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(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。积分球在环境科学中,如大气污染、水质分布等研究中,发挥着关键作用。VIS-NIR光源Helios标准光源量子效率
电参数:电参数包括:电流、电压、功率、功率参数。1、电流和电压,指测试灯管的管电流和管电压。2、功率因数,灯的有用功率除以视在功率称为该灯的功率因数,一般情况下,功率因数越大越好。3、灯电流波峰系数,灯电流的峰值与电流的均方根之比称为灯电流波峰系数,亦称电流波峰比。4、频率,对于交流电源,频率应与整流器频率一致,为50Hz±0.5%;对于高频电源,其频率应在20KHz以上。积分球结构简单,人们对积分球进行光辐射测量存在误解。VIS-NIR光谱Helios标准光源应用在积分球中,空间被划分为无数个同心球壳,每个球壳都承载着一段历史。
抱负积分球的条件:A、积分球内外表为一完整的几何球面,半径处处持平;B、球内壁是中性均匀漫射面,关于各种波长的入射光线具有相同的漫反射比;C、球内没有任何物体,光源也看作只发光而没有什物的抽象光源。影响积分球丈量精度的因素:A、球内壁是均匀的抱负漫射层,服从朗伯定则;B、球内壁各点的反射率持平;C、球内壁白色涂层的漫射是中性的;D、球半径处处持平,球内除灯外无其他物体存在;所以,积分球内壁起球,剥落,黄变都会影响其丈量精度。总的来说,积分球是一种非常有用的光学器件,普遍应用于光源测试、颜色测量、光学测量等领域。
色参数:1、显色参数,物体用该光源照明和用标准光源照明时,其颜色符合程度的量度称为显色参数;显色参数值越大越好,较大为100,符号Ra。显色参数可以反映光源能否正确呈现物体的颜色。2、黑体,对于任何波长的辐射,都能够完全吸收,并且具有较大辐射本领的物体称为黑体。3、色容差,色容差反映出该荧光灯的色坐标与目标坐标之间的偏离程度;两者之间距离越远,说明该荧光灯的色容差越大;反之,则越小。4、色温,一定黑体在某一温度发出的辐射光与所在测试光源的辐射光具有相同的色品时,此温度称为该光源的色温,符号为Tc,单位为K。积分球的反射性能直接影响到光学测量的结果。
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。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。D50光源辐射定标高光谱成像
积分球的直径可以根据需要进行调整,常见的直径有10厘米、20厘米等。VIS-NIR光源Helios标准光源量子效率
什么时候选用积分球:通常,当光被发射、反射或透射时,人们想要捕捉到尽可能多的光,就会使用积分球。对于漫反射,透射率和散射测量光谱(如浊度),积分球是非常好的选择。积分球也用于测量总光通量和总光谱辐射。什么时候选用积分球而不是光谱仪或功率计:Labsphere销售和应用工程副总裁Chris Durell解释说,与传统的功率计相比,积分球具有几个主要优势。“头一种是单独于空间和角度信息的均匀响应。球体不关心光源的角度轮廓和空间分布,只关心输入功率。”这对于有角发散的二极管或光纤的测量很有用,因为角发散会影响功率测量的质量。VIS-NIR光源Helios标准光源量子效率