Wie Sie eine Lichtquelle in einer Ulbricht-Kugel verwenden können, um Ergebnisse zur Produktzuverlässigkeit zu erhalten

Integrierende Sphäre

Die Ulbricht-Kugel wird auch als Ulbricht-Kugel bezeichnet integrierende Kugel. Richard Ulbricht, ein deutscher Ingenieur, inspirierte die Ulbricht-Sphäre. Um die beste Beleuchtungsstrategie zu ermitteln, führte er photometrische Messungen durch. Es geschah während der Vorbereitung der Elektro- und Beleuchtungssysteme für einen Bahnhof. Er stellte fest, dass die Lichtmenge, die an der gegenüberliegenden Kugelwand der Lichtquelle gemessen wird, proportional zur Lichtmenge insgesamt ist. Seine kugelförmige Form inspirierte seinen Namen. Kugelbeleuchtungssysteme verwenden Kugeln, um Lichtquellen wie Lampen und Leuchten zu messen.

Typischerweise werden lichtstreuende oder brechende Proben mit einem sphärischen Beleuchtungssystem, wie z. B. optischen Linsen, untersucht. Das Prüfverfahren bestimmt die Transmission von Linsen, die Licht nach dem Durchgang verdichten. Wenn ein herkömmlicher Detektor Licht erkennt, trifft es auf die lichtempfindliche Oberfläche des Detektors. Damit ist die Baseline-Korrektur abgeschlossen (100-Prozent-Angleichung). Licht kommt von der lichtempfindlichen Oberfläche des Detektors, nachdem die Probe bestrahlt wurde. Als Ergebnis ist eine genaue Messung nicht erreichbar.

Eine verteilte Probe wird nicht gezählt. Alle Messlichter sind auf die lichtempfindliche Fläche des Detektors gerichtet. Bei Verwendung einer Ulbricht-Kugel zur Messung einer Probe wird das Licht nach Diffusion innerhalb der Kugel während der Basislinienkorrektur und Probenmessung gemessen.

Einheitliche Lichtquellenkugel

Indem Licht von einer externen Quelle in die Kugel eingelassen wird, kann eine Allzweckkugel als rudimentäre gleichmäßige Lichtquelle entworfen werden. Für die Einrichtung sind eine Beleuchtung, ein Detektor und ein Leistungsmesser oder Radiometer erforderlich. Da der ungenutzte vierte Anschluss mit einem Anschlussstecker die Ausgangsgleichförmigkeit beeinträchtigen kann, ist eine Kugel mit drei Anschlüssen einer Kugel mit vier Anschlüssen vorzuziehen. Die Lichtquelle ist mit dem 90-Grad-Port verbunden und der Detektor ist am Nordpol befestigt. Die gleichmäßige Ausleuchtung erfolgt über den riesigen 0-Grad-Port.

Der am Powermeter oder Radiometer angebrachte Detektor bietet einen exakten Indikator für die Kugelbeleuchtung. Solange der Detektor nicht gesättigt ist, ändert sich die Ausgabe linear mit dem Leistungsmesswert.

Kugeldurchmesser

Kugeln mit kleinerem Durchmesser und niedrigeren Kosten müssen kleinere Versorgungsöffnungen und einen extrem hohen Durchsatz haben. Der Durchsatz wird so weit erhöht, dass aufgrund der Abhängigkeit von der Lichtquelle Filter oder Glasfaserkabel erforderlich sind, um eine Detektorsättigung zu verhindern. Der Portanteil der kleineren Kugeln ist dagegen extrem hoch. Infolgedessen sind Messdaten, die von einer winzigen Ulbricht-Kugel geliefert werden, ungenauer als Daten, die von derselben Anwendung mit einer großen Kugel erzeugt werden.

Die größere Integrationskugel hat einen geringeren Durchsatz als die kleineren Kugeln und eine höhere optische Dämpfung, was zu einem höheren Signal-Rausch-Verhältnis führt. Diese Kugeln sind flexibler, aber auch teurer in der Herstellung.

Kugelmaterialien

Die kostengünstigen bariumsulfatbeschichteten GPS-Ulbrichtkugeln bestehen aus zwei Aluminiumhalbkugeln. Eine eloxierte Flanschabdeckung mit Schrauben verbindet die Halbkugeln. Obwohl der halbkugelförmige Reflexionsgrad von Bariumsulfat oberhalb von 1850 nm etwas abfällt, liegt der nutzbare Spektralbereich bei 350 – 2400 nm. Diese Kugelart eignet sich für die meisten Anwendungen zur Überwachung von Strahlung im sichtbaren und nahen Infrarotbereich.

Diffuse Goldbeschichtung ist eine elektrochemisch abgeschiedene, diffuse goldmetallische Beschichtung mit einem hohen Reflexionsvermögen im nahen Infrarot- und Infrarot-Wellenlängenbereich von 0.7 bis 20 m. Die Goldkugeln sind genauso aufgebaut wie die Bariumsulfatkugeln, mit der Ausnahme, dass die äußere flache Oberfläche und die Anschlussrahmen ebenfalls vergoldet sind. Infrarotlaseranwendungen profitieren von der Verwendung eines Gold-GPS. Im Gegensatz zu einer Bariumsulfatbeschichtung, die bei erhöhten Temperaturen an Reflexion verliert, ist diffuses Gold bei Temperaturen weit über 100 Grad Celsius stabil.

Der diffuse Reflexionsgrad von PTFE-Material ist ziemlich hoch und erstreckt sich über den Spektralbereich von 250 bis 2500 nm, wobei der Reflexionsgrad zwischen 99 nm und 400 nm mehr als 1500 Prozent beträgt. Obwohl die Temperaturstabilität von PTFE für Laseranwendungen geeignet ist, ist sein hohes Reflexionsvermögen am besten für Anwendungen mit schwachem Licht geeignet. Ein weiteres bemerkenswertes Merkmal von PTFE-Kugeln ist ihre Zuverlässigkeit: Das Material altert nicht und kann gereinigt werden, ohne die mechanische Integrität des Materials zu beeinträchtigen.

Die 7 mm Dicke des reflektierenden Materials entlang der Kugelinnenwand eines PTFE integrierende Kugel ist durch eine Kugelöffnung gut sichtbar. Ein PTFE-GPS besteht aus zwei bearbeiteten Halbkugeln, die zusammenpassen, um einen inneren Kugelhohlraum zu bilden, und durch eine äußere Aluminiumhülle zusammengehalten werden. Aufgrund der erforderlichen Bearbeitung und Montage ist eine PTFE-Kugel teurer als ein Bariumsulfat-GPS. Da die Wände dick sind, variieren auch die Größenmöglichkeiten für die PTFE-Kugeln. Der optische Durchsatz eines PTFE-GPS ist aufgrund seines hohen Reflexions- und Diffusionsvermögens hoch, daher muss bei der Auswahl von Anschlussbefestigungen und -befestigungen besondere Sorgfalt walten.

Größen und Standorte von Kugelanschlüssen

Bei der Auswahl einer Kugel für die angegebenen Anwendungen sind Anschlussgröße und Position auf einer Ulbricht-Kugel entscheidende Überlegungen. Ein Kugelanschluss verbessert die Nützlichkeit einer Ulbricht-Kugel und verringert gleichzeitig die Gleichmäßigkeit der Lichtstreuung innerhalb der Kugel. Der Portanteil ist das Verhältnis der gesamten Portfläche zur Fläche einer GPS-Innenwand. Der Port-Anteil-Parameter ist ein Maß für die Präzision der Kugel. Ein integrierende Kugel mit einem niedrigen Portanteil übertrifft eine Kugel mit einem großen Portanteil.

Jeder Anschluss an einer Ulbricht-Kugel dient einem bestimmten Zweck, und die falsche Verwendung eines Anschlusses führt zu fehlerhaften Messergebnissen. Die Hafenpositionen sind mit den Zahlen 0°, 90°, 180° und dem Nordpol gekennzeichnet. Alle Kugelöffnungen sind in 90-Grad-Intervallen in die äußere Halbkugelschale eingearbeitet. Die Abmessungen jedes Ports werden durch die Größe und Serie des GPS bestimmt. Die Funktionen jedes GPS-Ports werden während des Kugeldesignprozesses vorbestimmt. Einige Ports haben eine einzelne Funktion, während andere zahlreiche Funktionen haben. Alles Kugeln integrieren in der GPS-Serie können für gleichmäßige Quellen- und Lichtmessanwendungen verwendet werden. Der 4-Port Kugeln integrieren kann diffuse Reflexion und Transmission messen.

Messung der Glasfaserleistung

An integrierende Kugel eignet sich auch perfekt zur Beurteilung der Glasfaserleistung. Der erste Reflexionsfleck auf der gegenüberliegenden Seite der Quelle ist nicht stark konzentriert. Dies geschieht aufgrund der üblichen langsamen Divergenz von Lichtwellenleitern. Daher ist häufig entweder die kollimierte Strahlanordnung oder die divergente Strahlanordnung ausreichend. Aufgrund der erhöhten NA der Faser wird jedoch im Fall einer Faser mit Linse die divergierende Strahlstruktur nahegelegt. Die kollimierte Strahlanordnung ist bevorzugt, wenn ein Faserkollimator verwendet wird.

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