积分球基本释义integrating sphere,具有高反射性内表面的空心球体。用来对处于球内或放在球外并靠近某个窗口处的试样对光的散射或发射进行收集的一种高效率器件。球上的小窗口可以让光进入并与检测器靠得较近。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。积分球的涂层,积分球内壁涂层反射率ρ(λ)和积分球等效透过率τ(λ)是积分球较重要的质量指标。反射率:在给定方向照射下,物体反射到球空间的辐射通量与入射物体表面辐射通量之比。积分球的内壁材料通常选择高反射率的材料,以确保光线的均匀反射。VIS-NIR光源太阳光模拟器模块化设计

反射率和透射率,积分球的较大用途是测量漫射或散射材料的反射率和透射率。该测量方法简单,可定量表征材料(如薄膜,建筑玻璃,混浊液体)。在反射率测量中,样品和参考材料安装在样品端口的外部。积分球用于收集和集成总反射辐射度,为挡板探测器提供信号。在透射率测量中,安装在积分球壁上的样品由球体外的光源照射。然后,样品接收到的辐射度被部分反射、部分透射和部分吸收。积分球收集并集成透射组件,向挡板探测器提供信号。VIS-NIR光源太阳光模拟器模块化设计积分球作为光学测量工具,广泛应用于光源均匀性检测。

学科发现,光学的起源在西方很早就有光学知识的记载,欧几里得(Euclid,公元前约330~260)的<反射光学>(Catoptrica)研究了光的反射;阿拉伯学者阿勒·哈增(AI-Hazen,965~1038)写过一部<光学全书>,讨论了许多光学的现象。历史发展,光学是一门有悠久历史的学科,它的发展史可追溯到2000多年前。人类对光的研究,较初主要是试图回答“人怎么能看见周围的物体?”之类问题。约在公元前400多年(先秦时代),中国的《墨经》中记录了世界上较早的光学知识。它有八条关于光学的记载,叙述影的定义和生成,光的直线传播性和小孔成像,并且以严谨的文字讨论了在平面镜、凹球面镜和凸球面镜中物和像的关系。
积分球内部涂层的选择:在选择积分球时,漫反射涂层的选择非常重要,漫反射涂层或材料的反射率——越高越好。“更高的反射率意味着光在被吸收之前在球体内有更多的反射,”Labsphere销售和营销副总裁Peter Weitzman说,“因此集成度更好,测量精度也更好。”漫反射涂料喷涂方式通常包括喷雾式或粉末式。积分球内部喷涂哪种漫反射涂层,取决于系统使用环境,以及使用积分球测试的波段范围。针对极l端条件或者小积分球,烧结聚四氟乙烯(PTFE或Teflon)提供非常好的性能。例如Labsphere的Spectralon EPV漫反射材料可用于深紫外、极l端物理和真空中。典型的硫酸钡涂层,尽管也可在近紫外和红外使用,但主要用于可见光波段范围。镀金漫反射涂层主要应用于NIR-MIR波段范围。每种漫反射涂层的较佳使用波段范围和概述详见生产商的网站发布内容。积分球与概率论相结合,可以研究随机粒子在球体内的分布规律。

积分球尺寸的选择:积分球也可根据积分球尺寸大小和内部涂层进行分类。积分球内径尺寸1mm-3m可选,积分球的大小取决于实际应用需求。例如小的积分球可以很好的集成到其他设备中。在快脉冲激光功率测量的情况下,使用小型积分球和探测器确实可以确保检测上升时间不会受到不利影响。这是因为小型积分球的内部表面通常由高反射材料制成,能够将入射光有效地散射和反射,从而提高了光的收集效率。对于非常大的多向光源,如高压钠灯或长荧光灯管,由于这些光源的尺寸较大,可能需要直径大于1米的积分球来安装并将灯置于球体内。这样做的好处是可以更好地适应这些大光源,并减少因光源尺寸过大而对测量结果产生的影响。积分球是一种内壁涂有白色漫反射材料的球体,用于光学实验和照明设计。VIS-NIR光源太阳光模拟器模块化设计
积分球内壁涂层反射率ρ(λ)和积分球等效透过率τ(λ)是积分球较重要的质量指标。VIS-NIR光源太阳光模拟器模块化设计
将待测样品置于球壁或球心,把光束引入球内,并依次照射样品和球内壁的高漫反射涂层(或已知反射比的标准反射体),从样品及球内壁反射的光束,经球内多次反射后,在球壁产生的辐射照度与样品及球内初次被照面的反射比有关。在球内壁另一位置的探测器将分别产生两个输出信号,其比值即为样品反射比的一定测量。若用标准反射体,则探测器的两个输出信号比就是样品与标准反射体的反射比之比值,因此给出反射比的相对测量。将待测样品置于球壁或球心,把光束引入球内(或在入射孔处放一漫透射体),并在入射孔与样品之间用挡板屏蔽。进入球内的光束经多次反射后,使球壁成为一个理想的漫射光源。将探测器一次对准样品和球壁某部位测量,其比值就是样品的反射比。VIS-NIR光源太阳光模拟器模块化设计