Integrazione dei principali fondamenti e applicazioni della sfera

I sfera di integrazione è una sfera con un rivestimento riflettente all'interno. È usato come apparecchiature di prova della luce al piombo. Tipicamente, si collocherebbe una sorgente luminosa al suo interno per misurare l'uscita di flusso complessiva della sorgente.
Tutti i raggi emessi dall'oggetto vengono raccolti insieme dopo essere stati riflessi dal rivestimento riflettente interno della sfera. Prende il nome dal modo in cui integra l'emissione di luce misurata da una sorgente, una sfera integratrice prende il nome dalla sua funzione.
Quando si misura il flusso o l'attenuazione della luce, una sfera di integrazione cattura la radiazione elettromagnetica dall'esterno dell'apparato ottico. Quando la radiazione viene iniettata in una sfera integratrice, urta contro le pareti riflettenti e viene diffusa più volte.
La radiazione viene distribuita in modo molto uniforme sulle pareti della sfera dopo essere stata riflessa più volte. Il rilevatore può facilmente quantificare il livello di radiazione integrato risultante, che è proporzionale alla dose di radiazione originale.
Le letture ottiche, fotometriche e radiometriche sono tutte possibili utilizzando una sfera di integrazione. A causa della sua forma sferica, una sfera integratrice può raccogliere più facilmente la luce e incorporarla al suo interno. In un sfera integratrice (IS-*MA**C), il rivestimento interno è costituito da vari materiali selezionati per la loro capacità di assorbire la luce ad ampio spettro. In genere, l'oro viene utilizzato per la gamma degli infrarossi, mentre il teflon viene utilizzato per le gamme degli ultravioletti e del visibile.

Diametri delle sfere
Le porte di utilità più piccole e il costo inferiore per unità di throughput sono un compromesso inevitabile per i dispositivi sferici di diametro inferiore e costo inferiore. A seconda dell'intensità della luce, il throughput può essere così elevato da richiedere filtri speciali o connessioni in fibra ottica per evitare la saturazione del rivelatore. La frazione portuale è grande, tuttavia, nelle sfere più piccole.
Di conseguenza, l'accuratezza delle misure ottenute da un'applicazione che utilizza una sfera integratrice piccola sarà inferiore a quella ottenuta dalla stessa applicazione che utilizza una sfera integratrice grande.
La sfera di integrazione più grande introduce più rumore poiché ha un throughput inferiore rispetto alle sfere più piccole e una maggiore attenuazione ottica. Queste palline hanno una maggiore adattabilità ma hanno un costo di produzione più elevato.

Materiali della sfera
Le sfere integrative GPS sono costituite da due metà di alluminio rivestite con solfato di bario e sono abbastanza convenienti. Un copriflangia anodizzato fissato con viti collega le due metà. Sebbene la sua riflettanza emisferica diminuisca significativamente a lunghezze d'onda superiori a 1850 nm, il solfato di bario ha un intervallo spettrale effettivo da 350 nm a 2400 nm.
Questa forma sferica è adatta per la maggior parte delle applicazioni di misurazione delle radiazioni in termini di spettri del visibile e del vicino infrarosso.
La placcatura elettrochimica viene utilizzata per creare uno strato sottile e uniforme di metallo dorato diffuso per ottenere la sua elevata riflettività nella gamma da 0.7 a 20 m dello spettro del vicino infrarosso e dell'infrarosso. La superficie piana esterna e le cornici delle porte delle sfere d'oro sono rivestite in modo simile con oro come le sfere di solfato di bario.
Come bersaglio laser a infrarossi, un GPS dorato funziona abbastanza bene. A differenza di un rivestimento in solfato di bario, che può perdere le sue proprietà riflettenti a temperature superiori a 100 gradi Celsius, l'oro diffuso mantiene le sue proprietà originali anche se riscaldato.
Per quanto riguarda la riflettanza diffusa, il materiale PTFE eccelle, con una riflettanza superiore al 99% tra 400 nm e 1500 nm. Questo copre l'intera gamma spettrale di 250-2500 nm. Per quanto riguarda i laser, l'elevata riflettività del PTFE non è l'ideale, ma la sua stabilità alla temperatura lo rende una buona scelta. Un ulteriore vantaggio chiave delle sfere in PTFE è la loro affidabilità: il materiale non si decompone nel tempo e può essere disinfettato senza perdere la sua resistenza strutturale.
Lo spessore di 7 mm del materiale riflettente lungo la parete interna della sfera costituisce un PTFE sfera integratrice (IS-*MA**C) facilmente identificabile tramite una porta sferica. La camera sferica interna di un GPS in PTFE è formata da due emisferi lavorati uniti tra loro e tenuti insieme da un involucro di alluminio. A causa della necessità di lavorazione e assemblaggio, una sfera in PTFE è più costosa di un GPS al solfato di bario.
Sono disponibili varie dimensioni sferiche in PTFE a causa dei diversi spessori delle pareti. Il rendimento ottico di un GPS PTFE è elevato a causa della sua elevata riflettività e diffusività; ciò significa che occorre prestare maggiore attenzione nella scelta degli attacchi e degli infissi delle porte.

Dimensioni e posizioni delle porte della sfera
Quando si sceglie una sfera di integrazione, è fondamentale considerare le dimensioni e la posizione delle porte. Un oblò a sfera migliora l'utilità di una sfera integrativa ma a scapito della consistenza dell'illuminazione interna.
La frazione portuale di un GPS è l'intera area portuale divisa per la dimensione della parete interna. La precisione delle prestazioni di una sfera può essere quantificata utilizzando la metrica della frazione di porta. Per prestazioni ottimali, utilizzare una sfera di integrazione con una frazione di porta bassa rispetto a una con una frazione di porta alta.
L'uso errato di una delle porte di una sfera di integrazione porterà a letture errate su tutta la linea. Puoi dire dove sono i porti dalle loro coordinate: 0, 90, 180 e il Polo Nord. Il guscio emisferico esterno di una sfera è lavorato con aperture ad angoli di 90 gradi. La dimensione e il numero di porte su un dispositivo GPS ne determinano le dimensioni complessive.
Durante la fase di progettazione iniziale del GPS, vengono stabiliti gli scopi previsti di ciascun porto. Porte diverse servono a scopi diversi. Le sfere integrate della serie GPS possono essere utilizzate per un'ampia varietà di misurazioni di sorgenti luminose e uniformi. È possibile valutare la riflettanza diffusa e la trasmissione con l'ausilio di sfere integratrici a 4 porte.
Tra le porte a 0 e 90 gradi su tutte le unità GPS c'è un deflettore. Questo deflettore è progettato per impedire alle radiazioni del percorso diretto a 0 gradi di entrare in un rilevatore posizionato nella porta a 90 gradi. Gli errori nella misura del flusso luminoso o radiante totale sono per lo più imputabili all'irraggiamento che prende una via diretta.
Per i ricevitori GPS che utilizzano solfato di bario e oro diffuso, il deflettore è costituito da una piastra di alluminio rivestita con il materiale riflettente appropriato e quindi fissata al guscio esterno della sfera. Una sfera in PTFE ha un deflettore realizzato con lo stesso materiale.
I sfera di integrazione l'applicazione determina quale utilizzare la porta GPS per cosa. In alcuni casi, la sensibilità dell'ingresso ottico di una porta dipende dall'applicazione. Alcuni componenti ottici non saranno mai compatibili con determinate porte. Sebbene qualsiasi accordo portuale possa fornire risultati accettabili, ci sono alcune situazioni in cui l'uno è preferibile all'altro.

Accessori per porte
Per collegare un apparecchio alle porte di una sfera di integrazione, in ciascuna di esse è installato un telaio porta in alluminio. Tappi per porte, riduttori per porte, riduttori per telai per porte e adattatori per porte in fibra ottica sono tutti accessori per porte che consentono alla sfera di integrazione di svolgere le responsabilità specificate dall'utente.
Utilizzando questi accessori, può trasformare una singola sfera multiuso in una sorgente uniforme, misurazione della luce, misurazione della riflettanza o sfera di integrazione per la misurazione della potenza laser.
La pratica standard riveste l'attacco con lo stesso materiale riflettente della sfera. Ma non può avere ogni lampada in ogni materiale riflettente. Ad esempio, il materiale PTFE può essere lavorato solo nei tappi delle porte a causa di questa restrizione. Vengono forniti gli strumenti necessari per il montaggio.

Misurazione della potenza del raggio laser collimato
La potenza del raggio laser collimato può essere misurata facilmente, indipendentemente dalla polarizzazione o dall'allineamento del raggio. Il punto caldo viene creato nella porta a 0 gradi perché il raggio entra nella sfera a 180 gradi.
La misurazione della potenza del fascio integrata nello spazio è resa possibile perché il deflettore impedisce alla radiazione diretta dal punto caldo di raggiungere il rivelatore quando è posizionato sulla porta a 90 gradi. La porta nord può essere impiegata come rilevatore di luce per misurare la lunghezza d'onda. Sfera di integrazione rilevatori del tipo offerto da LISUN sono calibrati in fabbrica.

Misurazione della potenza della sorgente luminosa divergente
Fasci divergenti da diodi laser, LED con lente e lampade con lente possono essere misurati utilizzando una sfera di integrazione e un sistema di rilevamento calibrato per la potenza della luce di valore assoluto. Non dovrai preoccuparti degli effetti dell'eccessivo riempimento del rivelatore sulle tue letture.
Il rivelatore non può vedere l'apertura di emissione del laser o la sua regione di illuminazione diretta grazie al deflettore tra l'ingresso e la porta del rivelatore. La porta nord può essere impiegata come rilevatore di luce per misurare la lunghezza d'onda.
Quando si utilizza una sfera integratrice, la quantità di flusso che può misurare è sempre trascurabile rispetto alla quantità di flusso realmente presente. La sfera di integrazione è adatta per misurare la potenza luminosa in uscita dei laser ad alta potenza grazie alla sua capacità di tenere conto dell'attenuazione prodotta dalla luce che si riflette molte volte prima di raggiungere il rivelatore.

Misurazione della potenza in uscita in fibra ottica
Quando si misura l'uscita delle fibre ottiche, si consiglia vivamente anche una sfera di integrazione. Poiché la normale uscita di una fibra ottica diverge costantemente, il punto di riflessione iniziale sul lato opposto della sorgente non è fortemente concentrato.
Pertanto, l'utilizzo del raggio collimato o della disposizione del raggio divergente è generalmente accettabile. Tuttavia, quando la NA è sollevata, la struttura a fascio divergente è preferita nel caso di fibra con lente. L'impostazione del raggio collimato è consigliata quando si utilizza un collimatore in fibra.

Misurazione della trasmittanza
A 4 porte sfera integratrice (IS-*MA**C) viene utilizzato per raccogliere la radiazione trasmessa da un campione conservato nella porta a 0 gradi, consentendo il calcolo della trasmittanza. Il campione viene esposto alle radiazioni e i risultati vengono confrontati con quelli ottenuti da una misurazione da una fonte esterna diretta.
Il rilevatore è protetto dalla trasmissione non integrata da un deflettore e il componente intatto viene recuperato con l'aiuto di una trappola luminosa fissata alla porta a 180 gradi. È anche possibile misurare fluorescenza, bulk scatter, forward scatter e reverse scatter oltre allo scatter integrato totale. Il sensore è fissato all'ingresso a 90°.

Misurazione della riflettanza
Un raggio incidente entra attraverso la porta a 180 gradi mentre il campione si trova nella porta a 0 gradi, consentendo la misurazione della riflettanza. La capacità della sfera di integrare spazialmente la radiazione riflessa ne consente la misurazione da parte di un rivelatore sconcertato. Può eliminare la componente speculare della radiazione riflessa utilizzando il portacampione a incidenza normale, che reindirizza il raggio speculare fuori dalla porta di ingresso.
La riflettanza "speculare più diffusa" può essere misurata utilizzando un portacampione angolato a 8 gradi di incidenza. La riflettanza di un campione può essere determinata rispetto a uno standard di riferimento misurando entrambi e dividendo i risultati per il maggiore dei due valori.
Può evitare errori causati dalla riflettività del campione se il campione e lo standard hanno una riflettanza comparabile. Può eliminare questa possibilità di imprecisione della misurazione utilizzando un sistema a doppio raggio. Il sensore può essere visto sull'ingresso a 90 gradi.

Sfera della sorgente luminosa uniforme
Può utilizzare la sfera per creare una fonte di luce ruvida e uniforme portando la luce dall'esterno della sfera. Tutto ciò di cui hai bisogno per questa configurazione è l'illuminazione, un rilevatore e un misuratore di potenza o radiometro. Una sfera a tre porte è preferibile a una sfera a quattro porte perché il tappo della porta nella quarta porta inutilizzata potrebbe creare incoerenze nell'output.
Il rilevatore è posizionato al polo nord geografico, mentre la sorgente luminosa è collegata alla porta a 90 gradi. La grande presa a zero gradi fornisce un campo luminoso uniforme.
Il rilevatore radiometro o misuratore di potenza fornisce una lettura affidabile della luminosità della sfera. L'uscita cambierà in base alla lettura della potenza se il rilevatore non è completamente saturo.

LISUN Sfere di integrazione
Conveniente e flessibile, LISUNLe sfere di integrazione per uso generale di possono essere impostate in un ampio numero di configurazioni per soddisfare un'ampia gamma di esigenze. Uno è il sfera di integrazione, con l'aiuto dell'ampia varietà di accessori disponibili, che possono eseguire in modo affidabile diverse funzioni di integrazione della sfera, tra cui fornire un'illuminazione uniforme, misurare la luce e determinare la riflettanza.
L'incorporazione della misurazione della luce sferica e la caratterizzazione della luce sono semplificate LISUN sfere, ideali per gli utenti che non necessitano di omogeneità esatta o misurazioni accurate.

Lisun Instruments Limited è stata trovata da LISUN GROUP in 2003. LISUN sistema di qualità è stato rigorosamente certificato da ISO9001:2015. Come Socio CIE, LISUN i prodotti sono progettati sulla base di CIE, IEC e altri standard internazionali o nazionali. Tutti i prodotti hanno superato il certificato CE e sono stati autenticati dal laboratorio di terze parti.

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