积分球的作用与原理: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。积分球可用于测试光源的光通量,色温,光效等参数。测光积分球可测出,任何发光体所消耗的能量,十分高级。积分球的基本原理是光通过采样口被积分球收集,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地形状、发散角度、及探测器上不同位置地响应度差异所造成地测量误差。积分球在航空航天领域用于测试舱内照明、信号灯的光学性能。光谱通用辐射定标多光谱

在颜色测量中,样品表面的物理状况会影响光的传播,当表面比较光滑时,样品光泽较高,镜面反射光会比较强,散射会比较弱;当表面比较粗糙时,样品光泽较低,镜面反射光会比较弱,散射会比较强。对于相同材质的样品,若只是光泽差异,在包含镜面反射状态下测量结果应该是一致的,这时其反映的是材质本身的颜色,称之为真实色;但在排除镜面反射状态下,样品间的差异会比较大,数据反映的是材质和表面物理状况的综合变化,称之为表观色。因此,积分球仪器在涂料行业,以及纺织、塑料、纸张等行业被普遍应用。亮度辐射定标测试积分球在科研领域用于研究新型发光材料的发光效率和光谱特性。

实验室常用的积分球通常由铸铁制成,内壁涂有一层白色的粗糙涂层,主要成分是硫酸钡,这种涂层能够有效地产生漫反射,确保球面光强均匀。球壁上设有专门用于安装探头的开孔,这些探头与外置的高精度快速光谱辐射计相连。较新的实验室积分球还配备了光学探头,具备测量采样功能。此外,为确保测量的准确性,光源与探头之间会安装一块与球内壁涂层相同的挡板。球体内还设有用于安装灯管和灯座的支架,而光源的供电则由外部的交流稳压电源提供,同时配合功率计对电参数进行实时监控。
积分球是一个容器,用来吸收反射光线。当反射光线穿过积分球时,它会被吸收并传递到仪器内部的光学元件上。这些元件将光信号转化为电信号,然后将它们输出到显示器上。通过测量电信号的大小,我们就能得到颜色的数值。使用积分球的目的是使进入它内部的光,经内壁漫反射层多次反射后,在整个内壁面上得到均匀的照度,并且该照度较入射光通量除以球内壁面积的照度值大得多(可提高性噪比)。需要注意的是,在连续测量过程中,每次测量的时间为23秒,需根据实际测量次数来判断是否达到稳定标准。积分球在植物生长灯测试中用于分析光合有效辐射(PAR)参数。

朗伯体入口的等效性:无论入射光以何种角度、形状或位置射入球体(只要在端口内),初次撞击球壁后都会被漫射。经过初次漫反射后,其对球内光场的贡献等效于一个位于入口处的朗伯光源。这较大程度上降低了对入射光束本身的均匀性和准直性的要求。空间均匀性的重要意义:反射率测量的准确性:样品均匀照明: 样品表面被球内均匀辐照的光场照明。无论样品表面的微观结构如何(光滑、粗糙、有纹理、轻微弯曲),只要其尺寸相对于球体足够小,它接收到的照明条件是相同且均匀的。这消除了因照明不均带来的测量误差,使得测量结果更能表示材料的整体反射特性。积分球可用于测量荧光粉激发光源,如紫外LED激发荧光材料。亮度辐射定标测试
积分球可用于测量光纤输出的光通量,评估光纤传输效率。光谱通用辐射定标多光谱
影响空间均匀性的关键因素及优化:理想情况下的均匀性近乎完美,但实际应用中会受到多种因素干扰:端口开孔:较小化总面积: 所有端口面积总和应尽可能小(通常要求 < 5% 球体内表面积)。这是较重要的设计原则。优化端口位置: 避免端口直对(如光源口不直对探测口或样品口),利用挡板阻挡直接光路。端口内壁处理: 端口内壁应延伸一定深度并涂覆与主球相同的涂层,使其也具备朗伯反射特性,减少“黑洞”效应。问题: 端口(光源口、样品口、探测口、观察口、挡板支撑口等)破坏了球壁的连续性和反射特性,是吸收光的“黑洞”,也是光可能直接逸出的地方。光谱通用辐射定标多光谱