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积分球简介 积分球的结构 * * 材料科学研究方法 积分球是具有高反射性内表面的空心球体。它主要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，或是光源本身发出的光进行收集的一种高效率器件。能够用来对材料的光学反射透射性能，光源的辐射度、亮度或色度等做一些精确的测量。 积分球的国内外现状 现在国内外生产的积分球在外形、大小、形状等大部分参数上相差无几， 基本上国外能做到的国内也能生产。唯一有差别的地方在于涂层。 下面从结构、涂层、直径大小等几个方面来介绍国内外的积分球。 一个完整的积分球测量系统还会有载物台、辅助光源、光源转接器、光纤接口等。 积分球的涂层 在涂层方面，国内低端的主要为氧化镁(MgO)，硫酸钡(BaSO4)，较高端的则有国产聚四氟乙烯悬浮树脂(F4)。 F?4代替常用的氧化镁(MgO)，硫酸钡(BaSO4)作积分球涂层，在0.2~2.5微米波长范围内，光谱反射比都高于MgO和BaSO4，且反射比中性好，有利于减小它对积分球非中性的影响。另外，涂层粘性好，不易破裂与起皱，灰尘可以用清洁的毛刷清除，不会损伤涂层。F4涂层不怕潮湿，暴露在紫外光下也不会变黄。 根据测光积分球的基本原理，使用F4涂层的积分球可以大大提高积分球的效率，通常为MgO和BaSO4的2~3倍。这有利于低透射、弱反射光信号测量，不仅可以提高测量的灵敏度，而且也大大改善了测量的信噪比。 中国计量院、中科院上海技物所等数十家科研、生产等单位已建立了F4测光积分球系统，并显示出新型测光积分球的许多优点。 在国外，则针对不同情况有各式各样的涂层。如需防水、防潮、耐腐蚀则有Duraflect；工作于近、中红外波段可以使用Infragold；同时工作于紫外、可见光、近红外波段则有Spectralon，并且具有很高的反射率。 积分球的大小 在大小方面，国内外差距不大。国内积分球可达到的大小有：直径80、100、150mm的积分球适用于LED、激光、LED（LCD）发光模块、发光屏等的光色测试；直径300mm积分球，专用于LED的光色测试，可配合LED专用测试夹具；直径500mm积分球，适合于大功率LED，迷你泡，珠泡等光源的光色测试；直径1000mm的积分球，用于节能灯，环形灯，白炽灯，冷阴极灯，卤钨灯等光源光色测试；直径1500，1750mm积分球，用于大功率节能灯，环形灯，白炽灯，卤钨灯，冷阴极灯，直管荧光灯，HID灯等光源光色测试；直径2000mm，2500mm的积分球，用于大功率节能灯、直管荧光灯、HID灯、无极灯等光源光色测试；直径3000mm的积分球用于大功率直管荧光灯，HID灯等光源光色测试。 积分球的原理 积分球之基本工作原理如图所示；光线由输入孔入射后，光线在此球内部被均匀的反射及漫射，因此输出孔所得到的光线为相当均匀之漫射光束。 而且入射光之入射角度、空间分布、及极化皆不会对输出之光束强度及均匀度造成影响。也因为光线经过积分球内部之积分后才射出，因此积分球亦可当作一光强度衰减器。 其输出强度与输入强度比约为：光输出孔之面积/积分球内部之表面积 。 积分球的基本工作原理 积分球的原理 积分球一般作为一个理想的漫射光源或是匀光器来使用，从而消除由于光源自身特性而造成的出射光束不均匀或者带有偏振方向。积分球之所以有这种特性，主要是由于入射光在积分球内部发生多次漫反射造成的。 在积分球中心为一光源，设光源的辐射通量为Φ，在积分球内某一表面A上的辐照度值为 ，则A表面的辐亮度为 若考虑上积分球内壁材料的反射比ρ，则公式变为 此时A即可作为积分球内新的一点光源进行处理，并且可视为朗伯光源。那么积分球内另一点B上的辐照度为 但此时B上的辐照度不止由A点提供，还包括A点照射到积分球内其他点，再由其他点部分漫反射到B的二次漫反射。此时若忽略积分球表面上的开孔和积分球内部的遮挡物，则同理运用前面公式可以得到二次漫反射的辐照度为 同理还可以得到三次、四次、多次漫反射对B点的辐照度贡献。因此B点最终的辐照度为 其中由于反射率ρ与波长λ有关，故在工程实践中一般令 并且以这个作为评价积分球的指标。 从上式可以看出，如果积分球内壁上的材料为理想漫反射材料，并且不考虑积分球壁上开孔的影响，则积分球内壁上的每一个面元都有均匀的辐照度，这也就是为什么积分球可以作为理想漫射光源或是匀光器使用的原因。 使用积分球的原因 一般而言，光学扩散片在小心地使用状况下，可降低量测时因侦测器上之入射光源不均匀分布或光束稍微偏移所造成之些微误差，因而可提高量测之准确度；但是在更精密的量测时，您就必须使用积分球作为光学扩散器以使得上述之误差最小。 使用积分球来量测光通量(Lumen)时，可使得量测结果更为可靠；积分球可降低并除去因光线之形状、 发散角度、及侦