积分球光谱分析仪
积分球光谱分析仪是一种用于精确测量材料光学反射率、透射率、漫反射率、总光通量(流明)及色度参数的光学仪器。
工作原理
积分球光谱分析仪的工作基于积分球的光散射与均匀化特性,具体过程如下:
1.积分球结构
积分球是一个内壁涂有高反射率(通常>95%)、高度漫反射材料(如Spectralon、BaSO?或PTFE)的空心球体。
球壁设有多个开口:用于放置被测样品、光源入射口、光谱仪探测口,以及可能的挡板(防止直射光进入探测器)。
2.光的多次漫反射
当光(来自内置或外置光源)照射到样品上后,反射光或透射光进入积分球内部。
光在球内壁经历多次无规则漫反射,迅速形成空间均匀的照度分布(即“积分”效果)。
3.信号采集与分析
光谱仪通过光纤从球壁的探测口采集球内均匀光信号。
通过比较有样品时与标准白板(或空白)参考时的光谱响应,计算出样品的:
反射率(Reflectance)
透射率(Transmittance)
吸收率(Absorbance)
色坐标(CIE x,y;u'v')
显色指数(CRI)、色温(CCT)(若用于光源测试)
4.测量模式
反射模式:样品置于球壁开口,光从外部或内部照射样品,测其反射光。
透射模式:样品置于入射口,光穿过样品进入球内,测透射光。
全光通量模式(用于LED/光源):将光源置于球中心,测量其向全空间发射的总光通量(单位:流明,lm)。
技术特点
1.消除方向性影响:可准确测量漫反射、镜面反射混合或各向异性材料的总反射/透射性能。
2.高灵敏度与重复性:得益于球内光强均匀化,减少探测位置误差。
3.支持绝对与相对测量:配合标准白板或校准光源,可实现绝对光谱定标。
4.多参数同步输出:一次测量可获得光谱功率分布(SPD)、色度、亮度、效率等。
注意事项
1.标准校准必不可少:需定期使用标准反射白板或标准光源进行系统校正。
2.避免杂散光干扰:样品安装需密封,防止外部光泄漏。
3.样品尺寸匹配:样品应完全覆盖开口,避免漏光。
4.热管理:测试高功率光源时需考虑散热,防止球内温度升高影响涂层性能。
典型应用
1.照明与显示:LED、OLED、灯珠、背光模组,总光通量、色温、显色指数、光效。
2.材料科学:涂料、薄膜、滤光片、太阳能电池,反射率、透射率、吸收光谱。
3.纺织与印刷:布料、纸张、油墨,颜色一致性、K/S值(着色强度)。
4.农业与生物:植物叶片、果蔬表皮,漫反射光谱(用于成分分析)。
5.光学镀膜:增透膜、反射镜、分光镜,薄膜透/反特性。