Expliquer les bases de la sphère d'intégration

L'intérieur d'un sphère d'intégration est creux et recouvert d'un matériau blanc hautement réfléchissant. On peut utiliser de tels équipement de test mené pour déterminer le flux lumineux global d'une lampe ou la puissance de sortie du laser.
Vous pouvez envisager d'intégrer des sphères comme un hybride entre les correcteurs de cosinus et les optiques uniquement à lentilles. Pour fonctionner, des instruments comme les spectroradiomètres doivent être reliés à un détecteur calibré.
Les sphères intégrées fonctionnent de la même manière que les correcteurs de cosinus ou les lentilles. Ils sont optiques ; par conséquent, ils ont besoin d'un détecteur comme un spectroradiomètre pour être connecté et calibré pour fonctionner.
Il peut mesurer le rayonnement en plaçant une source lumineuse (l'échantillon) devant la sphère d'intégration ou en plaçant la source lumineuse dans la sphère d'intégration. Dans chaque condition de test, les faisceaux lumineux réfléchissaient le revêtement plusieurs fois, éclairant uniformément toute la sphère intégrée.
Les spectroradiomètres et autres appareils qui mesurent la lumière en détail bénéficient de la capacité d'un déflecteur à réfléchir et à collecter une petite fraction de la lumière réfléchie.

Utilisation d'une sphère d'intégration
L'échantillon, dans ce cas une source lumineuse, est positionné devant l'ouverture sphérique pour obtenir une mesure d'irradiance. Une autre option pour capturer le flux radiant consiste à placer l'échantillon dans le sphère d'intégration LPCE-2 (LMS-9000).
Dans chacune de ces configurations de mesure, la sphère intégrante est éclairée uniformément grâce à des rayons lumineux réfléchis plusieurs fois sur le revêtement.

Le rôle des chicanes
La lumière entrant dans une sphère d'intégration ne doit pas toucher le détecteur ou l'emplacement à l'intérieur de la sphère d'où le détecteur obtient une réflexion directe. Par conséquent, les chicanes sont une partie cruciale de la configuration.
Les sphères les plus intégratrices LPCE-2 (LMS-9000) comprennent des déflecteurs pour empêcher la cavité interne d'être exactement sphérique. Toutefois, ils peuvent introduire certaines erreurs. Ainsi, il est suggéré qu'un nombre minimum de chicanes et de ports soient construits dans une sphère d'intégration.

Revêtements réfléchissants
Lors de la sélection d'un revêtement réfléchissant pour une sphère d'intégration, il est important d'équilibrer la réflectivité avec la durabilité. Pour garantir que toute la lumière entrante est correctement réfléchie, l'intérieur de la sphère doit être recouvert d'un revêtement diffus hautement réfléchissant.
L'utilisation du ballon dans des environnements sales ou poussiéreux, en particulier dans des endroits très éclairés, nécessite un revêtement plus solide et lavable. Il est important d'éviter la saleté et la poussière, car elles absorbent la lumière et modifient la réflectance de certaines longueurs d'onde.

Utilisations d'une sphère intégrante
An sphère d'intégration est souvent utilisé pour calculer le flux lumineux total d'un ensemble de sources lumineuses telles que des ampoules ou des lampes. Les sphères d'intégration peuvent varier de deux centimètres à deux mètres de diamètre, selon le but.
La taille optimale d'une sphère d'intégration optimale dépend de la taille de la source lumineuse. Cependant, les sphères plus grandes offrent souvent une meilleure uniformité en raison de leur plus grande surface.
Le spectromètre et la sphère d'intégration fonctionnent pour collecter des informations sur les propriétés spectrales cruciales telles que la longueur d'onde dominante, la chromaticité et la distribution de puissance spectrale.
Les faisceaux laser et les sources divergentes telles que les diodes laser peuvent être capturés et intégrés à l'aide d'une sphère d'intégration. Il peut être construit pour permettre un large éventail d'angles entrants sur une vaste zone, mais il peut dégrader la sensibilité du détecteur.
Ces instruments, qui fonctionnent de manière similaire à un correcteur de cosinus, fournissent une excellente méthode pour mesurer l'irradiance. Lorsqu'elle est construite correctement, l'ouverture de sortie d'une sphère d'intégration peut fournir une source de lumière diffuse et lambertienne presque parfaite indépendamment de l'angle de vision.
Dans un tel scénario, il localisera la source lumineuse au-delà de la sphère d'intégration (mesure 2 pi).
Le verre utilisé dans les serres et autres applications agricoles est un bon exemple de matériau pour lequel des sphères d'intégration sont souvent utilisées pour recueillir des informations précises et complètes sur le spectre via des mesures de réflexion et de transmission.

Applications
Mesure fibre optique :
Le remplacement de la bride avant du capteur par un adaptateur à fibre optique simplifie l'utilisation de la sphère d'intégration pour la mesure de la fibre. La première tache de l'autre côté de la source n'est pas très concentrée en raison de la sortie habituelle lentement divergente de la ligne optique. Pour cette raison, il est courant d'utiliser l'agencement de faisceau collimaté ou divergent comme exemple.

Transmission
Après avoir été exposé au rayonnement, l'échantillon est comparé à une mesure de source directe qu'il a prise sans la présence de l'échantillon. Un déflecteur est utilisé pour empêcher la transmission indésirable d'atteindre le détecteur. Éloignez l'échantillon du point d'entrée pour obtenir une transmission à angle étroit.

Réflexion
Un échantillon est d'abord conservé devant le port d'entrée pour déterminer la réflectance, puis irradié par le faisceau incident. Un détecteur perturbé mesure la quantité totale de rayonnement réfléchi après la sphère spatialement intégrée. Il est possible de mesurer la réflexion d'un échantillon autour d'un standard connu et d'obtenir le rapport de cette réflexion. Pour éviter de faire des erreurs avec la réflectivité de l'échantillon, l'échantillon et le standard doivent avoir une réflexion similaire.

Comment utiliser une sphère intégrante
Si vous souhaitez garantir le niveau de fiabilité nécessaire à l'équipement que vous utilisez, il serait utile de le calibrer. L'étalonnage doit être effectué sur tout appareil de mesure avec une sphère intégrée et un spectromètre. Une lampe de référence qui a été préalablement caractérisée en termes de distribution spectrale et de flux lumineux est utilisée comme source lumineuse principale de l'étalonnage. LISUN propose une vaste sélection de sphères d'intégration de la plus haute qualité.
Les laboratoires agréés sont chargés de calibrer les sources lumineuses en utilisant le radiateur à corps noir idéal et un monochromateur pour déterminer le flux spectral et lumineux d'une lampe de référence. Dans la plupart des cas, le fabricant calibrera les paramètres de mesure ; néanmoins, c'est quelque chose que vous devriez effectuer une fois par an.
Lors du développement d'un système pour mesurer quoi que ce soit, il est essentiel de choisir une sphère d'un diamètre approprié à la tâche. Selon certaines conditions, il n'est pas permis que la plus grande taille physique possible d'une source lumineuse soit supérieure à dix pour cent du diamètre intérieur d'une sphère. Il n'y a pas si longtemps, pour mesurer avec précision une source d'une dizaine de centimètres de diamètre, il fallait utiliser une sphère d'au moins un mètre de diamètre.
La forme source est également un facteur important dans la détermination des conséquences. Dans une sphère d'un diamètre de 500 millimètres, il est possible de mesurer des objets d'une dimension maximale de 16 centimètres sur 16 centimètres. Dans l'éclairage fluorescent, la longueur de la source peut être presque aussi importante en diamètre que la sphère elle-même. Grâce à la prise en compte de l'auto-absorption, il est désormais possible de mesurer des sources lumineuses deux fois plus grandes sans compromettre la fiabilité des mesures.
LISUN est une entreprise manufacturière spécialisée dans les sphères d'intégration et a construit des articles de haut niveau pour une salle d'exposition et un laboratoire d'accréditation. Veuillez nous contacter à propos des sphères intégrées et nous faire part de vos besoins spécifiques.

Autres applications de la sphère d'intégration
Des mesures de haute précision de réflectance et de transmission dispersée peuvent être effectuées sur n'importe quelle surface à l'aide d'un sphère d'intégration LPCE-2 (LMS-9000), un instrument optique polyvalent. Ces dispositifs ont été développés par des scientifiques afin que le rayonnement optique puisse être distribué uniformément sur toute la surface intérieure de la sphère.
Pour fournir un effet de diffusion constant, l'intérieur des sphères est souvent recouvert d'un revêtement blanc diffus. Des professionnels spécialisés les utilisent avec une source lumineuse et un détecteur pour calculer la puissance optique. Les éclats des sphères varient en fonction de la composition du revêtement à l'intérieur.
La mesure de la puissance optique est essentielle pour diverses applications et l'intégration de sphères et de détecteurs de lumière de haute qualité sont deux composants essentiels. La spectroscopie est utilisée pour prendre des mesures, le plus souvent en termes de longueur d'onde.
Le domaine est très polyvalent, avec des applications allant des études de surface des matériaux aux analyses photométriques d'échantillons colloïdaux, troubles, translucides et clairs. Le monde moderne dépend d'une grande variété d'applications. Voici quelques-uns des contextes les plus typiques dans lesquels les implémentations de la sphère d'intégration sont utilisées.

La caractérisation des cellules solaires
Les scientifiques et les fabricants effectuent des mesures de la perte de transmission dans les photocellules au silicium en utilisant la spectroscopie.

Analyse de l'encre de sécurité
Les spectres de papier-monnaie peuvent fournir une représentation spectrale complète de chaque encre lorsque les données de réflectance visible et proche infrarouge sont prises en compte.

La distinction entre la réflexion spéculaire et diffuse
Dans le mode de réflexion spéculaire et diffuse, les scientifiques peuvent examiner des matériaux avec une large gamme de niveaux de brillance et de niveaux de polissage de surface.

Analyse des couleurs
Les scientifiques intégrateurs utilisent des sphères et des détecteurs pour des mesures et des correspondances de couleurs exactes. Ceci est d'une importance primordiale dans la fabrication de textiles et de peinture.

Détermination des constituants alimentaires
De grandes jauges qualitatives et quantitatives sont disponibles grâce à la sphère d'intégration système. L'étalonnage permet aux chercheurs de déterminer avec précision les pourcentages de matières grasses, de protéines et d'eau dans un échantillon donné.

Déterminations de la résistance aux UV
Les chercheurs utilisent le système de sphères d'intégration pour évaluer la protection UV fournie par les emballages pharmaceutiques, les vêtements de protection solaire et la peinture automobile.

Réflectance hémisphérique totale IR
L'étude du transfert de chaleur rayonnante dans les revêtements et les feuilles de contrôle thermique pour la conception d'engins spatiaux repose fortement sur cette mesure.

Mesure de la puissance lumineuse des lasers et des LED
Le système de sphère d'intégration a été un contributeur important au développement de ces produits de manière significative. Des mesures précises des ondes lumineuses déterminent l'intensité et les propriétés de couleur de la lumière accessible. Les lasers sont des composants essentiels dans une grande variété de technologies modernes, notamment la fibre optique, les télémètres et les systèmes de communication. Les LED sont utilisées dans diverses applications d'éclairage, y compris les ampoules résidentielles, les phares de véhicules et les feux de circulation.

Applications médicales
Les dermatologues utilisent les rayons ultraviolets (UV) pour traiter le vitiligo et le psoriasis, entre autres maladies de la peau. L'équipe a utilisé des sphères d'intégration pour développer des protocoles thérapeutiques.

Relation entre les plantes, les graines, le sol et le rayonnement optique
Les paramètres biochimiques nécessitent des instruments de mesure précis pour leur recherche et leur gestion. Les plantes ne peuvent se développer que si elles peuvent absorber la lumière d'une certaine longueur d'onde.

Effets des rayonnements ultraviolets
En raison de l'appauvrissement de la couche d'ozone, des mesures précises du rayonnement UV sont nécessaires de toute urgence. La peau et les yeux humains sont particulièrement vulnérables aux dommages causés par les rayons ultraviolets (UV). Cependant, comme ces rayons sont nocifs pour les êtres vivants, ils constituent un moyen efficace d'éradiquer les bactéries, les moisissures, les germes et les champignons. En conséquence, ils constituent une méthode rentable pour purifier l'eau et les eaux usées.

Télécommunications
Dans cette industrie, le système de sphère intégré est utilisé quotidiennement pour mesurer la puissance de sortie des diodes laser et des fibres.
Ceci n'est qu'un petit échantillon de la façon dont les sphères d'intégration améliorent la précision avec laquelle les ondes lumineuses, telles que l'IR, la Vis et l'UV, sont mesurées. De nombreuses applications modernes reposent sur des étalonnages exacts rendus possibles par ces technologies.

Conclusion
Utilisation de l'année sphère d'intégration, vous pouvez prendre des lectures d'objets qui seraient autrement illisibles à l'aide d'un détecteur standard et d'une configuration de collecte de lumière. Les mesures d'échantillons qui modifient la direction de la lumière, telles que les solutions et les lentilles semi-transparentes ou opaques, sont mieux prises à l'aide d'une sphère d'intégration.
La théorie de la sphère d'intégration idéale donne deux résultats significatifs, mais seulement si nous limitons notre attention aux zones qui sont obscurcies par la source principale et ne sont éclairées que par des réflexions sur d'autres parties de la surface interne.
La quantité de puissance rayonnante atteignant la surface intérieure de la sphère est proportionnelle à la quantité de puissance rayonnante entrant dans la sphère via le port d'entrée. Si la source principale est protégée de l'éclairage direct de la zone cible, les niveaux d'éclairement ne sont pas affectés par la géométrie ou l'orientation de la source. Lorsqu'une sphère d'intégration est utilisée comme élément d'entrée optique d'un détecteur de puissance rayonnante, cet attribut prend une importance supplémentaire.
Le rayonnement réfléchi par une partie de la surface intérieure de la sphère qui n'est pas directement éclairée a la même distribution directionnelle partout où il se produit dans la sphère.
Etant donné que les distributions de luminosité et de sortie du rayonnement optique sortant de la sphère sont isotropes, l'orifice de sortie de la sphère peut être utilisé comme une source lambertienne parfaite. Cette qualité est très utile lorsqu'une sphère est utilisée comme référence pour l'étalonnage.

FAQ
Pourquoi une sphère intégrante doit-elle avoir une forme sphérique ?
Chaque fois que la lumière est émise depuis le centre d'une sphère, elle se réfléchit sur les côtés à une incidence normale et retourne à son origine. Comme certains rayons n'atteindraient jamais le centre d'un cube, le gadget ne peut pas mesurer avec précision la quantité totale de lumière émise.

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