積分球的起源和發(fā)展:用于測量光通量的歷史可以追溯到1890年,現(xiàn)在已經(jīng)成為廣泛應(yīng)用于許多方面的儀器。積分球可用于測試光源的光通量、色溫、光效率等參數(shù)。它是輻射亮度、色度和光度測量中不可或缺的儀器。
積分球的定義:積分球是一個空心球體,內(nèi)壁涂有白色漫反射材料,又稱光度球、光通量球等。球壁上有一個或多個窗口,用作放置受光器件的進光孔和接收孔。積分球內(nèi)壁應(yīng)為良好的球面,與理想球面的偏差不應(yīng)大于內(nèi)徑的0.2%。球內(nèi)壁涂有理想的漫反射材料,即漫反射系數(shù)接近1的材料,使球內(nèi)壁對可見光的光譜反射率超過99%。
①光接收器通過積分球被測光
進入上孔,內(nèi)壁有一兩個光電探測器。光電探測器輸出的光電流與積分球內(nèi)壁的照度成正比。這樣,根據(jù)輸出光電流的變化,就可以知道進入積分球的光通量。
②幾個燈泡(通常是四個或六個)均勻地照射在物體表面,并對稱地排列在積分球內(nèi)壁上的出口孔。燈泡發(fā)出的光通過內(nèi)壁多次漫反射形成均勻明亮的發(fā)光球體,用于測量機鏡的暗角系數(shù)和圖像表面的照明均勻性。
③帶有準直物鏡的球面準直器,燈泡和黑白擋塊的積分球稱為球面準直器,用于測量望遠鏡系數(shù)的雜散光系數(shù)。當測量積分球時,黑體目標圖像和黑體目標圖像是通過光電探測器測量的?!鞍兹眻D像照度,即光電探測器分別測量相應(yīng)的指示值,通過計算可獲得被測望遠鏡的雜散光系數(shù)。因為,如果一個黑體目標在明亮天空中的圖像不是完全黑色的,這意味著望遠鏡在圖像表面上也有雜散光,除了目標成像。
①一般而言,小心使用光擴散器可減少光束分布不均勻或光束偏差引起的小誤差,提高測量精度;但是,為了減少上述誤差,在更準確的測量中,必須使用積分球作為光擴散器。
②當用積分球測量光通量(流明)時,測量結(jié)果更可靠;積分球可以減少和消除探測器上不同位置的光形狀、發(fā)散角和響應(yīng)速度的差異。
③積分球也可以與光譜儀一起使用積分球的出光孔連接在光譜儀的入射光柵前,以確保被測光源的入射角度相同;從而大大提高了測量的再現(xiàn)性。