且随机。较终,来自不同初始位置和方向的光线在球腔内充分混合叠加,使得球内任意位置接收到的光通量(辐照度)基本相等。随着智能照明的发展,积分球在智能光源性能测试中的作用日益凸显。VIS-NIR光谱太阳光模拟器应用
积分球内部涂层的反射率直接影响测量精度,需定期维护和清洁。Spectra-UT 超可调光谱太阳光模拟器高光谱成像
积分球的基本原理:积分球是一种特殊的光学设备,通常呈现为一个内壁涂有高度反射材料的球体。其设计旨在将入射光均匀地分布到整个球体内壁,从而实现对光的综合性采集与分析。当光线进入积分球后,经过多次反射,较终在球的内部形成一种均匀的光场。通过在积分球的不同位置布置探测器,可以实现对光强的精确测量。积分球的工作原理可以归结为光的反射与散射。由于内壁的高反射率,几乎所有入射光都能被有效利用,从而减少了光损失。这种特性使得积分球成为测量反射光度的理想工具。Spectra-UT 超可调光谱太阳光模拟器高光谱成像