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15 Dec, 2022 636 Visto Autore: Razza Rabbani

Spiegare le basi dell'integrazione della sfera

L'interno di an sfera di integrazione è cavo e rivestito con un materiale bianco altamente riflettente. Si può usare tale apparecchiature di prova a led per determinare il flusso luminoso complessivo di una lampada o la potenza di uscita del laser.
Potresti considerare l'integrazione delle sfere come un ibrido tra i correttori del coseno e l'ottica solo per lenti. Per funzionare, strumenti come gli spettroradiometri devono essere collegati a un rilevatore calibrato.
Le sfere integrate funzionano allo stesso modo dei correttori di coseno o delle lenti. Sono ottici; quindi hanno bisogno di un rivelatore come uno spettroradiometro da collegare e calibrare per funzionare.
Può misurare la radiazione posizionando una sorgente luminosa (il campione) davanti alla sfera integratrice o posizionando la sorgente luminosa all'interno della sfera integratrice. In ogni condizione di test, i fasci di luce hanno riflesso il rivestimento molte volte, illuminando uniformemente l'intera sfera integrata.
Gli spettroradiometri e altri dispositivi che misurano la luce in dettaglio traggono vantaggio dalla capacità di un deflettore di riflettere e raccogliere una piccola frazione della luce riflessa.

Utilizzando una sfera di integrazione
Il campione, in questo caso una sorgente luminosa, viene posizionato davanti all'apertura sferica per ottenere una misurazione dell'irraggiamento. Un'altra opzione per catturare il flusso radiante è posizionare il campione all'interno del sfera di integrazione LPCE-2 (LMS-9000).
In ognuna di queste configurazioni di misura, la sfera integratrice è illuminata uniformemente grazie ai raggi luminosi riflessi più volte dalla copertura.

Il ruolo dei deflettori
La luce che entra in una sfera integratrice non dovrebbe colpire il rilevatore o la posizione all'interno della sfera da cui il rilevatore riceve una riflessione diretta. Quindi i deflettori sono una parte cruciale della configurazione.
Sfere più integranti LPCE-2 (LMS-9000) includono dei deflettori per evitare che la cavità interna sia esattamente sferica. Tuttavia, potrebbero introdurre alcuni errori. Pertanto, si suggerisce di costruire un numero minimo di deflettori e porte in una sfera di integrazione.

Rivestimenti riflettenti
Quando si seleziona un rivestimento riflettente per una sfera di integrazione, è importante bilanciare la riflettività con la durata. Per garantire che tutta la luce in entrata sia riflessa correttamente, l'interno della sfera deve essere coperto con un rivestimento diffuso altamente riflettente.
L'utilizzo della palla in ambienti sporchi o polverosi, soprattutto in luoghi con molta luce, richiede un rivestimento resistente e lavabile. Evitare lo sporco e la polvere è importante poiché assorbono la luce e modificano la riflettanza di determinate lunghezze d'onda.

Usi di una sfera integratrice
An sfera di integrazione viene spesso utilizzato per calcolare il flusso luminoso totale di una serie di sorgenti luminose come lampadine o lampade. Le sfere integranti possono variare da due centimetri a due metri di diametro, a seconda dello scopo.
La dimensione ottimale di una dimensione ottimale della sfera di integrazione dipende dalla dimensione della sorgente luminosa. Tuttavia, le sfere più grandi spesso forniscono una migliore uniformità grazie alla loro maggiore superficie.
Lo spettrometro e la sfera di integrazione lavorano per raccogliere informazioni sulle proprietà cruciali dello spettro come la lunghezza d'onda dominante, la cromaticità e la distribuzione della potenza spettrale.
I raggi laser e le sorgenti divergenti come i diodi laser possono essere catturati e integrati utilizzando una sfera di integrazione. Potrebbe essere costruito per consentire un ampio spettro di angoli in entrata su una vasta area, ma potrebbe degradare la sensibilità del rivelatore.
Questi strumenti, che funzionano in modo simile a un correttore di coseno, forniscono un metodo eccellente per misurare l'irraggiamento. Se costruita correttamente, l'apertura di uscita di una sfera di integrazione può fornire una sorgente di luce diffusa e lambertiana quasi perfetta, indipendente dall'angolo di visione.
In tale scenario, individuerà la sorgente luminosa oltre la sfera di integrazione (misurazione 2 pi).
Il vetro utilizzato nelle serre e in altre applicazioni agricole è un buon esempio di un materiale per il quale vengono spesso impiegate sfere di integrazione per raccogliere informazioni spettrali precise e complete tramite misurazioni di riflessione e trasmissione.

Applicazioni
Misura della fibra ottica:
La sostituzione della flangia anteriore del sensore con un adattatore per fibra ottica semplifica l'utilizzo della sfera di integrazione per la misurazione della fibra. Il primo punto sull'altro lato della sorgente non è altamente concentrato a causa della consueta uscita dalla linea ottica che diverge lentamente. Per questo motivo, è comune utilizzare come esempio la disposizione del raggio collimato o divergente.

Trasmissione
Dopo essere stato esposto alle radiazioni, il campione viene confrontato con una misurazione della sorgente diretta effettuata senza la presenza del campione. Viene utilizzato un deflettore per impedire che la trasmissione indesiderata raggiunga il rivelatore. Allontanare il campione dal punto di ingresso per ottenere una trasmissione ad angolo stretto.

Riflessione
Un campione viene prima tenuto davanti alla porta di ingresso per determinare la riflettanza e quindi irradiato dal raggio incidente. Un rivelatore disturbato misura la quantità totale di radiazione riflessa dopo la sfera spazialmente integrata. È possibile misurare la riflessione di un campione rispetto a uno standard noto e ottenere il rapporto di tale riflessione. Per evitare di commettere errori con la riflettività del campione, sia il campione che lo standard devono avere una riflessione simile.

Come utilizzare una sfera di integrazione
Se vuoi garantire il necessario livello di affidabilità nell'attrezzatura che usi, sarebbe utile se la calibrassi. La calibrazione deve essere eseguita su qualsiasi apparato di misura con una sfera integrata e uno spettrometro. Una lampada di riferimento precedentemente caratterizzata in termini di distribuzione spettrale e flusso luminoso viene utilizzata come sorgente luminosa primaria della calibrazione. LISUN ha una vasta selezione di sfere di integrazione della massima qualità.
I laboratori autorizzati hanno il compito di calibrare le sorgenti luminose utilizzando il radiatore a corpo nero ideale e un monocromatore per determinare il flusso spettrale e luminoso di una lampada di riferimento. Nella maggior parte dei casi, il produttore calibrerà le impostazioni di misurazione; tuttavia, questo è qualcosa che dovresti eseguire una volta all'anno.
Quando si sviluppa un sistema per misurare qualsiasi cosa, è fondamentale scegliere una sfera con un diametro appropriato per l'attività. In determinate condizioni, non è consentito che la massima dimensione fisica possibile di una sorgente luminosa superi il dieci percento del diametro interno di una sfera. Non molto tempo fa, per misurare con precisione una sorgente del diametro di dieci centimetri, era necessario utilizzare una sfera del diametro di almeno un metro.
Anche la forma della fonte è un fattore importante nel determinare le conseguenze. In una sfera del diametro di 500 millimetri è possibile misurare oggetti con una dimensione massima di 16 centimetri per 16 centimetri. Nell'illuminazione fluorescente, la lunghezza della sorgente può avere un diametro quasi altrettanto significativo della sfera stessa. Poiché è stato preso in considerazione l'autoassorbimento, è ora possibile misurare sorgenti luminose di dimensioni doppie senza compromettere l'affidabilità delle misurazioni.
LISUN è un'azienda manifatturiera specializzata in Sfere Integranti e ha realizzato articoli di alto livello sia per uno showroom che per un laboratorio di accreditamento. Vi preghiamo di contattarci per Integrated Spheres e di fornirci le vostre esigenze specifiche.

 
Spettroradiometro ad alta precisione che integra il sistema Sphere LPCE 2 (LMS 9000) AL2

Sistema di sfere integrate con spettroradiometro di alta precisione 

Altre applicazioni della sfera integratrice
Misurazioni ad alta precisione della riflettanza e della trasmittanza diffusa possono essere effettuate su qualsiasi superficie utilizzando un sfera di integrazione LPCE-2 (LMS-9000), uno strumento ottico multiuso. Questi dispositivi sono stati sviluppati dagli scienziati in modo che la radiazione ottica possa essere distribuita uniformemente su tutta la superficie interna della sfera.
Per fornire un effetto di dispersione costante, l'interno delle sfere è spesso ricoperto da un rivestimento diffuso bianco. Professionisti specializzati li utilizzano con una sorgente luminosa e un rilevatore per calcolare la potenza ottica. La luminosità delle sfere varia a seconda della composizione del rivestimento interno.
La misurazione della potenza ottica è essenziale per varie applicazioni e l'integrazione di sfere e rilevatori di luce di alta qualità sono due componenti essenziali. La spettroscopia viene utilizzata per effettuare letture, il più delle volte in termini di lunghezza d'onda.
Il campo è molto versatile, con applicazioni che vanno dagli studi superficiali dei materiali alle analisi fotometriche di campioni colloidali, torbidi, traslucidi e chiari. Il mondo moderno dipende da un'ampia varietà di applicazioni. Ecco alcuni dei contesti più tipici in cui vengono utilizzate le implementazioni della sfera di integrazione.

La caratterizzazione delle celle solari
Scienziati e produttori effettuano misurazioni della perdita di trasmissione nelle fotocellule al silicio utilizzando la spettroscopia.

Analisi dell'inchiostro di sicurezza
Gli spettri della valuta cartacea possono fornire una rappresentazione spettrale completa di ciascun inchiostro quando si considerano i dati di riflettanza nel visibile e nel vicino IR.

La distinzione tra riflettanza speculare e diffusa
Nella modalità di riflettanza speculare e diffusa, gli scienziati possono esaminare materiali con un'ampia gamma di livelli di brillantezza e livelli di lucidatura superficiale.

Analisi del colore
Gli scienziati che integrano utilizzano sfere e rilevatori per misurazioni esatte del colore e corrispondenza. Questo è di fondamentale importanza nella produzione di tessuti e vernici.

Determinazione dei costituenti alimentari
Grandi calibri qualitativi e quantitativi sono disponibili grazie al sfera di integrazione sistema. La calibrazione consente ai ricercatori di accertare con precisione le percentuali di grassi, proteine ​​e acqua in un dato campione.

Determinazioni della resistenza ai raggi UV
I ricercatori utilizzano il sistema della sfera di integrazione per valutare la protezione dai raggi UV fornita da imballaggi farmaceutici, indumenti protettivi solari e vernici per automobili.

Riflettanza emisferica totale IR
Lo studio del trasferimento di calore radiante nei rivestimenti e nelle lamine a controllo termico per la progettazione di veicoli spaziali si basa in gran parte su questa misurazione.

Misurazione della potenza luminosa di laser e LED
Il sistema di sfere integrate ha contribuito in modo significativo allo sviluppo di questi prodotti. Misurazioni precise delle onde luminose determinano l'intensità e le proprietà cromatiche della luce accessibile. I laser sono componenti essenziali in un'ampia varietà di tecnologie moderne, tra cui fibre ottiche, telemetri e sistemi di comunicazione. I LED sono utilizzati in varie applicazioni di illuminazione, tra cui lampadine residenziali, fari di veicoli e semafori.

Applicazioni mediche
I dermatologi utilizzano le radiazioni ultraviolette (UV) per trattare la vitiligine e la psoriasi, tra le altre malattie della pelle. Il team ha utilizzato sfere di integrazione per sviluppare protocolli terapeutici.

Relazione tra piante, semi, suolo e radiazioni ottiche
I parametri biochimici necessitano di precisi strumenti di misura per la loro ricerca e gestione. Le piante non possono espandersi a meno che non riescano ad assorbire la luce di una certa lunghezza d'onda.

Effetti delle radiazioni ultraviolette
A causa dell'impoverimento dello strato di ozono, sono urgentemente necessarie misurazioni accurate della radiazione UV. La pelle e gli occhi umani sono particolarmente vulnerabili ai danni causati dalle radiazioni ultraviolette (UV). Tuttavia, poiché questi raggi sono dannosi per gli esseri viventi, sono un mezzo efficace per sradicare batteri, muffe, germi e funghi. Di conseguenza, sono un metodo economico per purificare l'acqua e le acque reflue.

Telecomunicazioni
In questo settore, il sistema a sfera integrato viene utilizzato quotidianamente per misurare la potenza di uscita di diodi e fibre laser.
Questo è solo un piccolo esempio di come l'integrazione delle sfere migliora la precisione con cui vengono misurate le onde luminose, come IR, Vis e UV. Molte applicazioni moderne si basano su calibrazioni esatte rese possibili da queste tecnologie.

Conclusione
Utilizzando anno sfera di integrazione, puoi prendere letture da oggetti che altrimenti sarebbero illeggibili utilizzando un rilevatore standard e una configurazione di raccolta della luce. Le misurazioni di campioni che alterano la direzione della luce, come soluzioni e lenti semitrasparenti o opache, vengono effettuate al meglio utilizzando una sfera di integrazione.
La teoria della sfera integratrice ideale produce due risultati significativi, ma solo se limitiamo la nostra attenzione alle aree che sono oscurate dalla sorgente principale e sono illuminate solo dai riflessi in altre parti della superficie interna.
La quantità di potenza radiante che raggiunge la superficie interna della sfera è proporzionale alla quantità di potenza radiante che entra nella sfera attraverso la porta di ingresso. Se la sorgente principale è protetta dall'illuminazione diretta dell'area target, i livelli di irradianza non sono influenzati dalla geometria o dall'orientamento della sorgente. Quando una sfera integratrice viene utilizzata come elemento di ingresso ottico di un rivelatore di potenza radiante, questo attributo assume ulteriore significato.
La radiazione riflessa da una parte della superficie interna della sfera che non è illuminata direttamente ha la stessa distribuzione direzionale ovunque si verifichi all'interno della sfera.
Dato che le distribuzioni di luminosità e di uscita della radiazione ottica uscente dalla sfera sono isotrope, la porta di uscita della sfera può essere impiegata come una perfetta sorgente lambertiana. Questa qualità è molto utile quando si utilizza una sfera come riferimento per la calibrazione.

FAQ
Perché una sfera integratrice deve avere una forma sferica?
Ogni volta che la luce viene emessa dal centro di una sfera, si rifletterà sui lati alla normale incidenza e tornerà alla sua origine. Poiché alcuni raggi non raggiungerebbero mai il centro di un cubo, il gadget non è in grado di misurare con precisione la quantità totale di luce emessa.

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