Giải thích những điều cơ bản về tích phân hình cầu

Bên trong của một tích hợp hình cầu rỗng và được phủ một lớp vật liệu màu trắng có độ phản chiếu cao. Người ta có thể sử dụng như vậy thiết bị kiểm tra led để xác định quang thông tổng thể của đèn hoặc công suất đầu ra của laser.
Bạn có thể xem xét việc tích hợp các quả cầu như một sự kết hợp giữa bộ hiệu chỉnh cosin và quang học chỉ dành cho thấu kính. Để hoạt động, các thiết bị như máy đo quang phổ cần được liên kết với máy dò đã hiệu chuẩn.
Các quả cầu tích hợp hoạt động giống như bộ hiệu chỉnh cosin hoặc thấu kính. Chúng là quang học; do đó họ cần một máy dò như máy quang phổ kế được kết nối và hiệu chuẩn để hoạt động.
Nó có thể đo bức xạ bằng cách đặt một nguồn sáng (mẫu) trước quả cầu tích hợp hoặc bằng cách đặt nguồn sáng bên trong quả cầu tích hợp. Trong mỗi điều kiện thử nghiệm, các chùm ánh sáng phản chiếu lớp phủ nhiều lần, chiếu sáng đồng đều toàn bộ quả cầu tích hợp.
Máy quang phổ kế và các thiết bị đo ánh sáng chi tiết khác được hưởng lợi từ khả năng phản xạ và thu thập một phần nhỏ ánh sáng phản xạ của vách ngăn.

Sử dụng một hình cầu tích hợp
Mẫu, trong trường hợp này, là một nguồn sáng, được đặt ở phía trước lỗ hình cầu để đo bức xạ. Một tùy chọn khác để thu được thông lượng bức xạ là đặt mẫu trong tích hợp hình cầu LPCE-2 (LMS-9000).
Trong mỗi cấu hình đo này, quả cầu tích hợp được chiếu sáng đồng đều nhờ các tia sáng bị phản xạ nhiều lần khỏi lớp phủ.

Vai trò của vách ngăn
Ánh sáng đi vào một quả cầu tích hợp không được chiếu vào máy dò hoặc vị trí bên trong quả cầu mà từ đó máy dò bị phản xạ trực tiếp. Do đó vách ngăn là một phần quan trọng của thiết lập.
Hầu hết các lĩnh vực tích hợp LPCE-2 (LMS-9000) bao gồm các vách ngăn để ngăn khoang bên trong có dạng hình cầu chính xác. Tuy nhiên, họ có thể đưa ra một số lỗi nhất định. Vì vậy, người ta đề xuất rằng nên xây dựng một số lượng tối thiểu các vách ngăn và cổng trong một hình cầu tích hợp.

Lớp phủ phản quang
Khi lựa chọn lớp phủ phản xạ cho quả cầu tích hợp, điều quan trọng là phải cân bằng độ phản xạ với độ bền. Để đảm bảo rằng tất cả ánh sáng tới được phản xạ đúng cách, bên trong quả cầu phải được phủ một lớp phủ khuếch tán, có độ phản xạ cao.
Sử dụng bóng trong môi trường ô uế hoặc bụi bặm, đặc biệt là ở những nơi có nhiều ánh sáng, cần có lớp phủ chắc chắn hơn, có thể giặt được. Tránh bụi bẩn là rất quan trọng vì chúng hấp thụ ánh sáng và thay đổi hệ số phản xạ của một số bước sóng nhất định.

Công dụng của quả cầu tích phân
An tích hợp hình cầu thường được sử dụng để tính tổng quang thông của một dãy nguồn sáng như bóng đèn hoặc đèn. Các quả cầu tích hợp có thể có đường kính từ hai cm đến hai mét, tùy thuộc vào mục đích.
Kích thước tối ưu của quả cầu tích phân Kích thước tối ưu phụ thuộc vào kích thước của nguồn sáng. Tuy nhiên, các quả cầu lớn hơn thường mang lại tính đồng nhất tốt hơn do bề mặt lớn hơn của chúng.
Máy quang phổ và quả cầu tích hợp hoạt động để thu thập thông tin về các đặc tính quang phổ quan trọng như bước sóng chiếm ưu thế, sắc độ và phân bố công suất quang phổ.
Các chùm tia laze và các nguồn phân kỳ như điốt laze có thể được thu và tích hợp bằng cách sử dụng một quả cầu tích hợp. Nó có thể được chế tạo để cho phép phổ rộng các góc tới trên một khu vực rộng lớn, nhưng nó có thể làm giảm độ nhạy của máy dò.
Những thiết bị này, có chức năng tương tự như bộ hiệu chỉnh cosin, cung cấp một phương pháp tuyệt vời để đo bức xạ. Khi được xây dựng đúng cách, khẩu độ đầu ra của quả cầu tích hợp có thể cung cấp nguồn ánh sáng Lambertian và khuếch tán gần như hoàn hảo không phụ thuộc vào góc nhìn.
Trong trường hợp như vậy, nó sẽ định vị nguồn sáng bên ngoài quả cầu tích hợp (phép đo 2 pi).
Kính được sử dụng trong nhà kính và các ứng dụng nông nghiệp khác là một ví dụ điển hình về vật liệu mà các quả cầu tích hợp thường được sử dụng để thu thập thông tin quang phổ chính xác và toàn diện thông qua các phép đo phản xạ và truyền dẫn.

Ứng dụng
Đo sợi quang:
Việc thay đổi mặt bích phía trước của cảm biến cho bộ chuyển đổi sợi quang giúp việc sử dụng quả cầu tích hợp để đo sợi quang trở nên đơn giản. Vị trí đầu tiên ở phía bên kia của nguồn không được tập trung cao độ do đầu ra thông thường chuyển hướng từ từ khỏi đường quang. Vì lý do này, người ta thường sử dụng cách sắp xếp chùm tia chuẩn trực hoặc chùm tia phân kỳ làm ví dụ.

truyền tải
Sau khi tiếp xúc với bức xạ, mẫu được so sánh với phép đo nguồn trực tiếp mà nó đã thực hiện mà không có mẫu. Một vách ngăn được sử dụng để ngăn việc truyền không mong muốn đến máy dò. Di chuyển mẫu ra khỏi điểm vào để đạt được truyền góc hẹp.

Reflection
Đầu tiên, một mẫu được giữ ở phía trước cổng đầu vào để xác định hệ số phản xạ và sau đó được chiếu xạ bởi chùm tia tới. Một máy dò nhiễu đo tổng lượng bức xạ phản xạ sau quả cầu tích hợp không gian. Có thể đo độ phản xạ của một mẫu về một tiêu chuẩn đã biết và thu được tỷ lệ của độ phản xạ đó. Để tránh mắc lỗi với độ phản xạ của mẫu, cả mẫu và tiêu chuẩn phải có độ phản xạ tương tự nhau.

Cách sử dụng quả cầu tích phân
Nếu bạn muốn đảm bảo mức độ tin cậy cần thiết trong thiết bị mà bạn sử dụng, sẽ rất hữu ích nếu bạn hiệu chỉnh thiết bị đó. Việc hiệu chuẩn phải được thực hiện trên bất kỳ thiết bị đo lường nào có quả cầu tích hợp và máy quang phổ. Đèn tham chiếu đã được đặc trưng trước đây về mặt phân bố quang phổ và thông lượng ánh sáng được sử dụng làm nguồn sáng chính của hiệu chuẩn. LISUN có nhiều lựa chọn chỉ các lĩnh vực tích hợp chất lượng cao nhất.
Các phòng thí nghiệm được ủy quyền chịu trách nhiệm hiệu chuẩn nguồn sáng bằng cách sử dụng bộ tản nhiệt thân màu đen lý tưởng và bộ đơn sắc để xác định quang phổ và quang thông của đèn tham chiếu. Trong hầu hết các trường hợp, nhà sản xuất sẽ hiệu chỉnh các cài đặt đo lường; tuy nhiên, đây là điều bạn nên thực hiện mỗi năm một lần.
Khi phát triển một hệ thống đo lường bất cứ thứ gì, việc chọn một quả cầu có đường kính phù hợp với nhiệm vụ là rất quan trọng. Theo các điều kiện nhất định, kích thước vật lý lớn nhất có thể có của nguồn sáng không được phép lớn hơn mười phần trăm đường kính bên trong của một quả cầu. Cách đây không lâu, để đo chính xác một nguồn có đường kính mười cm, người ta cần sử dụng một quả cầu có đường kính ít nhất một mét.
Hình thức nguồn cũng là một yếu tố quan trọng trong việc xác định hậu quả. Trong một quả cầu có đường kính 500 mm, có thể đo các vật có kích thước tối đa là 16 cm x 16 cm. Trong ánh sáng huỳnh quang, chiều dài của nguồn có thể gần bằng đường kính của chính quả cầu. Vì hiện tượng tự hấp thụ đã được tính đến, nên giờ đây có thể đo các nguồn sáng lớn gấp đôi mà không ảnh hưởng đến độ tin cậy của các phép đo.
LISUN là một công ty sản xuất chuyên về Tích hợp Spheres và đã xây dựng các hạng mục cao cấp cho cả phòng trưng bày và phòng thí nghiệm công nhận. Vui lòng liên hệ với chúng tôi về các lĩnh vực tích hợp và cung cấp cho chúng tôi các nhu cầu cụ thể của bạn.

Các ứng dụng khác của tích phân hình cầu
Có thể thực hiện các phép đo độ phản xạ và độ truyền tán xạ có độ chính xác cao trên bất kỳ bề mặt nào bằng cách sử dụng tích hợp hình cầu LPCE-2 (LMS-9000), một dụng cụ quang học đa năng. Những thiết bị này được các nhà khoa học phát triển để bức xạ quang học có thể được phân bố đồng đều khắp bề mặt bên trong của hình cầu.
Để mang lại hiệu ứng tán xạ nhất quán, bên trong các quả cầu thường được phủ một lớp phủ khuếch tán màu trắng. Các chuyên gia chuyên dụng sử dụng chúng với nguồn sáng và máy dò để tính toán công suất quang. Độ tỏa sáng của các quả cầu khác nhau tùy thuộc vào thành phần của lớp phủ bên trong.
Đo công suất quang là điều cần thiết cho các ứng dụng khác nhau và tích hợp các quả cầu và máy dò ánh sáng chất lượng cao là hai thành phần thiết yếu. Quang phổ được sử dụng để đọc, thường là về bước sóng.
Lĩnh vực này rất linh hoạt, với các ứng dụng từ nghiên cứu bề mặt vật liệu đến phân tích trắc quang các mẫu keo, đục, mờ và trong. Thế giới hiện đại phụ thuộc vào rất nhiều ứng dụng. Dưới đây là một số bối cảnh điển hình nhất trong đó việc triển khai lĩnh vực tích hợp được sử dụng.

Đặc tính của pin mặt trời
Các nhà khoa học và nhà sản xuất thực hiện các phép đo suy hao truyền dẫn trong các tế bào quang điện silicon bằng phương pháp quang phổ.

Phân tích mực bảo mật
Quang phổ của tiền giấy có thể cung cấp biểu diễn quang phổ hoàn chỉnh của từng loại mực khi xem xét dữ liệu phản xạ hồng ngoại nhìn thấy được và cận hồng ngoại.

Sự khác biệt giữa phản xạ gương và khuếch tán
Ở chế độ phản xạ phản xạ gương và khuếch tán, các nhà khoa học có thể kiểm tra các vật liệu có nhiều mức độ bóng và mức độ đánh bóng bề mặt.

Phân tích màu sắc
Các nhà khoa học tích hợp sử dụng các quả cầu và máy dò để đo và khớp màu chính xác. Điều này có ý nghĩa hết sức quan trọng trong sản xuất hàng dệt may và sơn.

Xác định thành phần thực phẩm
Máy đo định tính và định lượng tuyệt vời có sẵn nhờ vào tích hợp hình cầu hệ thống. Hiệu chuẩn cho phép các nhà nghiên cứu xác định chính xác tỷ lệ phần trăm chất béo, protein và nước trong một mẫu nhất định.

Xác định khả năng chống tia cực tím
Các nhà nghiên cứu sử dụng hệ thống hình cầu tích hợp để đánh giá khả năng chống tia cực tím được cung cấp bởi bao bì dược phẩm, trang phục chống nắng và sơn ô tô.

IR-tổng phản xạ bán cầu
Nghiên cứu sự truyền nhiệt bức xạ trong các lớp phủ và lá kim loại kiểm soát nhiệt cho thiết kế tàu vũ trụ phụ thuộc rất nhiều vào phép đo này.

Đo công suất ánh sáng của đèn laze và đèn LED
Hệ thống hình cầu tích hợp là một đóng góp quan trọng cho sự phát triển của các sản phẩm này một cách đáng kể. Các phép đo chính xác của sóng ánh sáng xác định cường độ và đặc tính màu sắc của ánh sáng có thể tiếp cận được. Laser là thành phần thiết yếu trong nhiều loại công nghệ hiện đại, bao gồm sợi quang, công cụ tìm phạm vi và hệ thống liên lạc. Đèn LED được sử dụng trong các ứng dụng chiếu sáng khác nhau, bao gồm bóng đèn dân dụng, đèn pha xe cộ và đèn giao thông.

Ứng dụng y tế
Bác sĩ da liễu sử dụng bức xạ cực tím (UV) để điều trị bệnh bạch biến và bệnh vẩy nến, trong số các bệnh ngoài da khác. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng các khối cầu tích hợp để phát triển các phác đồ điều trị.

Mối quan hệ giữa thực vật, hạt giống, đất và bức xạ quang học
Các thông số sinh hóa cần có dụng cụ đo lường chính xác để nghiên cứu và quản lý. Thực vật không thể phát triển trừ khi chúng có thể hấp thụ ánh sáng có bước sóng nhất định.

Hiệu ứng bức xạ tia cực tím
Do sự suy giảm của tầng ozone, các phép đo bức xạ UV chính xác là rất cần thiết. Da và mắt con người đặc biệt dễ bị tổn thương do bức xạ tia cực tím (UV). Tuy nhiên, vì những tia này có hại cho các sinh vật sống nên chúng là phương tiện hiệu quả để diệt trừ vi khuẩn, nấm mốc, vi trùng và nấm. Do đó, chúng là một phương pháp hiệu quả về chi phí để làm sạch nước và nước thải.

Viễn thông
Trong ngành này, hệ thống hình cầu tích hợp được sử dụng hàng ngày để đo công suất phát của đi-ốt laser và sợi quang.
Đây chỉ là một ví dụ nhỏ về cách các quả cầu tích hợp cải thiện độ chính xác mà sóng ánh sáng, chẳng hạn như IR, Vis và UV, được đo. Nhiều ứng dụng hiện đại dựa vào hiệu chuẩn chính xác được thực hiện bởi các công nghệ này.

Kết luận
Sử dụng một tích hợp hình cầu, bạn có thể lấy số đọc từ các vật thể không thể đọc được bằng cách sử dụng thiết lập thu thập ánh sáng và máy dò tiêu chuẩn. Các phép đo mẫu làm thay đổi hướng ánh sáng, chẳng hạn như các dung dịch và thấu kính bán trong suốt hoặc mờ đục, được thực hiện tốt nhất bằng cách sử dụng quả cầu tích hợp.
Lý thuyết về quả cầu tích hợp lý tưởng mang lại hai kết quả quan trọng, nhưng chỉ khi chúng ta giới hạn sự chú ý của mình vào các khu vực bị che khuất khỏi nguồn chính và chỉ được chiếu sáng bởi sự phản xạ ở các phần khác của bề mặt bên trong.
Lượng năng lượng bức xạ tới bề mặt bên trong của quả cầu tỷ lệ thuận với lượng năng lượng bức xạ đi vào quả cầu thông qua cổng vào. Nếu nguồn chính được che chắn để không chiếu sáng trực tiếp khu vực mục tiêu, mức độ bức xạ không bị ảnh hưởng bởi hình dạng hoặc hướng của nguồn. Khi một quả cầu tích hợp được sử dụng làm phần tử đầu vào quang học của máy dò công suất bức xạ, thuộc tính này có ý nghĩa quan trọng hơn.
Bức xạ phản xạ bởi một phần bề mặt bên trong của quả cầu không được chiếu sáng trực tiếp có cùng hướng phân bố ở bất kỳ nơi nào nó xuất hiện trong quả cầu.
Cho rằng sự phân bố độ sáng và công suất của bức xạ quang đi ra khỏi quả cầu là đẳng hướng, cổng ra của quả cầu có thể được sử dụng như một nguồn Lambertian hoàn hảo. Chất lượng này rất hữu ích khi một quả cầu được sử dụng làm tham chiếu để hiệu chuẩn.

Câu Hỏi Thường Gặp
Tại sao mặt cầu tích phân phải có dạng hình cầu?
Bất cứ khi nào ánh sáng phát ra từ tâm của một quả cầu, nó sẽ phản xạ ra hai bên với tần suất bình thường và quay trở lại nguồn gốc của nó. Vì một số tia sẽ không bao giờ chiếu tới tâm của khối lập phương nên thiết bị không thể đo chính xác tổng lượng ánh sáng phát ra.

Lisun Instruments Limited được tìm thấy bởi LISUN GROUP 2003. LISUN hệ thống chất lượng đã được chứng nhận nghiêm ngặt bởi ISO9001:2015. Với tư cách là thành viên CIE, LISUN các sản phẩm được thiết kế dựa trên CIE, IEC và các tiêu chuẩn quốc tế hoặc quốc gia khác. Tất cả các sản phẩm đều đạt chứng chỉ CE và được xác thực bởi phòng thí nghiệm của bên thứ ba.

Sản phẩm chính của chúng tôi là Máy đo huyết áp, Tích hợp hình cầu, Máy quang phổ, Surge Generator, Súng giả lập ESD, Bộ thu EMI, Thiết bị kiểm tra EMC, Kiểm tra an toàn điện, Phòng môi trường, Buồng nhiệt độ, Đài Khí tượng Thủy văn, Phòng nhiệt, Thử nghiệm phun muối, Phòng kiểm tra bụi, Kiểm tra không thấm nước, Kiểm tra RoHS (EDXRF), Kiểm tra dây phát sáng và Kiểm tra ngọn lửa kim.

Xin vui lòng liên hệ với chúng tôi nếu bạn cần bất kỳ hỗ trợ.
Khoa công nghệ: Service@Lisungroup.com, Di động / WhatsApp: +8615317907381
Phòng kinh doanh Sales@Lisungroup.com, Di động / WhatsApp: +8618117273997

Tags:LPCE-2(LMS-9000)