壹(yi)文帶(dai)您(nin)了(le)解積(ji)分(fen)球

積(ji)分(fen)球看起來(lai)很簡(jian)單(dan)，該(gai)光學(xue)設備包(bao)括(kuo)壹(yi)個中空的(de)球形腔(qiang)體(ti)，內(nei)部(bu)塗有(you)特(te)殊(shu)的高(gao)反(fan)射(she)朗(lang)伯塗層，用(yong)於均勻散射(she)和漫射(she)入(ru)射(she)光。積(ji)分(fen)球設有入(ru)口和出口。

通(tong)過(guo)變(bian)換(huan)積(ji)分(fen)球的配(pei)置，如(ru)光(guang)源(yuan)、配(pei)件(jian)、開口等可實(shi)現不(bu)同的應(ying)用(yong)。

積(ji)分(fen)球工(gong)作原(yuan)理(li)：積(ji)分(fen)球類似(si)於擴散器，保留(liu)更(geng)多(duo)的光(guang)線信(xin)息(xi)，包(bao)括(kuo)光(guang)的(de)顏(yan)色(se)、強度(du)等，忽略(lve)了(le)空間(jian)信(xin)息(xi)（無(wu)法(fa)告(gao)訴我(wo)們(men)在(zai)球體(ti)表(biao)面(mian)的(de)不(bu)同位置上(shang)光(guang)的強度(du)是如何(he)分(fen)布(bu)的）。積(ji)分(fen)球的內(nei)表(biao)面(mian)是高(gao)朗(lang)伯特(te)性(xing)漫反(fan)射(she)材料(liao)，這種材料(liao)能夠(gou)將入(ru)射(she)的光線以(yi)相(xiang)同的強(qiang)度(du)反(fan)射(she)到(dao)各(ge)個方向，從而(er)使得(de)光(guang)線在(zai)球內經(jing)過(guo)多(duo)次(ci)反(fan)射(she)和散射(she)後，能夠均勻地(di)分(fen)布(bu)，減少光線原(yuan)始(shi)方向的影(ying)響。

什麽時(shi)候(hou)選用積(ji)分(fen)球：通(tong)常，當(dang)光(guang)被(bei)發(fa)射(she)、反(fan)射(she)或(huo)透(tou)射(she)時，人們(men)想要捕捉到(dao)盡可能多(duo)的光(guang)，就(jiu)會(hui)使用(yong)積(ji)分(fen)球。對於漫反(fan)射(she)，透射(she)率和散射(she)測(ce)量(liang)光譜(pu)(如(ru)濁度(du))，積(ji)分(fen)球是非(fei)常好的(de)選擇。積(ji)分(fen)球也用(yong)於測(ce)量(liang)總光通(tong)量和總光(guang)譜(pu)輻射(she)。

什麽時(shi)候(hou)選用積(ji)分(fen)球而不(bu)是光譜(pu)儀(yi)或(huo)功(gong)率計(ji)：

Labsphere銷(xiao)售(shou)和應用(yong)工(gong)程(cheng)副(fu)總裁Chris Durell解釋說，與(yu)傳(chuan)統(tong)的功(gong)率計(ji)相(xiang)比(bi)，積(ji)分(fen)球具(ju)有(you)幾(ji)個主要優勢。“第壹(yi)種(zhong)是獨(du)立於空間(jian)和角(jiao)度(du)信息(xi)的(de)均勻(yun)響應。球體(ti)不(bu)關(guan)心(xin)光(guang)源的角(jiao)度(du)輪(lun)廓和空間(jian)分(fen)布(bu)，只關(guan)心(xin)輸入(ru)功(gong)率。”這對於有角(jiao)發(fa)散的(de)二極管或(huo)光(guang)纖的測(ce)量(liang)很有(you)用(yong)，因為(wei)角(jiao)發(fa)散會(hui)影響功(gong)率測(ce)量(liang)的質(zhi)量(liang)。

“另(ling)壹(yi)方面(mian)，”Durell說，“如果妳(ni)想要光束輪(lun)廓和角(jiao)度(du)信息(xi)，那麽(me)就使用(yong)光(guang)束輪(lun)廓儀或(huo)角(jiao)度(du)計(ji)。根據定(ding)義(yi)，積(ji)分(fen)球通(tong)常會抹(mo)去這些空間(jian)信(xin)息(xi)。”

積(ji)分(fen)球的第二個主要優點是它(ta)的(de)衰減特(te)性(xing)。具(ju)體(ti)來(lai)說，積(ji)分(fen)球可以(yi)被(bei)視(shi)為(wei)壹(yi)個均(jun)勻(yun)衰減(jian)器，這意味著(zhe)它(ta)能(neng)夠將入(ru)射(she)的光線以(yi)相(xiang)同的比(bi)例(li)進(jin)行(xing)衰減或(huo)減(jian)弱(ruo)。

這種特(te)性(xing)使得(de)積(ji)分(fen)球在(zai)功(gong)率測(ce)量(liang)方面(mian)具(ju)有(you)壹(yi)些(xie)優勢。首(shou)先(xian)，傳(chuan)統(tong)的功(gong)率計(ji)可(ke)能(neng)會被(bei)光(guang)源的功(gong)率水平(ping)損(sun)壞，而積(ji)分(fen)球則可(ke)以(yi)避(bi)免(mian)這種情(qing)況(kuang)，因為(wei)它(ta)對(dui)所有光(guang)線進(jin)行(xing)均勻衰(shuai)減，不(bu)會(hui)對(dui)任(ren)何特(te)定(ding)光線產生(sheng)過(guo)大的壓(ya)力(li)。

然(ran)而，需(xu)要註(zhu)意(yi)的(de)是，積(ji)分(fen)球的靈(ling)敏度(du)相對(dui)於傳(chuan)統(tong)的功(gong)率計(ji)要低壹(yi)些(xie)。這可能(neng)會(hui)成為(wei)積(ji)分(fen)球的壹(yi)個潛(qian)在(zai)缺(que)點(dian)，因為(wei)較低(di)的(de)靈(ling)敏度(du)可能(neng)會影響其對低功(gong)率光源(yuan)的(de)測(ce)量(liang)準(zhun)確性(xing)。

此(ci)外(wai)，根據NIST可(ke)追(zhui)溯的(de)標準(zhun)進(jin)行(xing)校(xiao)準(zhun)也(ye)是優化(hua)積(ji)分(fen)球測(ce)量(liang)性能的重(zhong)要步驟。通(tong)過(guo)校(xiao)準(zhun)，可(ke)以(yi)確保積(ji)分(fen)球的衰(shuai)減(jian)特(te)性(xing)和測(ce)量(liang)結果具(ju)有(you)可(ke)比(bi)較(jiao)性和可重(zhong)復(fu)性，從(cong)而(er)提(ti)高(gao)測(ce)量(liang)的準(zhun)確性(xing)和可靠(kao)性。

積(ji)分(fen)球的應(ying)用(yong)：

積(ji)分(fen)球被(bei)廣(guang)泛應(ying)用(yong)於照明光(guang)源(yuan)和激光(guang)器的(de)光(guang)功(gong)率測(ce)量(liang)，以(yi)及(ji)發(fa)光二極管(led)的光(guang)譜(pu)和光譜(pu)功(gong)率密度(du)測(ce)量(liang)。也用於測(ce)量(liang)樣品的反(fan)射(she)率和透射(she)率。此(ci)外(wai)積(ji)分(fen)球還可(ke)以(yi)用(yong)來(lai)產生(sheng)均勻的光場(chang)來(lai)校(xiao)準(zhun)遙感相(xiang)機。

積(ji)分(fen)球根據應(ying)用(yong)可分(fen)為(wei)四個基(ji)本類別:均勻(yun)光(guang)源、燈具(ju)或(huo)光(guang)源測(ce)量(liang)、反(fan)射(she)率和透射(she)率測(ce)量(liang)以(yi)及(ji)激(ji)光功(gong)率測(ce)量(liang)。確實(shi)，每(mei)個應(ying)用(yong)類別都(dou)有其特(te)定(ding)的需(xu)求和挑(tiao)戰，需(xu)要我們(men)以(yi)細(xi)微(wei)的(de)方式(shi)調整(zheng)和優化(hua)積(ji)分(fen)球以(yi)提(ti)供(gong)最佳的性能(neng)。

積(ji)分(fen)球在(zai)許(xu)多(duo)領域(yu)都(dou)有廣(guang)泛的(de)應(ying)用(yong)，其中最常見(jian)的(de)兩種(zhong)應用是作為(wei)測(ce)量(liang)燈具(ju)總(zong)通(tong)量的測(ce)量(liang)工(gong)具(ju)和作為(wei)校(xiao)準(zhun)其(qi)他(ta)儀(yi)器的(de)均(jun)勻(yun)光源(yuan)。在(zai)這些應(ying)用(yong)中，積(ji)分(fen)球的用(yong)途特(te)別廣(guang)泛，能(neng)夠(gou)集(ji)成來(lai)自(zi)狹窄準(zhun)直(zhi)光(guang)束的(de)光(guang)源(yuan)，如(ru)激光，或(huo)來(lai)自(zi)全(quan)向光源(yuan)，如白(bai)熾(chi)燈泡(pao)或(huo)熒(ying)光燈。

積(ji)分(fen)球尺(chi)寸(cun)的(de)選(xuan)擇(ze)：

積(ji)分(fen)球也可(ke)根據積(ji)分(fen)球尺(chi)寸(cun)大小和內部(bu)塗層進(jin)行(xing)分(fen)類(lei)。積(ji)分(fen)球內徑(jing)尺(chi)寸(cun)1mm-3m可(ke)選(xuan)，積(ji)分(fen)球的大小取(qu)決於實(shi)際(ji)應(ying)用需求。例如小的積(ji)分(fen)球可以(yi)很好的(de)集成到(dao)其(qi)他(ta)設備中。

在(zai)快脈沖激光功(gong)率測(ce)量(liang)的情況下，使用(yong)小型(xing)積(ji)分(fen)球和探測(ce)器確實(shi)可以(yi)確保檢測(ce)上(shang)升時間(jian)不(bu)會(hui)受(shou)到(dao)不(bu)利(li)影(ying)響。這是因為(wei)小型(xing)積(ji)分(fen)球的內(nei)部(bu)表面(mian)通(tong)常由高(gao)反(fan)射(she)材料(liao)制成(cheng)，能夠將入(ru)射(she)光有效(xiao)地散射(she)和反(fan)射(she)，從而提(ti)高(gao)了(le)光的(de)收集(ji)效率。

對於非(fei)常大的多(duo)向光源(yuan)，如高(gao)壓(ya)鈉(na)燈或(huo)長(chang)熒(ying)光燈管，由於這些光(guang)源(yuan)的尺(chi)寸(cun)較(jiao)大，可能(neng)需(xu)要直徑(jing)大於1米(mi)的積(ji)分(fen)球來(lai)安裝並(bing)將(jiang)燈置(zhi)於球體(ti)內(nei)。這樣做(zuo)的(de)好處(chu)是可以(yi)更(geng)好地(di)適(shi)應(ying)這些大光源(yuan)，並(bing)減(jian)少因光(guang)源(yuan)尺(chi)寸(cun)過(guo)大而對(dui)測(ce)量(liang)結果產生(sheng)的影響。

如果積(ji)分(fen)球被(bei)用(yong)作光源(yuan)以(yi)提(ti)供(gong)大而均(jun)勻(yun)的出光(guang)面(mian)，那麽(me)也可能需(xu)要大直徑(jing)的(de)積(ji)分(fen)球。這是因為(wei)在(zai)這種情(qing)況(kuang)下，積(ji)分(fen)球的尺(chi)寸(cun)將(jiang)直(zhi)接(jie)影(ying)響到(dao)光(guang)的(de)散射(she)和反(fan)射(she)效果，以(yi)及(ji)光(guang)場(chang)的均(jun)勻(yun)性(xing)。為(wei)了(le)達到(dao)理(li)想的測(ce)量(liang)效果，需(xu)要根據實(shi)際(ji)應(ying)用場(chang)景(jing)選(xuan)擇合(he)適(shi)的(de)積(ji)分(fen)球直徑(jing)。

Greg McKee是美國(guo)***制(zhi)造積(ji)分(fen)球的Labsphere公(gong)司的系統(tong)業務(wu)部(bu)門(men)主管，回(hui)復(fu)道：決定(ding)積(ji)分(fen)球最小尺(chi)寸(cun)的(de)幾(ji)個主要因素(su):要測(ce)量(liang)的燈的(de)物理(li)尺(chi)寸(cun)(為(wei)擋(dang)板留(liu)出(chu)空間(jian))、燈的(de)自(zi)吸收性和積(ji)分(fen)球內部(bu)溫度(du)。燈具(ju)安裝硬(ying)件(jian)也必(bi)須(xu)能(neng)足(zu)夠(gou)安裝在(zai)裏(li)面(mian)。另(ling)壹(yi)方面(mian)，積(ji)分(fen)球不(bu)能(neng)太(tai)大，否(fou)則它(ta)的(de)響應性是有限(xian)的:理(li)想的直(zhi)徑(jing)是小燈最大尺(chi)寸(cun)的(de)十(shi)倍，或(huo)者(zhe)是被(bei)測(ce)量(liang)的長(chang)燈長(chang)度(du)的兩倍。實(shi)際(ji)上(shang)，1到(dao)3米(mi)的積(ji)分(fen)球用於最常見(jian)的(de)白(bai)熾(chi)燈和緊湊(cou)型(xing)熒(ying)光燈的(de)光通(tong)量測(ce)量(liang)。2米(mi)或(huo)更(geng)大的球體(ti)通(tong)常用於測(ce)量(liang)500瓦或(huo)更(geng)大的光(guang)源(yuan)。

大多(duo)數(shu)球體(ti)由(you)輕(qing)質(zhi)鋁制成(cheng)，但也(ye)有使用(yong)其(qi)他材料(liao)，如鋼(gang)、塑(su)料(liao)和玻璃(li)纖(xian)維。“很難(nan)使球體(ti)在(zai)物(wu)理(li)上(shang)均勻，而這是產生(sheng)均勻的光分(fen)布(bu)的關鍵，”佛(fo)羅(luo)裏(li)達州(zhou)奧蘭多(duo)市光電(dian)子(zi)實(shi)驗室的亞歷(li)克(ke)斯(si)·方說。鋁也是連接(jie)兩半(ban)或(huo)四分(fen)之壹(yi)球體(ti)並(bing)管理(li)密(mi)封/接(jie)縫(feng)*簡單(dan)的材料(liao)。“人們(men)曾嘗(chang)試(shi)過(guo)只粉(fen)刷壹(yi)個大房(fang)間(jian)作(zuo)為(wei)積(ji)分(fen)球，但鋁是迄(qi)今(jin)為(wei)止非(fei)常好的(de)材料(liao)。

積(ji)分(fen)球內部(bu)塗層的(de)選(xuan)擇：

在(zai)選(xuan)擇(ze)積(ji)分(fen)球時，漫反(fan)射(she)塗層的(de)選(xuan)擇非(fei)常重(zhong)要，漫反(fan)射(she)塗層或(huo)材料(liao)的反(fan)射(she)率——越(yue)高(gao)越(yue)好。“更(geng)高(gao)的(de)反(fan)射(she)率意味著(zhe)光(guang)在(zai)被(bei)吸收之前在(zai)球體(ti)內(nei)有更(geng)多(duo)的反(fan)射(she)，”Labsphere銷售(shou)和營(ying)銷(xiao)副總裁(cai)Peter Weitzman說，“因此(ci)集(ji)成(cheng)度(du)更(geng)好，測(ce)量(liang)精度(du)也更(geng)好。”

漫反(fan)射(she)塗料(liao)噴塗(tu)方式(shi)通(tong)常包(bao)括(kuo)噴(pen)霧(wu)式(shi)或(huo)粉(fen)末式。積(ji)分(fen)球內部(bu)噴塗(tu)哪(na)種(zhong)漫反(fan)射(she)塗層，取(qu)決於系統(tong)使用(yong)環境，以(yi)及(ji)使用(yong)積(ji)分(fen)球測(ce)試(shi)的波段(duan)範(fan)圍(wei)。

針(zhen)對極(ji)l端(duan)條(tiao)件(jian)或(huo)者(zhe)小積(ji)分(fen)球，燒(shao)結聚四氟乙烯(PTFE或(huo)Teflon)提(ti)供(gong)非(fei)常好的(de)性能。例如Labsphere的(de)Spectralon EPV漫反(fan)射(she)材料(liao)可用(yong)於深(shen)紫外、極(ji)l端(duan)物(wu)理(li)和真空中。

典型(xing)的硫(liu)酸鋇(bei)塗層，盡管也可(ke)在(zai)近紫外和紅外(wai)使用(yong)，但主要用於可見(jian)光(guang)波段範圍(wei)。

鍍(du)金(jin)漫反(fan)射(she)塗層主要應用(yong)於NIR-MIR波段範(fan)圍(wei)。

每(mei)種(zhong)漫反(fan)射(she)塗層的(de)最佳使用(yong)波(bo)段範圍(wei)和概述(shu)詳見(jian)生(sheng)產商的(de)網站發(fa)布(bu)內容。

積(ji)分(fen)球配(pei)置的(de)選(xuan)擇(ze)：

除了(le)考慮(lv)積(ji)分(fen)球尺(chi)寸(cun)、內(nei)部(bu)漫反(fan)射(she)塗層以(yi)外(wai)，積(ji)分(fen)球配(pei)置也(ye)是選配(pei)積(ji)分(fen)球系統(tong)的關鍵且(qie)*具(ju)挑(tiao)戰的(de)參(can)數(shu)之壹(yi)。

積(ji)分(fen)球開口數(shu)目和探測(ce)器開(kai)口數(shu)目多(duo)少？例(li)如(ru)有(you)的積(ji)分(fen)球設有18個開(kai)口端(duan)。

是否(fou)內部(bu)配(pei)置擋(dang)板，如(ru)果需(xu)要，擋(dang)板尺(chi)寸(cun)多(duo)大？

擋(dang)板防(fang)止直接(jie)光(guang)源(yuan)的(de)光(guang)飽(bao)和或(huo)損(sun)壞探測(ce)器，必(bi)須(xu)盡可能小，以(yi)減(jian)少(shao)陰(yin)影。在(zai)高(gao)發(fa)散激(ji)光二極管測(ce)量(liang)中，可以(yi)消(xiao)除(chu)擋(dang)板，並(bing)且(qie)探測(ce)器移(yi)動到(dao)靠(kao)近入(ru)口端(duan)口的(de)位置，以(yi)消(xiao)除(chu)第壹(yi)個光(guang)熱(re)點(dian)，並(bing)最大限(xian)度(du)地減(jian)少飽(bao)和或(huo)損(sun)壞光電(dian)二極管的可(ke)能(neng)性。

此(ci)外(wai)，明(ming)確您(nin)要測(ce)量(liang)單(dan)位(功(gong)率W，輻照度(du)W/m2，或(huo)光(guang)通(tong)量流(liu)明(ming))，以(yi)及(ji)積(ji)分(fen)球的幾(ji)何(he)形狀，無(wu)論(lun)是全積(ji)分(fen)球4π立體(ti)角(jiao)還(hai)是半積(ji)分(fen)球2π(見(jian)圖(tu)3)。“壹(yi)個完(wan)整(zheng)的積(ji)分(fen)球可以(yi)測(ce)量(liang)所有方向發射(she)的設備(4π立體(ti)角(jiao))，也(ye)可以(yi)測(ce)量(liang)只向前發(fa)射(she)的設備(2π)，”Weitzman說。“半積(ji)分(fen)球通(tong)常只用(yong)於2π測(ce)量(liang)。”選購(gou)合(he)適(shi)積(ji)分(fen)球，歡迎(ying)您(nin)咨詢(xun)Labsphere,我(wo)們(men)為(wei)您提(ti)供(gong)合(he)適(shi)的(de)積(ji)分(fen)球系統(tong)定(ding)制方案。