技术特性:积分球的基本原理:积分球又称为光通球,是一个中空的完整球壳。内壁涂白色漫反射层,且球内壁各点漫射均匀。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。由积分学原理可得,球面上任意一点B的光照度为:公式(1)中,E1 为光源S直接照在 B点上的光照度,E1的大小不仅与B点的位置有关,也与光源在球内的位置有关。如果在光源S和B点间放一挡屏,挡去直接射向 B点的光,则E1=0,因而在 B点的光照度为:公式(1)公式(2)中,R为积分球半径、p为积分球内壁反射率。R和p均为常数,因此在球壁上任意位置的光照度E(挡去直接光照后)与灯的光通量 中成正比。通过测量球壁窗口上的光照度E,就可求出光源的光通量 Ф。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。氙灯辐射定标定制
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。D65光源Helios标准光源积分球的形状和尺寸可以根据具体需求进行定制。
但是无论是测透射还是测反射,具有各向异性的样品光束在积分球体内进行全方面的漫反射,然后一个被平均化了的光信号被置于积分球底部(或上部)的光电倍增管接收并加以进一步的放大。这就是积分球检测器的简单放大原理。这种积分球检测器的优点是克服了传统的单一使用光电倍增管作为检测器所产生的弊病,对于不同的样品光束的形状则无需再加考虑了,使光电倍增管的光电面接受的光束形状和位置几乎一致,较终使测试精度得以提高了。为获得较高的测量准确度,积分球的开孔比应尽可能小。开孔比定义为积分球开孔处的球面积与整个球内壁面积之比。
积分球的基本工作原理:光线由输入孔入射后,在积分球内部被均匀地反射及漫射,并在球面上形成均匀的光强分布,输出孔所得到的光线为非常均匀的漫射光束。而且入射光的入射角度、空间分布、以及极性都不会对输出的光束强度和均匀度造成影响。同时因为光线经过积分球内部的均匀分布后才射出,因此积分球也可当作一个光强衰减器,输出强度与输入强度比大约为:光输出孔面积/积分球内部的表面积。对于积分球内壁上的辐亮度必须考虑多次反射与开口处通量损失。若以传播距离不同偏轴半径光强度与同距离时轴心点所接收的光强度的比值表示纵坐标,以光积分球出口的垂直距离为横坐标。可以看出积分球出射的光斑随着距离的增加而均匀,首先是偏轴半径的光强与中心光强相差的增大,然后随着距离越来越大,光斑又趋于均匀。在天文学领域,积分球帮助科学家研究星球的内部结构,探索宇宙的奥秘。
积分球在实验研究中有普遍的用途。其中一些应用包括:力学实验:积分球可以用于测量物体施加在它上面的力矩,用于研究物体的力学性质,如力的大小、方向和作用点等。力矩传感器:积分球所配备的传感器可以用于测量力矩,比如在机械工程中用于测量旋转部件的扭矩。姿态感知:积分球可以用于测量物体在空间中的姿态,如角位移和角速度等。这在航空航天、机器人和导航等领域中有着重要的应用。动态平衡:利用积分球的力矩测量功能,可以对旋转设备进行动态平衡,以提高其工作稳定性。积分球的反射性能直接影响到光学测量的结果。QE积分球单色光源
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。氙灯辐射定标定制
“另一方面,”Durell说,“如果你想要光束轮廓和角度信息,那么就使用光束轮廓仪或角度计。根据定义,积分球通常会抹去这些空间信息。”积分球的第二个主要优点是它的衰减特性。具体来说,积分球可以被视为一个均匀衰减器,这意味着它能够将入射的光线以相同的比例进行衰减或减弱。这种特性使得积分球在功率测量方面具有一些优势。首先,传统的功率计可能会被光源的功率水平损坏,而积分球则可以避免这种情况,因为它对所有光线进行均匀衰减,不会对任何特定光线产生过大的压力。氙灯辐射定标定制