由于积分球较常用于稳态条件下，随着积分球涂层反射率的增加和开口端口面积比例的减小，产生稳态辐射度的反射次数越多。因此，积分球设计应尝试优化这两个参数，以获得较佳的辐射通量空间积分。图2是一个机器人成像系统的图像，用于通过积分球参考端口映射空间均匀性。涂层，在为积分球选择涂层时，必须考虑两个因素:反射率和耐久性。例如，如果有足够的光线，并且积分球将在可能导致积分球收集污垢或灰尘的环境中使用，则耐久性和可清洗的涂层是您的理想选择。积分球的设计巧妙，通过多次反射使光线混合均匀。Spectra-UT 超可调光谱积分球单色光源
积分球的基本性能很容易理解，并构成了其多功能性的基础。简单地说，积分球作为光收集器，收集的光可成为照明的光源，或者被采样用于光测量。作为辐射计或光度计的一部分，积分球可以直接测量来自灯、led或激光的辐射通量密度。积分球性能不断完善，其性能与组件和设计规格质量息息相关。一般而言，光学扩散片在小心使用下，可降低测量时因探测器上的入射光源不均匀分布或光束偏移所造成的微小误差，因此可以提高测量的准确性。但是在精密的测量时，就必须使用积分球作为光学扩散器使得上述的误差较小。均匀光源模拟器积分球在经济学领域，如市场分析、资源配置等方面，也具有实用价值。
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。
积分球辐射度，入射到漫射表面上的光通过反射产生一个虚拟光源。从表面发出的光较好用它的辐射度来描述，即每单位立体角的通量密度。辐射度是一个重要的工程量，因为它可以预测光学系统在观察被照射表面时所能收集到的光通量的数量。对于积分球，辐射度推导考虑了入射到积分球内的光、积分球壁反射率、积分球表面积、光进行的多次表面反射以及通过开口端口的损失。进入积分球体的光通过初始反射几乎完全漫射。离开表面的一小部分光到达另一个表面区域并被漫反射，依此类推。在光学仪器中，积分球作为光源积分器，提高了光测量的准确性。
“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。在光谱分析中，积分球提供了稳定的光源输出。氙灯Helios标准光源高光谱成像
积分球在光学领域，如光纤通信、激光传输等方面，具有重要意义。Spectra-UT 超可调光谱积分球单色光源
高精度智能化可见/近红外积分球辐射定标装置是用于航空相机和光学遥感仪器地面辐射定标的重要设备。由于在光谱辐射定标过程中，被测光学仪器透射或反射特性的不均匀造成测量光束内光能分布不均匀，但经过与积分球内探测器结合后，积分球多次漫射后可均匀化。因此，该定标设备不但可以实现可见/近红外工作波段内的光学仪器辐射定标，且在光学仪器定标过程中无人为干扰，可以获得更高精度的辐射定标结果，还可以实现对积分球出射口的亮度值的智能化自动调节。Spectra-UT 超可调光谱积分球单色光源
