积分球的结构与基本原理详解:积分球,一种普遍应用于光学测量和光谱分析的仪器,其结构与原理对于理解其功能至关重要。接下来,我们将深入探讨积分球的基本构造及其工作原理。积分球的结构与工作原理:积分球,这一在光学测量和光谱分析中不可或缺的仪器,其内部构造及工作原理对于充分发挥其功能至关重要。在实验室中,积分球的直径尺寸多种多样,常见的有0.15米、0.3米、0.5米、1米、1.5米、1.75米以及2米等规格。进行试验时,选择合适直径的积分球至关重要,因为不同的灯具可能需要不同大小的积分球来进行准确的测试。积分球是一种用于测量光源光通量的标准光学仪器,内部涂有高反射率漫反射材料。光谱通用均匀光源定制

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。VIS-NIR光谱Helios标准光源高光谱成像积分球在光学教育领域也常被用作演示工具,帮助学生理解光学原理。

当一束辐通量为Φ(λ)的光源经光孔进入内球半径为R的积分球内,经涂层多次漫反射后,形成均匀照明。设除投射面外,其余内壁任一点M处的总照度E(λ)可用下表示:式中:E(λ)为M点的总光谱幅照度;ρw(λ)为积分球内壁的光谱反射比;Φ(λ)为进入进入积分球的光谱辐通量;R为积分球内球半径;f为积分球开口球面面积与积分球总的内反射表面积之比。式中,当一束辐通量进入理想积分球后,除投射面外,球内表面任意点的照度(包括球壁开口处球面上的照度)只是球的几何尺寸、涂层的漫反射比、进入球的辐通量的函数,而与位置无关。
积分球又称光度球、光通球等。是一个中空的完整球壳(即空腔球体)。其内壁涂有白色的漫反射材料。是可用于测试光源的光通量、色温、光效等参数的高效率器件。光源S在球壁上任意一点B上产生的光照度。是由多次反射光产生的光照度叠加而成的。积分球内壁涂层反射率ρ(λ)和积分球等效透过率τ(λ)。都是积分球较重要的质量指标。积分球壁上开一个或者是几个小窗孔。来用作进光孔和放置光接收器件的接收孔。积分球上的小窗孔可以让光进入并与检测器靠得较近。通过测量积分球开口处的光强,可推算出整个球内光源的总光通量。

对于积分球色差仪而言,积分球是其重要的构成部件,它在很大程度上决定了色差仪的使用寿命、测量精度和长期重复性。本文对色差仪积分球的作用及色差仪积分球的测色仪原理做了简要的介绍,对颜色测量仪器光学元件知识感兴趣的朋友不妨了解一下!色差仪积分球的作用:色差仪的积分球发出光的作用是将来自被测物体表面的所有可见光都集中在一个小圆球上,然后通过狭缝将这些光传到积分球中心。此时,透过狭缝看到的是积分球内部的光斑。由于积分球内部具有很多颗粒,因此可以将各个波长的光分开。积分球对于确保照明产品的质量符合国际标准具有重要意义。太阳光模拟太阳光模拟器均匀光源
积分球可用于测量激光光源,但需考虑激光的高能量可能损坏涂层。光谱通用均匀光源定制
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。光谱通用均匀光源定制