Spectra-PT亮度可调太阳光模拟器原理

积分球根据应用可分为四个基本类别:均匀光源、灯具或光源测量、反射率和透射率测量以及激光功率测量。确实，每个应用类别都有其特定的需求和挑战，需要我们以细微的方式调整和优化积分球以提供较佳的性能。积分球在许多领域都有普遍的应用，其中较常见的两种应用是作为测量灯具总通量的测量工具和作为校准其他仪器的均匀光源。在这些应用中，积分球的用途特别普遍，能够集成来自狭窄准直光束的光源，如激光，或来自全向光源，如白炽灯泡或荧光灯。积分球可以用于照明设计中的光线模拟，通过放置光源在球内，可以模拟不同方向的光照效果。Spectra-PT亮度可调太阳光模拟器原理

入射到整个积分球体表面的总通量的n次反射的交换可以用幂级数来建模，并简化为一个简单的辐射方程:式中Φ为入射到积分球内的光，As为积分球壁面积，p为积分球壁反射率，f为开口端口面积占比。简化的辐射度方程可用于模拟光和LED测量应用的光学效率。这些应用包括用于激光表征的光学衰减，进入光纤或安装在积分球体上的探测器表面的通量，用于图像传感器的光谱辐射度和用于非成像光学传感传感器的光谱辐照度，或积分球体应用所需的其他许多辐射和光度参数。太阳光模拟辐射定标均匀光源积分球与高斯定律相结合，揭示了电磁场中球对称问题的解。

积分球的典型应用，积分球由于其测量精度高、操作简便等特点，被普遍应用于以下领域:1 导航系统，积分球可以用于惯性导航系统，通过测量旋转角速度和球在三个轴向上的加速度，确定导航器的方向和位置。2航天器姿态控制，积分球在航天器姿态控制中起到了重要作用。通过测量航天器的旋转角速度和加速度，控制航天器的运动，保持良好的姿态。3机器人定位与导航，积分球可以用于机器人的定位与导航。通过测量机器人的旋转角速度和加速度，确定机器人的位置和运动轨迹，实现精确定位和导航功能。

根据积分球的应用，积分球种类可以分为测激光功率积分球、反射率积分球、透光率积分球、荧光量子效率积分球、测水质分析积分球、均匀光源积分球等，根据材料和工艺又可分为喷涂积分球、发泡积分球、镀金积分球等等。积分球又称为光通球，光度球，是一个中空的完整的内壁涂有白色漫反射材料的开腔球体，球壳内壁上开有几个窗孔，用于进光孔和安放光接收器等。积分球内壁上涂有漫反射材料，也就是漫反射材料接近于1的材料，使得球内壁可见光的光谱范围内的光谱反射比都在99%以上。在科研领域，积分球被广泛应用于各种光学实验中。

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。D55光源积分球均匀光源

积分球的光学性能直接影响到光学仪器的性能表现。Spectra-PT亮度可调太阳光模拟器原理

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。Spectra-PT亮度可调太阳光模拟器原理