从而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。积分球基本的特征就是光学中较通用仪器的一种。另外光能的应用在各方面都在增多。例如纤维光学、激光技术、照相化学和医学技术。积分球在这些领域都获得了普遍的应用。并正在改进和取代那些结构复杂、价格昂贵的光学系统。由于积分球内表面具有超高反射和散射特性。所以它具备有着独特的接收发射光性能。光在均匀分布的球壁作无规则反射。使能量可以作准确地测量。正由于积分球有此特性。改变它窗口位置及其几何结构就可以获得各种不同的应用了。积分球能帮助研究人员探索新型光源材料的光学特性,促进技术创新。QEHelios标准光源模块化设计

优化:挡板:光源光直接照射到样品或探测器(造成巨大误差)。样品的镜面反射光直接进入探测器端口(在测漫反射时)。作用: 挡板是保证均匀性的关键结构!它阻挡:设计: 挡板本身应涂覆高反射涂层,其尺寸和位置需精确计算,确保光线必须经过至少一次(通常是多次)球壁反射才能到达目标(样品或探测器),强制光充分混合。挡板自身也会造成小范围阴影和不均匀。涂层本身的不完美:问题: 实际涂层反射率 < 100%(有吸收),且可能不是完美的朗伯体或光谱中性(不同波长反射率略有差异)。优化: 选择较高反射率、较佳朗伯特性和光谱中性的涂层(如Spectralon™优于BaSO₄),并定期清洁维护。Spectra-CT 色温可调辐射定标焦平面阵列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。

积分球在分光色差仪中的作用:在分光色差仪中,积分球的作用非常重要。首先,它可以消除光源本身原因造成的出射光线不均匀或者带有偏振方向。由于积分球的内部具有很多颗粒,因此可以将各个波长的光分开。其次,积分球可以确保待测光源射入分光测色仪的角度相同。在更高级的分光色差仪中,积分球与分光器搭配使用,将积分球输出的孔衔接与分光器的入射光栅前,以确保待测光源射入分光测色仪的角度相同,使测里精度再现性大幅提高。
样品本身:问题: 样品会吸收光(反射率<100%),且其放置会遮挡部分球壁。高吸收性或大尺寸样品会明显破坏球内光场平衡。优化: 使用尽可能小的样品,选择低吸收性的背衬或样品杯。测量时需用已知反射率的标准板(如>99%的PTFE)进行校准以补偿样品引入的扰动。球体尺寸:大球: 端口/挡板/样品等对球内总表面积的相对占比更小,对均匀性的相对扰动更小,均匀性更好。但信号较弱(光通量密度低)。小球: 信号强,但端口等附件的影响更明显,均匀性相对较差。支撑结构与内部物体:任何伸入球腔内部的物体(样品架、支架、线缆)都会吸收和散射光,破坏均匀性。优化: 设计极简支撑,使用细线缆,物体表面涂覆高反射涂层。积分球可用于测量特殊光源,如紫外固化灯、红外加热灯等。

测试步骤:测试前准备:(1)根据灯具的实际尺寸,挑选适合的积分球;(2)依据灯具光源的光通量,选取相近的标准灯进行校验和定标;(3)确保环境温度维持在25±1℃,且在测试过程中,应避免空调风直接吹向积分球。这是因为风吹拂积分球会导致球体表面温度波动,同时,标准灯点亮时灯丝温度较高,若冷风直接吹到灯上,会影响灯的使用寿命。总之,积分球的典型应用涵盖了光度测量、颜色测量、环境光学测量、光学材料测试、医学光学测试等领域,为科学研究、工业生产和医学诊断提供了有力的支持。积分球测试系统可搭配多通道光谱仪,实现高精度光谱分析。Spectra-CT 色温可调辐射定标焦平面阵列
积分球适用于测量OLED、Mini LED等新型显示技术的光学性能。QEHelios标准光源模块化设计
积分球是一个内壁涂有白色漫反射材料的空腔球体,又称光度球,光通球等。 球壁上开一个或几个窗孔,用作进光孔和放置光接收器件的接收孔。积分球的内壁应是良好的球面,通常要求它相对于理想球面的偏差应不大于内径的0.2%。球内壁上涂以理想的漫反射材料,也就是漫反射系数接近于1的材料。常用的材料是氧化镁或硫酸钡,将它和胶质粘合剂混合均匀后,喷涂在内壁上。氧化镁涂层在可见光谱范围内的光谱反射比都在99%以上,这样,进入积分球的光经过内壁涂层多次反射,在内壁上形成均匀照度。当积分球用于颜色测量仪器时,球体会有多个开孔,结构示意图如下图。具体包括光孔,用于光源进入球体;测量孔,与被测物体紧密接触;接收器孔,在测量孔对面,一般与被测样品表面的法线呈8。夹角,用于采集物体的反射光;镜面反射孔,位于与接收器孔相对于法线对称的地方,这个孔可以关闭和打开,并放置光吸收阱,用来控制镜面反射光的采集(SPIN,Specular Included)与排除(SPEX,Specular Excluded)。QEHelios标准光源模块化设计