由于積分球較常用于穩(wěn)態(tài)條件下,隨著積分球涂層反射率的增加和開口端口面積比例的減小,產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)輻射度的反射次數(shù)越多。因此,積分球設(shè)計(jì)應(yīng)嘗試優(yōu)化這兩個(gè)參數(shù),以獲得較佳的輻射通量空間積分。圖2是一個(gè)機(jī)器人成像系統(tǒng)的圖像,用于通過積分球參考端口映射空間均勻性。涂層,在為積分球選擇涂層時(shí),必須考慮兩個(gè)因素:反射率和耐久性。例如,如果有足夠的光線,并且積分球?qū)⒃诳赡軐?dǎo)致積分球收集污垢或灰塵的環(huán)境中使用,則耐久性和可清洗的涂層是您的理想選擇。積分球內(nèi)部裝置,包括擋板、燈具和燈座,會(huì)吸收輻射源的部分能量,降低球體的空間均勻性。通過在所有可能的表面上使用高反射漫反射涂層,可以改善空間均勻性的降低。積分球是數(shù)學(xué)建模的基石,培養(yǎng)著學(xué)生的空間想象力和邏輯思維。A光源輻射定標(biāo)測(cè)試
積分球基本釋義integrating sphere,具有高反射性內(nèi)表面的空心球體。用來對(duì)處于球內(nèi)或放在球外并靠近某個(gè)窗口處的試樣對(duì)光的散射或發(fā)射進(jìn)行收集的一種高效率器件。球上的小窗口可以讓光進(jìn)入并與檢測(cè)器靠得較近。積分球又稱為光通球,是一個(gè)中空的完整球殼。內(nèi)壁涂白色漫反射層,且球內(nèi)壁各點(diǎn)漫射均勻。光源S在球壁上任意一點(diǎn)B上產(chǎn)生的光照度是由多次反射光產(chǎn)生的光照度疊加而成的。積分球的涂層,積分球內(nèi)壁涂層反射率ρ(λ)和積分球等效透過率τ(λ)是積分球較重要的質(zhì)量指標(biāo)。反射率:在給定方向照射下,物體反射到球空間的輻射通量與入射物體表面輻射通量之比。便攜式均勻光源高光譜成像積分球的光學(xué)性能直接影響到光學(xué)儀器的性能表現(xiàn)。
球體倍增因子,輻射度方程分為兩部分。頭一部分近似等于漫射表面的輻射度。第二部分是一個(gè)無量綱的量,可以被稱為球體倍增因子球體倍增因子考慮了多次反射引起的輻射增加。圖1說明了球體倍增因子的幅度及其對(duì)開口端系數(shù)和球體表面反射率的相關(guān)關(guān)系。預(yù)測(cè)積分球內(nèi)部光通量密度的一種簡化直觀的方法可能是簡單地將入射光通量除以積分球的總表面積。然而,球體倍增因子的效果是,積分球體的輻射度至少比這種簡單直觀的方法大一個(gè)數(shù)量級(jí)。一個(gè)方便的經(jīng)驗(yàn)法則是,對(duì)于大多數(shù)真實(shí)積分球(0.94 < p < 0.99;0.02 < f < 0.05),球體倍增因子在10 ~ 30之間。
積分球的基本工作原理:光線由輸入孔入射后,在積分球內(nèi)部被均勻地反射及漫射,并在球面上形成均勻的光強(qiáng)分布,輸出孔所得到的光線為非常均勻的漫射光束。而且入射光的入射角度、空間分布、以及極性都不會(huì)對(duì)輸出的光束強(qiáng)度和均勻度造成影響。同時(shí)因?yàn)楣饩€經(jīng)過積分球內(nèi)部的均勻分布后才射出,因此積分球也可當(dāng)作一個(gè)光強(qiáng)衰減器,輸出強(qiáng)度與輸入強(qiáng)度比大約為:光輸出孔面積/積分球內(nèi)部的表面積。對(duì)于積分球內(nèi)壁上的輻亮度必須考慮多次反射與開口處通量損失。若以傳播距離不同偏軸半徑光強(qiáng)度與同距離時(shí)軸心點(diǎn)所接收的光強(qiáng)度的比值表示縱坐標(biāo),以光積分球出口的垂直距離為橫坐標(biāo)??梢钥闯龇e分球出射的光斑隨著距離的增加而均勻,首先是偏軸半徑的光強(qiáng)與中心光強(qiáng)相差的增大,然后隨著距離越來越大,光斑又趨于均勻。利用積分球,可以求解球體在受到外力時(shí)的應(yīng)力分布,為工程設(shè)計(jì)提供參考。
積分球的擋光板,光源通常放在球中心,擋光板介于燈與窗口之間,擋屏的作用是使燈發(fā)出的光線不能直接到達(dá)球壁AB處,同時(shí)球壁ED處的漫反射光線也不能直接經(jīng)過窗口而射向光探測(cè)器。為了使光探測(cè)的測(cè)量值準(zhǔn)確并接近人眼視覺函數(shù),除要求探測(cè)器具有良好的線性響應(yīng)之外,還需要在前面加裝V(λ)濾光器。光學(xué)(optics),是研究光(電磁波)的行為和性質(zhì),以及光和物質(zhì)相互作用的物理學(xué)科。傳統(tǒng)的光學(xué)只研究可見光,現(xiàn)代光學(xué)已擴(kuò)展到對(duì)全波段電磁波的研究。光是一種電磁波,在物理學(xué)中,電磁波由電動(dòng)力學(xué)中的麥克斯韋方程組描述;同時(shí),光具有波粒二象性,需要用量子力學(xué)表達(dá)。積分球內(nèi)壁的材料選擇對(duì)光線的反射效率至關(guān)重要。太陽光模擬Helios標(biāo)準(zhǔn)光源檢測(cè)儀
積分球不僅提高了光源的均勻性,也降低了光源對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。A光源輻射定標(biāo)測(cè)試
技術(shù)優(yōu)勢(shì)特點(diǎn):光譜響應(yīng)在250-2300nm范圍內(nèi)反射率大于94-99%(取決于內(nèi)壁的厚度),積分球出光/測(cè)量口均勻性優(yōu)于0.1%,光譜光學(xué)性能反射率高,光譜中性,均勻穩(wěn)定性好,內(nèi)膽鑄模而成不透光,光學(xué)響應(yīng)效率高;涂層強(qiáng)度高,整體性好,不怕潮濕,甚至可以用于水底測(cè)量,耐高溫可達(dá)200°C,可應(yīng)用于更惡劣的環(huán)境中,如酸、堿、鹽水溶液中光測(cè)量。其他分類:全吸收積分球、定制積分球、帶光譜標(biāo)定校準(zhǔn)積分球、透射反射積分球、激光功率積分球、霧度積分球。A光源輻射定標(biāo)測(cè)試