Erklären Sie die Grundlagen der Ulbrichtkugel

Das Innere eines integrierende Kugel ist hohl und mit einem hochreflektierenden weißen Material beschichtet. Man kann solche verwenden geführte Prüfgeräte um den Gesamtlichtstrom einer Lampe oder die Ausgangsleistung des Lasers zu bestimmen.
Sie können Integrationskugeln als Hybrid zwischen Kosinuskorrektoren und reinen Linsenoptiken betrachten. Um zu funktionieren, müssen Instrumente wie Spektroradiometer mit einem kalibrierten Detektor verbunden werden.
Integrierte Kugeln funktionieren wie Cosinus-Korrektoren oder Linsen. Sie sind optisch; Daher benötigen sie einen Detektor wie ein Spektroradiometer, der angeschlossen und kalibriert werden muss, um zu funktionieren.
Es kann Strahlung messen, indem eine Lichtquelle (die Probe) vor der Ulbricht-Kugel platziert wird oder indem die Lichtquelle innerhalb der Ulbricht-Kugel platziert wird. Bei jeder Testbedingung reflektierten Lichtstrahlen die Beschichtung viele Male und beleuchteten die gesamte integrierte Kugel gleichmäßig.
Spektroradiometer und andere Geräte, die Licht im Detail messen, profitieren von der Fähigkeit einer Schallwand, einen kleinen Teil des reflektierten Lichts zu reflektieren und zu sammeln.

Verwendung einer integrierenden Kugel
Die Probe, in diesem Fall eine Lichtquelle, wird vor der sphärischen Öffnung positioniert, um eine Bestrahlungsstärkemessung zu erhalten. Eine weitere Möglichkeit zur Erfassung des Strahlungsflusses besteht darin, die Probe innerhalb des zu platzieren integrierende Kugel LPCE-2 (LMS-9000).
In jeder dieser Messkonfigurationen wird die Ulbricht-Kugel durch mehrfache Reflexion der Lichtstrahlen an der Abdeckung gleichmäßig ausgeleuchtet.

Die Rolle der Leitbleche
Licht, das in eine Ulbricht-Kugel eintritt, sollte nicht auf den Detektor oder die Stelle innerhalb der Kugel treffen, von der der Detektor direkte Reflexion erhält. Daher sind Leitbleche ein entscheidender Teil des Setups.
Die meisten integrierenden Sphären LPCE-2 (LMS-9000) enthalten Leitbleche, um zu verhindern, dass der innere Hohlraum exakt kugelförmig ist. Sie können jedoch zu bestimmten Fehlern führen. Daher wird empfohlen, eine Mindestanzahl an Leitblechen und Öffnungen in einer Ulbrichtkugel einzubauen.

Reflektierende Beschichtungen
Bei der Auswahl einer reflektierenden Beschichtung für eine Ulbricht-Kugel ist es wichtig, Reflexionsvermögen und Haltbarkeit in Einklang zu bringen. Um sicherzustellen, dass das gesamte einfallende Licht richtig reflektiert wird, muss die Innenseite der Kugel mit einer hochreflektierenden, diffusen Beschichtung bedeckt sein.
Die Verwendung des Balls in unsauberen oder staubigen Umgebungen, insbesondere an Orten mit viel Licht, erfordert eine stärkere, waschbare Abdeckung. Das Vermeiden von Schmutz und Staub ist wichtig, da sie Licht absorbieren und das Reflexionsvermögen bestimmter Wellenlängen verändern.

Verwendung einer integrierenden Kugel
An integrierende Kugel wird häufig verwendet, um den Gesamtlichtstrom einer Reihe von Lichtquellen wie Glühlampen oder Lampen zu berechnen. Je nach Verwendungszweck können Ulbrichtkugeln einen Durchmesser von zwei Zentimetern bis zu zwei Metern haben.
Die optimale Größe einer Ulbricht-Kugel Die optimale Größe hängt von der Größe der Lichtquelle ab. Größere Kugeln bieten jedoch aufgrund ihrer größeren Oberfläche oft eine bessere Gleichmäßigkeit.
Das Spektrometer und die Ulbricht-Kugel arbeiten, um Informationen über entscheidende Spektraleigenschaften wie dominante Wellenlänge, Chromatizität und spektrale Leistungsverteilung zu sammeln.
Laserstrahlen und divergente Quellen wie Laserdioden können mit einer Ulbricht-Kugel erfasst und integriert werden. Es kann so gebaut sein, dass es ein breites Spektrum an Einfallswinkeln über einen großen Bereich zulässt, aber es kann die Empfindlichkeit des Detektors beeinträchtigen.
Diese Instrumente, die ähnlich wie ein Kosinuskorrektor funktionieren, bieten eine hervorragende Methode zur Messung der Bestrahlungsstärke. Bei richtiger Konstruktion kann die Ausgangsapertur einer Ulbricht-Kugel unabhängig vom Betrachtungswinkel eine nahezu perfekte diffuse und Lambertsche Lichtquelle liefern.
In einem solchen Szenario lokalisiert es die Lichtquelle jenseits der Ulbricht-Kugel (2-Pi-Messung).
Das in Gewächshäusern und anderen landwirtschaftlichen Anwendungen verwendete Glas ist ein gutes Beispiel für ein Material, für das häufig Ulbricht-Kugeln verwendet werden, um über Reflexions- und Transmissionsmessungen präzise und umfassende Spektralinformationen zu sammeln.

Anwendungen
Glasfasermessung:
Durch den Austausch des vorderen Flansches des Sensors gegen einen Glasfaseradapter kann die Integrationskugel einfach für die Glasfasermessung verwendet werden. Der erste Fleck auf der anderen Seite der Quelle ist wegen der langsam divergierenden gewöhnlichen Ausgabe von der optischen Leitung nicht stark konzentriert. Aus diesem Grund ist es üblich, entweder die kollimierte oder die divergente Strahlanordnung als Beispiel zu verwenden.

Transmission
Nach der Bestrahlung wird die Probe mit einer direkten Quellenmessung verglichen, die ohne die Probe durchgeführt wurde. Eine Blende wird verwendet, um zu verhindern, dass die unerwünschte Übertragung den Detektor erreicht. Bewegen Sie die Probe vom Eintrittspunkt weg, um eine Engwinkelübertragung zu erreichen.

Betrachtung
Eine Probe wird zuerst vor die Eingangsöffnung gehalten, um den Reflexionsgrad zu bestimmen, und dann mit dem einfallenden Strahl bestrahlt. Ein gestörter Detektor misst die Gesamtmenge der reflektierten Strahlung nach der räumlich integrierten Kugel. Es ist möglich, die Reflexion einer Probe an einem bekannten Standard zu messen und das Verhältnis dieser Reflexion zu erhalten. Um Fehler mit dem Reflexionsvermögen der Probe zu vermeiden, müssen sowohl die Probe als auch der Standard eine ähnliche Reflexion aufweisen.

Wie benutzt man eine Ulbricht-Kugel
Wenn Sie die notwendige Zuverlässigkeit der von Ihnen verwendeten Geräte gewährleisten möchten, wäre es hilfreich, wenn Sie diese kalibrieren. Die Kalibrierung muss an jedem Messgerät mit integrierter Kugel und einem Spektrometer durchgeführt werden. Als primäre Lichtquelle für die Kalibrierung wird eine Referenzlampe verwendet, die zuvor hinsichtlich ihrer spektralen Verteilung und ihres Lichtstroms charakterisiert wurde. LISUN verfügt über eine umfangreiche Auswahl an Ulbricht-Kugeln höchster Qualität.
Autorisierte Labore sind für die Kalibrierung der Lichtquellen verantwortlich, indem sie den idealen Schwarzkörperstrahler und einen Monochromator verwenden, um den Spektral- und Lichtstrom einer Referenzlampe zu ermitteln. In den meisten Fällen kalibriert der Hersteller die Messeinstellungen; Nichtsdestotrotz sollten Sie dies einmal im Jahr durchführen.
Bei der Entwicklung eines Messsystems ist die Auswahl einer Kugel mit einem für die Aufgabe geeigneten Durchmesser von entscheidender Bedeutung. Unter bestimmten Bedingungen darf die größtmögliche physikalische Größe einer Lichtquelle nicht mehr als zehn Prozent des Innendurchmessers einer Kugel betragen. Um eine Quelle mit einem Durchmesser von zehn Zentimetern genau zu vermessen, brauchte man noch vor nicht allzu langer Zeit eine Kugel mit einem Durchmesser von mindestens einem Meter.
Auch die Quellform ist ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung der Folgen. In einer Kugel mit einem Durchmesser von 500 Millimetern können Objekte mit einer maximalen Abmessung von 16 Zentimeter mal 16 Zentimeter gemessen werden. Bei fluoreszierender Beleuchtung kann die Länge der Quelle im Durchmesser fast so bedeutend sein wie die Kugel selbst. Durch die Berücksichtigung der Eigenabsorption ist es nun möglich, doppelt so große Lichtquellen zu messen, ohne die Zuverlässigkeit der Messungen zu beeinträchtigen.
LISUN ist ein auf Integrierende Kugeln spezialisiertes Produktionsunternehmen und hat hochwertige Artikel sowohl für einen Ausstellungsraum als auch für ein Akkreditierungslabor hergestellt. Bitte kontaktieren Sie uns bezüglich Integrated Spheres und teilen Sie uns Ihre spezifischen Anforderungen mit.

Andere Anwendungen der Ulbrichtkugel
Hochpräzise Reflexions- und Streutransmissionsmessungen können auf jeder Oberfläche mit einem durchgeführt werden integrierende Kugel LPCE-2 (LMS-9000), ein optisches Mehrzweckinstrument. Diese Geräte wurden von Wissenschaftlern entwickelt, damit die optische Strahlung gleichmäßig über die Innenfläche der Kugel verteilt werden kann.
Um eine gleichmäßige Streuwirkung zu erzielen, ist die Innenseite der Kugeln oft mit einer weißen, diffusen Beschichtung bedeckt. Spezialisierte Fachleute verwenden sie mit einer Lichtquelle und einem Detektor, um die optische Leistung zu berechnen. Je nach Zusammensetzung der Beschichtung auf der Innenseite variieren die Strahlstärken der Kugeln.
Die Messung der optischen Leistung ist für verschiedene Anwendungen unerlässlich, und Ulbricht-Kugeln und hochwertige Lichtdetektoren sind zwei wesentliche Komponenten. Spektroskopie wird verwendet, um Messwerte aufzunehmen, meistens in Bezug auf die Wellenlänge.
Das Gebiet ist sehr vielseitig, wobei die Anwendungen von Oberflächenuntersuchungen von Materialien bis hin zu photometrischen Analysen von kolloidalen, trüben, durchscheinenden und klaren Proben reichen. Die moderne Welt ist auf eine Vielzahl von Anwendungen angewiesen. Hier sind einige der typischsten Kontexte, in denen Integrationskugel-Implementierungen verwendet werden.

Die Charakterisierung von Solarzellen
Wissenschaftler und Hersteller messen den Übertragungsverlust in Silizium-Fotozellen mit Spektroskopie.

Analyse von Sicherheitstinte
Papiergeldspektren können eine vollständige spektrale Darstellung jeder Tinte liefern, wenn die Reflexionsdaten im sichtbaren und im nahen Infrarot betrachtet werden.

Die Unterscheidung zwischen spiegelnder und diffuser Reflexion
Im spiegelnden und diffusen Reflexionsmodus können Wissenschaftler Materialien mit einem breiten Spektrum an Glanzgraden und Oberflächenpoliergraden untersuchen.

Farbanalyse
Integrierende Wissenschaftler verwenden Kugeln und Detektoren für exakte Farbmessungen und -anpassungen. Dies ist von größter Bedeutung bei der Herstellung von Textilien und Farben.

Bestimmung von Lebensmittelbestandteilen
Dank der sind großartige qualitative und quantitative Messgeräte verfügbar integrierende Kugel System. Die Kalibrierung ermöglicht es Forschern, die Prozentsätze von Fett, Protein und Wasser in einer bestimmten Probe genau zu bestimmen.

Bestimmungen der UV-Beständigkeit
Forscher verwenden das Ulbricht-Kugel-System, um den UV-Schutz von pharmazeutischen Verpackungen, Sonnenschutzkleidung und Autolackierungen zu bewerten.

IR-gesamte hemisphärische Reflexion
Die Untersuchung der Strahlungswärmeübertragung in Wärmeleitbeschichtungen und -folien für das Design von Raumfahrzeugen stützt sich stark auf diese Messung.

Messung der Lichtleistung von Lasern und LEDs
Das Ulbricht-Kugel-System hat maßgeblich zur Entwicklung dieser Produkte beigetragen. Präzise Messungen von Lichtwellen bestimmen die Stärke und Farbeigenschaften des zugänglichen Lichts. Laser sind wesentliche Komponenten in einer Vielzahl moderner Technologien, darunter Faseroptik, Entfernungsmesser und Kommunikationssysteme. LEDs werden in verschiedenen Beleuchtungsanwendungen verwendet, darunter Glühbirnen für Wohngebäude, Fahrzeugscheinwerfer und Ampeln.

Medizinische Anwendungen
Dermatologen verwenden ultraviolette (UV) Strahlung zur Behandlung von Vitiligo und Psoriasis, neben anderen Hautkrankheiten. Das Team hat integrierende Sphären verwendet, um therapeutische Protokolle zu entwickeln.

Beziehung zwischen Pflanzen, Samen, Boden und optischer Strahlung
Biochemische Parameter benötigen zu ihrer Erforschung und Verwaltung präzise Messinstrumente. Pflanzen können sich nicht ausdehnen, wenn sie Licht einer bestimmten Wellenlänge nicht aufnehmen können.

Auswirkungen von UV-Strahlung
Aufgrund des Abbaus der Ozonschicht sind genaue Messungen der UV-Strahlung dringend erforderlich. Menschliche Haut und Augen sind besonders anfällig für Schäden durch ultraviolette (UV) Strahlung. Da diese Strahlen jedoch für Lebewesen schädlich sind, sind sie ein wirksames Mittel zur Vernichtung von Bakterien, Schimmel, Keimen und Pilzen. Dadurch sind sie eine kostengünstige Methode zur Reinigung von Wasser und Abwasser.

Telekommunikation
In dieser Branche wird das integrierte Kugelsystem täglich verwendet, um die Ausgangsleistung von Laserdioden und Fasern zu messen.
Dies ist nur ein kleines Beispiel dafür, wie Ulbricht-Kugeln die Präzision verbessern, mit der Lichtwellen wie IR, Vis und UV gemessen werden. Viele moderne Anwendungen verlassen sich auf exakte Kalibrierungen, die durch diese Technologien ermöglicht werden.

Zusammenfassung
Verwenden Jahr integrierende Kugel, können Sie mit einem standardmäßigen Detektor- und Lichterfassungsaufbau Messungen von Objekten vornehmen, die andernfalls nicht lesbar wären. Messungen von Proben, die die Lichtrichtung ändern, wie z. B. halbtransparente oder undurchsichtige Lösungen und Linsen, werden am besten mit einer Ulbricht-Kugel durchgeführt.
Die Theorie der idealen Ulbricht-Kugel liefert zwei signifikante Ergebnisse, aber nur, wenn wir unsere Aufmerksamkeit auf Bereiche beschränken, die von der Hauptquelle verdeckt sind und nur durch Reflexionen an anderen Teilen der Innenfläche beleuchtet werden.
Die Menge an Strahlungsleistung, die die Innenfläche der Kugel erreicht, ist proportional zu der Menge an Strahlungsleistung, die über die Eintrittsöffnung in die Kugel eintritt. Wenn die Hauptquelle gegen eine direkte Beleuchtung des Zielbereichs abgeschirmt ist, werden die Bestrahlungsstärken von der Geometrie oder Ausrichtung der Quelle nicht beeinflusst. Wenn eine Ulbricht-Kugel als optisches Eingangselement eines Strahlungsleistungsdetektors verwendet wird, gewinnt diese Eigenschaft eine weitere Bedeutung.
Strahlung, die von einem nicht direkt beleuchteten Teil der Innenfläche der Kugel reflektiert wird, hat überall in der Kugel dieselbe Richtungsverteilung, wo sie auftritt.
Da die Helligkeits- und Austrittsverteilungen der aus der Kugel austretenden optischen Strahlung isotrop sind, kann die Austrittsöffnung der Kugel als perfekte Lambertsche Quelle verwendet werden. Diese Qualität ist sehr nützlich, wenn eine Kugel als Referenz für die Kalibrierung verwendet wird.

FAQs
Warum muss eine Ulbricht-Kugel Kugelform haben?
Immer wenn Licht vom Zentrum einer Kugel ausgestrahlt wird, wird es bei senkrechtem Einfall von den Seiten reflektiert und kehrt zu seinem Ursprung zurück. Da einige Strahlen niemals die Mitte eines Würfels erreichen würden, kann das Gerät die Gesamtmenge des emittierten Lichts nicht genau messen.

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