Die wichtigsten Grundlagen und Anwendungen der Ulbrichtkugel

Das integrierende Kugel ist eine Kugel mit einer reflektierenden Beschichtung auf der Innenseite. Es wird verwendet als Prüfgerät für Bleilicht. Typischerweise würde man eine Lichtquelle darin platzieren, um die Gesamtflussleistung der Quelle zu messen.
Alle vom Gegenstand emittierten Strahlen werden gesammelt, nachdem sie von der inneren reflektierenden Abdeckung der Kugel reflektiert wurden. Benannt nach der guten Integration der gemessenen Lichtleistung einer Quelle, hat eine Ulbricht-Kugel ihren Namen von ihrer Funktion.
Beim Messen des Flusses oder Abschwächen von Licht fängt eine Ulbricht-Kugel elektromagnetische Strahlung von außerhalb des optischen Geräts ein. Wenn Strahlung in eine Ulbricht-Kugel eingestrahlt wird, kollidiert sie mit den reflektierenden Wänden und wird mehrfach gestreut.
Die Strahlung verteilt sich nach mehrfacher Reflexion sehr gleichmäßig an den Wänden der Kugel. Der Detektor kann den resultierenden integrierten Strahlungspegel, der proportional zur ursprünglichen Strahlungsdosis ist, leicht quantifizieren.
Mit einer Ulbricht-Kugel sind optische, photometrische und radiometrische Messungen möglich. Aufgrund ihrer Kugelform kann eine Ulbricht-Kugel leichter Licht sammeln und es in ihr Inneres aufnehmen. In einem (n integrierende Kugel (IS-*MA**C), besteht die Innenhülle aus verschiedenen Materialien, die aufgrund ihrer Fähigkeit, Licht in einem breiten Spektrum zu absorbieren, ausgewählt wurden. Typischerweise wird Gold für den Infrarotbereich verwendet, während Teflon für den ultravioletten und sichtbaren Bereich verwendet wird.

Kugeldurchmesser
Die kleineren Versorgungsöffnungen und niedrigeren Kosten pro Durchsatzeinheit sind ein unvermeidbarer Kompromiss für die sphärischen Vorrichtungen mit kleinerem Durchmesser und niedrigeren Kosten. Je nach Lichtintensität kann der Durchsatz so groß sein, dass spezielle Filter oder Glasfaserverbindungen benötigt werden, um eine Sättigung des Detektors zu vermeiden. In den kleineren Sphären ist der Portanteil jedoch groß.
Folglich ist die Genauigkeit der Messungen, die bei einer Anwendung mit einer kleinen Ulbricht-Kugel erhalten werden, geringer als bei der gleichen Anwendung mit einer großen Ulbricht-Kugel.
Die größere Integrationskugel führt mehr Rauschen ein, da sie einen geringeren Durchsatz als die kleineren Kugeln und eine erhöhte optische Dämpfung hat. Diese Bälle sind anpassungsfähiger, haben aber höhere Produktionskosten.

Kugelmaterialien
Die GPS-Ulbrichtkugeln bestehen aus zwei mit Bariumsulfat beschichteten Aluminiumhälften und sind recht günstig. Ein eloxierter Flanschdeckel, der mit Schrauben befestigt ist, verbindet die Hälften. Obwohl sein halbkugelförmiges Reflexionsvermögen bei Wellenlängen über 1850 nm deutlich abnimmt, hat Bariumsulfat einen effektiven Spektralbereich von 350 nm bis 2400 nm.
Diese Kugelform ist für die meisten Strahlungsmessanwendungen in Bezug auf sichtbare und nahe Infrarotspektren geeignet.
Elektrochemisches Plattieren wird verwendet, um eine dünne, gleichmäßige Schicht aus diffusem Goldmetall zu erzeugen, um sein hohes Reflexionsvermögen im Bereich von 0.7 bis 20 m des Nahinfrarot- und Infrarotspektrums zu erreichen. Die flache Außenfläche und die Öffnungsrahmen der Goldkugeln sind ähnlich wie die Bariumsulfatkugeln mit Gold beschichtet.
Als Infrarot-Laserziel funktioniert ein Gold-GPS recht gut. Im Gegensatz zu einer Bariumsulfatbeschichtung, die bei Temperaturen über 100 Grad Celsius ihre Reflexionseigenschaften verlieren kann, behält das diffuse Gold auch bei Erwärmung seine ursprünglichen Eigenschaften.
Hinsichtlich der diffusen Reflexion glänzt PTFE-Material mit einem Reflexionsgrad von über 99 % zwischen 400 nm und 1500 nm. Dies umfasst den gesamten Spektralbereich von 250–2500 nm. In Bezug auf Laser ist das hohe Reflexionsvermögen von PTFE nicht ideal, aber seine Temperaturstabilität macht es zu einer guten Wahl. Ein weiterer entscheidender Vorteil der PTFE-Kugeln ist ihre Zuverlässigkeit: Das Material zersetzt sich nicht mit der Zeit und kann desinfiziert werden, ohne seine Strukturfestigkeit zu verlieren.
Die 7 mm Dicke des reflektierenden Materials entlang der Innenwand der Kugel ergibt ein PTFE integrierende Kugel (IS-*MA**C) leicht an einer Kugelöffnung zu erkennen. Die innere Kugelkammer eines PTFE-GPS besteht aus zwei bearbeiteten Halbkugeln, die miteinander verbunden sind und durch ein Aluminiumgehäuse zusammengehalten werden. Aufgrund der erforderlichen Bearbeitung und Montage ist eine PTFE-Kugel teurer als ein Bariumsulfat-GPS.
Aufgrund der unterschiedlichen Wandstärken stehen verschiedene PTFE-Kugelgrößen zur Verfügung. Der optische Durchsatz eines PTFE-GPS ist aufgrund seines hohen Reflexions- und Diffusionsvermögens hoch; Dies bedeutet, dass bei der Auswahl von Anschlussbefestigungen und -befestigungen mehr Aufmerksamkeit geschenkt werden muss.

Größen und Standorte von Kugelanschlüssen
Bei der Auswahl einer Ulbrichtkugel ist es wichtig, die Größe und Position der Ports zu berücksichtigen. Ein Kugelanschluss verbessert die Nützlichkeit einer Ulbricht-Kugel, jedoch auf Kosten der Konsistenz der internen Beleuchtung.
Der Portanteil eines GPS ist die gesamte Portfläche dividiert durch die Größe der Innenwand. Die Genauigkeit der Leistung einer Kugel kann unter Verwendung der Port-Anteil-Metrik quantifiziert werden. Verwenden Sie für eine optimale Leistung eine Integrationskugel mit niedrigem Portanteil gegenüber einer mit hohem Portanteil.
Die falsche Verwendung eines der Ports einer Ulbricht-Kugel führt zu fehlerhaften Messwerten auf der ganzen Linie. Sie können anhand ihrer Koordinaten erkennen, wo sich die Häfen befinden: 0, 90, 180 und der Nordpol. Die äußere halbkugelförmige Schale einer Kugel ist mit Öffnungen in 90-Grad-Winkeln bearbeitet. Die Größe und Anzahl der Anschlüsse an einem GPS-Gerät bestimmen seine Gesamtabmessungen.
Während der anfänglichen Designphase des GPS werden die beabsichtigten Zwecke jedes Ports festgelegt. Verschiedene Ports dienen verschiedenen Zwecken. Ulbricht-Kugeln der GPS-Serie können für eine Vielzahl von Licht- und Gleichlichtquellenmessungen verwendet werden. Mit Hilfe von Ulbricht-Kugeln mit 4 Toren ist es möglich, diffuse Reflexion und Transmission zu beurteilen.
Zwischen den 0- und 90-Grad-Anschlüssen aller GPS-Geräte befindet sich eine Schallwand. Diese Blende soll verhindern, dass 0-Grad-Strahlung auf direktem Weg in einen Detektor eindringt, der sich in der 90-Grad-Öffnung befindet. Fehler bei der Messung des Gesamtlicht- oder Strahlungsstroms sind meist auf Strahlung zurückzuführen, die den direkten Weg nimmt.
Bei GPS-Empfängern, die Bariumsulfat und diffuses Gold verwenden, besteht die Schallwand aus einer Aluminiumplatte, die mit dem richtigen Reflexionsmaterial beschichtet und dann an der Außenhülle der Kugel befestigt wird. Eine PTFE-Kugel hat eine Trennwand aus dem gleichen Material.
Das integrierende Kugel Die Anwendung bestimmt, wofür der GPS-Anschluss verwendet werden soll. In bestimmten Fällen ist die optische Eingangsempfindlichkeit eines Ports anwendungsabhängig. Bestimmte optische Komponenten werden niemals mit bestimmten Ports kompatibel sein. Obwohl jede Anschlussanordnung passable Ergebnisse liefern kann, gibt es bestimmte Situationen, in denen eine der anderen vorzuziehen ist.

Hafenzubehör
Um eine Vorrichtung an den Anschlüssen einer Ulbricht-Kugel anzubringen, wird in jedem ein Aluminium-Anschlussrahmen installiert. Port-Stecker, Port-Reduzierer, Port-Frame-Reduzierer und Glasfaser-Port-Adapter sind alle Port-Zubehörteile, die es der Integrationskugel ermöglichen, die vom Benutzer festgelegten Aufgaben zu erfüllen.
Mit diesen Aufsätzen kann eine einzelne Mehrzweckkugel in eine Ulbrichtkugel mit einheitlicher Quelle, Lichtmessung, Reflexionsmessung oder Laserleistungsmessung umgewandelt werden.
Die Standardpraxis beschichtet die Befestigung mit dem gleichen reflektierenden Material wie die Kugel. Aber es kann nicht jede Leuchte in jedem reflektierenden Material haben. Beispielsweise kann das PTFE-Material aufgrund dieser Einschränkung nur zu Anschlussstopfen verarbeitet werden. Das für die Montage notwendige Werkzeug wird mitgeliefert.

Leistungsmessung mit kollimiertem Laserstrahl
Die Leistung des kollimierten Laserstrahls kann leicht gemessen werden, ungeachtet der Polarisation oder Strahlausrichtung. Der Hotspot entsteht am 0-Grad-Anschluss, da der Strahl mit 180 Grad in die Kugel eintritt.
Die räumlich integrierte Strahlleistungsmessung wird ermöglicht, weil das Baffle die direkte Strahlung vom Hot Spot daran hindert, den Detektor zu erreichen, wenn er am 90-Grad-Port positioniert ist. Der Nordanschluss kann als Lichtabnehmer zum Messen der Wellenlänge verwendet werden. Integrierende Sphäre Detektoren, wie sie von angeboten werden LISUN sind werkseitig kalibriert.

Divergente Lichtquellenleistungsmessung
Divergente Strahlen von Laserdioden, LEDs mit Linsen und Lampen mit Linsen können unter Verwendung einer Integrationskugel und eines kalibrierten Detektorsystems für die Absolutwert-Lichtleistung gemessen werden. Sie müssen sich keine Gedanken über die Auswirkungen einer Überfüllung des Detektors auf Ihre Messwerte machen.
Der Detektor kann die Emissionsapertur des Lasers oder seinen direkten Beleuchtungsbereich dank der Blende zwischen dem Eingang und dem Detektoranschluss nicht sehen. Der Nordanschluss kann als Lichtabnehmer zum Messen der Wellenlänge verwendet werden.
Bei der Verwendung einer Ulbricht-Kugel ist die gemessene Flussmenge im Vergleich zu der tatsächlich vorhandenen Flussmenge immer vernachlässigbar. Die Ulbricht-Kugel eignet sich gut zum Messen der Ausgangslichtleistung von Hochleistungslasern, da sie die Dämpfung berücksichtigt, die durch viele Male reflektiertes Licht entsteht, bevor es den Detektor erreicht.

Messung der Glasfaserleistung
Auch bei der Messung der Leistung von Lichtwellenleitern ist eine Ulbricht-Kugel sehr zu empfehlen. Da die übliche Ausgabe einer optischen Faser ständig divergiert, ist der anfängliche Reflexionsfleck auf der gegenüberliegenden Seite der Quelle nicht stark konzentriert.
Daher ist es normalerweise akzeptabel, entweder den kollimierten Strahl oder die divergente Strahlanordnung zu verwenden. Wenn jedoch die NA erhöht wird, wird die divergente Strahlstruktur im Fall einer Faser mit Linsen bevorzugt. Der Aufbau mit kollimiertem Strahl wird empfohlen, wenn ein Faserkollimator verwendet wird.

Transmissionsmessung
Ein 4-Port integrierende Kugel (IS-*MA**C) wird verwendet, um die durchgelassene Strahlung einer im 0-Grad-Anschluss gehaltenen Probe zu sammeln und so die Durchlässigkeit zu berechnen. Die Probe wird Strahlung ausgesetzt und die Ergebnisse werden mit denen einer externen, direkten Quellenmessung verglichen.
Der Detektor wird durch eine Blende vor nicht integrierter Übertragung geschützt, und die nicht zersplitterte Komponente wird mit Hilfe einer Lichtfalle, die an der 180-Grad-Öffnung angebracht ist, zurückgewonnen. Es ist auch möglich, zusätzlich zur gesamten integrierten Streuung Fluoreszenz, Massenstreuung, Vorwärtsstreuung und Rückwärtsstreuung zu messen. Der Sensor wird am 90°-Einlass befestigt.

Reflexionsmessung
Ein einfallender Strahl tritt über die 180-Grad-Öffnung ein, während die Probe in der 0-Grad-Öffnung ruht, wodurch die Reflexion gemessen werden kann. Die Fähigkeit der Kugel, reflektierte Strahlung räumlich zu integrieren, ermöglicht ihre Messung durch einen abgeschirmten Detektor. Es kann die spiegelnde Komponente der reflektierten Strahlung eliminieren, indem der Probenhalter mit senkrechtem Einfall verwendet wird, der den spiegelnden Strahl aus der Eingangsöffnung zurücklenkt.
Die „spiegelnde plus diffuse“ Reflexion kann unter Verwendung eines Probenhalters gemessen werden, der unter 8 Grad Einfallswinkel geneigt ist. Der Reflexionsgrad einer Probe kann im Vergleich zu einem Referenzstandard bestimmt werden, indem beide gemessen und die Ergebnisse durch den größeren der beiden Werte dividiert werden.
Es kann Fehler vermeiden, die durch das Reflexionsvermögen der Probe verursacht werden, wenn die Probe und der Standard ein vergleichbares Reflexionsvermögen aufweisen. Es kann diese Möglichkeit einer Messungenauigkeit beseitigen, indem es ein Doppelstrahlsystem verwendet. Der Sensor ist am 90-Grad-Einlass zu sehen.

Einheitliche Lichtquellenkugel
Es kann die Kugel verwenden, um eine grobe, gleichmäßige Lichtquelle zu erzeugen, indem es Licht von außerhalb der Kugel hereinbringt. Alles, was Sie für dieses Setup benötigen, ist eine Beleuchtung, ein Detektor und ein Leistungsmesser oder Radiometer. Eine Sphäre mit drei Anschlüssen ist einer Sphäre mit vier Anschlüssen vorzuziehen, da der Anschlussstecker im unbenutzten vierten Anschluss zu Inkonsistenzen in der Ausgabe führen kann.
Der Detektor ist am geografischen Nordpol positioniert, während die Lichtquelle mit dem 90-Grad-Port verbunden ist. Der große Null-Grad-Auslass sorgt für ein gleichmäßiges Lichtfeld.
Der Radiometer- oder Leistungsmesser-Detektor gibt einen zuverlässigen Messwert der Helligkeit der Kugel. Die Ausgabe ändert sich entsprechend dem Leistungsmesswert, wenn der Detektor nicht vollständig gesättigt ist.

LISUN Kugeln integrieren
Kostengünstig und flexibel, LISUNDie Ulbrichtkugeln für allgemeine Zwecke können in einer Vielzahl von Konfigurationen eingerichtet werden, um den unterschiedlichsten Anforderungen gerecht zu werden. Einer ist der integrierende Kugel, mit Hilfe der vielfältigen verfügbaren Aufsätze, die mehrere Funktionen der Ulbricht-Kugel zuverlässig ausführen können, darunter das Bereitstellen einer gleichmäßigen Beleuchtung, das Messen des Lichts und das Bestimmen des Reflexionsgrads.
Die Integration sphärischer Lichtmessung und Lichtcharakterisierung wird erleichtert LISUN Kugeln, die ideal für Benutzer sind, die keine exakte Homogenität oder genaue Messungen benötigen.

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