積分球是一種光學(xué)器件,其內(nèi)部涂有漫反射材料,能夠使入射的光線在球內(nèi)壁發(fā)生多次漫反射,從而得到均勻的照明。積分球有多種用途,主要包括以下幾個(gè)方面:光源光通量、色溫、光效等參數(shù)的測量:積分球可用于測試光源的光通量、色溫、光效等參數(shù)。其基本原理是光通過采樣口被積分球收集,在積分球內(nèi)部經(jīng)過多次反射后非常均勻地散射在積分球內(nèi)部。使用積分球來測量光通量時(shí),可使得測量結(jié)果更為可靠,積分球可降低并除去由光線地形狀、發(fā)散角度、及探測器上不同位置地響應(yīng)度差異所造成地測量誤差。積分球內(nèi)部光路的優(yōu)化,提高了光線的利用率。太陽光模擬積分球模擬器
但是無論是測透射還是測反射,具有各向異性的樣品光束在積分球體內(nèi)進(jìn)行全方面的漫反射,然后一個(gè)被平均化了的光信號(hào)被置于積分球底部(或上部)的光電倍增管接收并加以進(jìn)一步的放大。這就是積分球檢測器的簡單放大原理。這種積分球檢測器的優(yōu)點(diǎn)是克服了傳統(tǒng)的單一使用光電倍增管作為檢測器所產(chǎn)生的弊病,對(duì)于不同的樣品光束的形狀則無需再加考慮了,使光電倍增管的光電面接受的光束形狀和位置幾乎一致,較終使測試精度得以提高了。為獲得較高的測量準(zhǔn)確度,積分球的開孔比應(yīng)盡可能小。開孔比定義為積分球開孔處的球面積與整個(gè)球內(nèi)壁面積之比。真空Helios標(biāo)準(zhǔn)光源自動(dòng)駕駛積分球又稱為光通球,是一個(gè)中空的完整球殼。
入射到整個(gè)積分球體表面的總通量的n次反射的交換可以用冪級(jí)數(shù)來建模,并簡化為一個(gè)簡單的輻射方程:式中Φ為入射到積分球內(nèi)的光,As為積分球壁面積,p為積分球壁反射率,f為開口端口面積占比。簡化的輻射度方程可用于模擬光和LED測量應(yīng)用的光學(xué)效率。這些應(yīng)用包括用于激光表征的光學(xué)衰減,進(jìn)入光纖或安裝在積分球體上的探測器表面的通量,用于圖像傳感器的光譜輻射度和用于非成像光學(xué)傳感傳感器的光譜輻照度,或積分球體應(yīng)用所需的其他許多輻射和光度參數(shù)。
積分球的作用是對(duì)輻射通量進(jìn)行空間積分。針對(duì)特定應(yīng)用,定制設(shè)計(jì)積分球時(shí),了解積分球的工作原理非常重要。積分球理論是研究漫射表面內(nèi)的輻射交換原理的一種理論方法。盡管積分球理論的基礎(chǔ)理論可能看起來復(fù)雜,但實(shí)際上有許多簡便易行的方法和技巧可以幫助您理解和學(xué)習(xí)。這個(gè)概念可以簡述為:積分球表面兩個(gè)區(qū)域之間的輻射度交換與視角和表面之間的距離無關(guān),即積分球壁上任何一點(diǎn)接收到的通量的比例對(duì)于積分球壁上任何其他輻射點(diǎn)都是相同的。積分球的形狀通常是球形,但也可以根據(jù)需要制成其他形狀,如橢球形。
將待測樣品置于球壁或球心,把光束引入球內(nèi),并依次照射樣品和球內(nèi)壁的高漫反射涂層(或已知反射比的標(biāo)準(zhǔn)反射體),從樣品及球內(nèi)壁反射的光束,經(jīng)球內(nèi)多次反射后,在球壁產(chǎn)生的輻射照度與樣品及球內(nèi)初次被照面的反射比有關(guān)。在球內(nèi)壁另一位置的探測器將分別產(chǎn)生兩個(gè)輸出信號(hào),其比值即為樣品反射比的一定測量。若用標(biāo)準(zhǔn)反射體,則探測器的兩個(gè)輸出信號(hào)比就是樣品與標(biāo)準(zhǔn)反射體的反射比之比值,因此給出反射比的相對(duì)測量。將待測樣品置于球壁或球心,把光束引入球內(nèi)(或在入射孔處放一漫透射體),并在入射孔與樣品之間用擋板屏蔽。進(jìn)入球內(nèi)的光束經(jīng)多次反射后,使球壁成為一個(gè)理想的漫射光源。將探測器一次對(duì)準(zhǔn)樣品和球壁某部位測量,其比值就是樣品的反射比。積分球的內(nèi)壁材料能夠?qū)⒐饩€均勻地反射到球內(nèi)各個(gè)方向,實(shí)現(xiàn)光的均勻分布。真空Helios標(biāo)準(zhǔn)光源自動(dòng)駕駛
積分球體積的計(jì)算,是空間幾何、向量分析中的經(jīng)典問題。太陽光模擬積分球模擬器
內(nèi)置光源積分球的被測光源安裝在積分球內(nèi)部,于探測端球壁位置開一個(gè)窗口用來連接探測裝置,光源與探測窗口之間有一塊隔光板用來放置光源發(fā)出光直接照射在探測端口,光在積分球內(nèi)壁進(jìn)行充分的漫反射后,在內(nèi)壁行程均勻照度,后照射到光電探測端口,進(jìn)而得出光束的光學(xué)性質(zhì)。積分球的進(jìn)光口和探測端口分別各開一個(gè)窗口,積分球內(nèi)部同樣放置遮光板放置光束直接照射探測端口,光束從進(jìn)光口進(jìn)入積分球,經(jīng)過充分的漫反射后行程均勻照度,后從積分球探測端口進(jìn)行光學(xué)性質(zhì)測量。太陽光模擬積分球模擬器