積分球的理想狀態(tài):積分球內表面是一個完整的幾何球面,半徑處處相等;球體的內壁是中性均勻漫射面,對于各種波長的入射光,具有相同的漫反射比;球體中不存在物體,光源也被視為只發(fā)光而無實物的抽象光源。積分球測量的影響因素:球的內壁是均勻的理想擴散層,服從朗伯定則;球體內壁面各點反射率相等;球體內壁的白色涂層漫射為中性;球的半徑處處相等,球體內除燈外無其它物體存在;因此,積分球內壁起球、剝落、黃變等都會影響其測量精度。積分球內部的涂層材料對光線的反射率有明顯影響。太陽光模擬器
需要注意的是,積分球的靈敏度相對于傳統(tǒng)的功率計要低一些。這可能會成為積分球的一個潛在缺點,因為較低的靈敏度可能會影響其對低功率光源的測量準確性。此外,根據(jù)NIST可追溯的標準進行校準也是優(yōu)化積分球測量性能的重要步驟。通過校準,可以確保積分球的衰減特性和測量結果具有可比較性和可重復性,從而提高測量的準確性和可靠性。積分球的應用:積分球被普遍應用于照明光源和激光器的光功率測量,以及發(fā)光二極管(led)的光譜和光譜功率密度測量。也用于測量樣品的反射率和透射率。此外積分球還可以用來產生均勻的光場來校準遙感相機。氙燈太陽光模擬器UV波段通過積分球,可以探究地球表面重力場的分布,為地理學研究提供支持。
技術優(yōu)勢特點:光譜響應在250-2300nm范圍內反射率大于94-99%(取決于內壁的厚度),積分球出光/測量口均勻性優(yōu)于0.1%,光譜光學性能反射率高,光譜中性,均勻穩(wěn)定性好,內膽鑄模而成不透光,光學響應效率高;涂層強度高,整體性好,不怕潮濕,甚至可以用于水底測量,耐高溫可達200°C,可應用于更惡劣的環(huán)境中,如酸、堿、鹽水溶液中光測量。其他分類:全吸收積分球、定制積分球、帶光譜標定校準積分球、透射反射積分球、激光功率積分球、霧度積分球。
積分球球體倍增因子對表面反射率極為敏感。選擇漫反射涂層或材料會對給定設計的輻射度產生很大影響(如圖3所示)。所示的兩種涂層都具有高反射率,在350至1350 nm范圍內的反射率超過95%。因此,對于相同的積分球,人們可能預期不會有明顯的輻射度增加。然而,輻射度的相對增加大于反射率的相對增加,其系數(shù)等于球體倍增因子。雖然其中一種涂層在一定波長范圍內比另一種提供2%到15%的反射率增加,但相同的積分球設計將導致輻射度增加40%至240%。較大的增加發(fā)生在1400納米以上的近紅外光譜區(qū)域。球坐標系下,積分球體積元素的推導,展現(xiàn)了數(shù)學的嚴謹與美妙。
根據(jù)積分球的應用,積分球種類可以分為測激光功率積分球、反射率積分球、透光率積分球、熒光量子效率積分球、測水質分析積分球、均勻光源積分球等,根據(jù)材料和工藝又可分為噴涂積分球、發(fā)泡積分球、鍍金積分球等等。積分球又稱為光通球,光度球,是一個中空的完整的內壁涂有白色漫反射材料的開腔球體,球殼內壁上開有幾個窗孔,用于進光孔和安放光接收器等。積分球內壁上涂有漫反射材料,也就是漫反射材料接近于1的材料,使得球內壁可見光的光譜范圍內的光譜反射比都在99%以上。積分球的形狀和尺寸可以根據(jù)具體需求進行定制。氙燈太陽光模擬器UV波段
積分球的使用,極大地提高了光學測量的效率和準確性。太陽光模擬器
擋板,一般來說,進入積分球的光不應直接照射探測器元件或探測器收集直接反射率的球壁區(qū)域。為了達到這一目的,在積分球設計中經常使用擋板。然而,由于該裝置不是一個完美的積分球,擋板會導致測試結果不準確。入射到擋板上的光不能均勻地照亮積分球的其余部分。建議在球體設計中盡量減少擋板的數(shù)量。應用,任何應用的積分球的設計都涉及一些基本參數(shù)。這些包括基于積分球端口開口和外部設備的數(shù)量和尺寸選擇較佳積分球直徑。在選擇積分球內部涂層的過程中,應考慮光譜范圍和性能要求。還應考慮使用擋板來控制入射輻射度和探測器視場,以及使用輻射度測量模型來確定積分球與探測系統(tǒng)的耦合效率。太陽光模擬器