Integrando os principais fundamentos e aplicações da esfera

A esfera de integração é uma esfera tendo uma cobertura reflexiva no interior. É usado como equipamento de teste de luz de chumbo. Normalmente, alguém colocaria uma fonte de luz dentro dele para medir a saída de fluxo geral da fonte.
Todos os feixes emitidos pelo item são reunidos após serem refletidos na cobertura refletora interna do esférico. Chamada por causa de quão bem ela integra a saída de luz medida de uma fonte, uma esfera integradora recebe o nome de sua função.
Ao medir o fluxo ou atenuar a luz, uma esfera integradora captura a radiação eletromagnética de fora do aparato óptico. Quando a radiação é injetada em uma esfera integradora, ela colide com as paredes refletoras e é espalhada várias vezes.
A radiação é espalhada igualmente nas paredes da esfera depois de ser refletida várias vezes. O detector pode facilmente quantificar o nível de radiação integrado resultante, que é proporcional à dose de radiação original.
Leituras ópticas, fotométricas e radiométricas são todas possíveis usando uma esfera integradora. Por causa de sua forma esférica, uma esfera integradora pode coletar mais facilmente a luz e incorporá-la ao seu interior. em um esfera integradora (IS-*MA**C), o revestimento interno é feito de vários materiais selecionados pela sua capacidade de absorver luz através de um amplo espectro. Normalmente, o ouro é utilizado para a faixa infravermelha, enquanto o Teflon é usado para as faixas ultravioleta e visível.

Diâmetros da esfera
As portas de utilidade menores e o custo mais baixo por unidade de rendimento são uma compensação inevitável para os dispositivos esféricos de menor diâmetro e custo mais baixo. Dependendo da intensidade da luz, o rendimento pode ser tão grande que filtros especiais ou conexões de fibra ótica são necessários para evitar a saturação do detector. A fração portuária é grande, porém, nas esferas menores.
Conseqüentemente, a precisão das medidas obtidas em uma aplicação utilizando uma pequena esfera integradora será menor do que aquela obtida na mesma aplicação utilizando uma grande esfera integradora.
A esfera integradora maior apresenta mais ruído, pois possui menor throughput do que as esferas menores e maior atenuação óptica. Essas bolas têm mais adaptabilidade, mas têm um custo de produção mais alto.

Materiais Esfera
As esferas integradoras GPS são feitas de duas metades de alumínio revestidas com sulfato de bário e são bastante acessíveis. Uma tampa de flange anodizada presa com parafusos conecta as metades. Embora sua refletância hemisférica diminua significativamente em comprimentos de onda além de 1850 nm, o sulfato de bário tem uma faixa espectral efetiva de 350 nm a 2400 nm.
Esta forma de esfera é adequada para a maioria das aplicações de medição de radiação em termos de espectro visível e infravermelho próximo.
O revestimento eletroquímico é usado para criar uma camada fina e uniforme de metal dourado difuso para atingir sua alta refletividade na faixa de 0.7 a 20 m do espectro infravermelho próximo e infravermelho. A superfície plana externa e as molduras das portas das esferas de ouro são revestidas de ouro de forma semelhante às esferas de sulfato de bário.
Como alvo de laser infravermelho, um GPS dourado funciona muito bem. Em contraste com um revestimento de sulfato de bário, que pode perder suas propriedades reflexivas em temperaturas superiores a 100 graus Celsius, o ouro difuso mantém suas propriedades originais mesmo quando aquecido.
Em relação à refletância difusa, o material PTFE se destaca, com refletância de mais de 99% entre 400 nm e 1500 nm. Isso abrange toda a faixa espectral de 250-2500 nm. Em relação aos lasers, o recurso de alta refletividade do PTFE não é o ideal, mas sua estabilidade de temperatura o torna uma boa escolha. Outro benefício importante das bolas de PTFE é sua confiabilidade: o material não se decompõe com o tempo e pode ser desinfetado sem perder sua resistência estrutural.
A espessura de 7 mm do material refletor ao longo da parede interna da esfera forma um PTFE esfera integradora (IS-*MA**C) facilmente identificável através de uma porta esférica. A câmara esférica interna de um GPS PTFE é formada por dois hemisférios usinados que são unidos e mantidos juntos por um invólucro de alumínio. Devido à necessidade de usinagem e montagem, uma esfera de PTFE é mais cara que um GPS de sulfato de bário.
Vários tamanhos esféricos de PTFE estão disponíveis devido às diferentes espessuras de parede. A taxa de transferência óptica de um GPS PTFE é alta por causa de sua alta refletividade e difusividade; isso significa que mais atenção deve ser tomada ao escolher acessórios e acessórios de porta.

Tamanhos e locais das portas Sphere
Ao escolher uma esfera integradora, é fundamental considerar o tamanho e a posição dos portos. Uma porta de esfera melhora a utilidade de uma esfera de integração, mas às custas da consistência da iluminação interna.
A fração da porta de um GPS é toda a área da porta dividida pelo tamanho da parede interna. A precisão do desempenho de uma esfera pode ser quantificada usando a métrica de fração de porta. Para um desempenho ideal, use uma esfera de integração de fração de porta baixa em vez de uma com fração de porta alta.
O uso incorreto de qualquer uma das portas de uma esfera de integração levará a leituras errôneas em toda a linha. Você pode saber onde estão as portas por suas coordenadas: 0, 90, 180 e o Pólo Norte. A casca hemisférica externa de uma esfera é usinada com aberturas em ângulos de 90 graus. O tamanho e o número de portas em um dispositivo GPS determinam suas dimensões gerais.
Durante a fase inicial de projeto do GPS, são estabelecidas as finalidades pretendidas para cada porto. Portas diferentes servem a propósitos diferentes. As esferas de integração da série GPS podem ser utilizadas para uma ampla variedade de medições de fontes de luz e uniformes. É possível avaliar a refletância difusa e a transmissão com a ajuda de esferas integradoras de 4 portas.
Entre as portas de 0 e 90 graus em todas as unidades de GPS há um defletor. Este defletor foi projetado para impedir que a radiação de rota direta de 0 grau entre em um detector colocado na porta de 90 graus. Os erros na medição do fluxo luminoso ou radiante total são principalmente atribuíveis à radiação que segue uma rota direta.
Para receptores de GPS que usam sulfato de bário e ouro difuso, o defletor é feito de uma placa de alumínio revestida com o material de refletância adequado e, em seguida, afixada ao invólucro externo da esfera. Uma esfera de PTFE tem um defletor feito do mesmo material.
A esfera de integração aplicativo determina qual usar a porta GPS para quê. Em certos casos, a sensibilidade de entrada óptica de uma porta depende do aplicativo. Certos componentes ópticos nunca serão compatíveis com certas portas. Embora qualquer arranjo de portas possa fornecer resultados aceitáveis, há certas situações em que um é preferível ao outro.

Acessórios de porta
Para anexar um dispositivo de fixação às portas de uma esfera integradora, uma moldura de porta de alumínio é instalada em cada uma. Plugues de porta, redutores de porta, redutores de estrutura de porta e adaptadores de porta de fibra ótica são todos acessórios de porta que permitem que a esfera de integração execute as responsabilidades especificadas do usuário.
Usando esses acessórios, ele pode transformar uma única esfera multifuncional em uma fonte uniforme, medição de luz, medição de refletância ou esfera integradora de medição de potência de laser.
A prática padrão cobre o acessório com o mesmo material refletivo da esfera. Mas não pode ter todas as luminárias em todos os materiais refletivos. Por exemplo, o material PTFE só pode ser usinado em plugues de porta devido a essa restrição. As ferramentas necessárias para a montagem são fornecidas.

Medição de potência de feixe de laser colimado
A potência do feixe de laser colimado pode ser medida facilmente, independentemente da polarização ou alinhamento do feixe. O ponto quente é criado na porta de 0 grau porque o feixe entra na esfera a 180 graus.
A medição da potência do feixe integrada espacialmente é possível porque o defletor bloqueia a radiação direta do ponto quente de atingir o detector quando posicionado na porta de 90 graus. A porta norte pode ser empregada como captador de luz para medir o comprimento de onda. Esfera de integração detectores do tipo oferecido por LISUN são calibrados de fábrica.

Medição de potência de fonte de luz divergente
Feixes divergentes de diodos laser, LEDs com lentes e lâmpadas com lentes podem ser medidos usando uma esfera integradora e um sistema detector calibrado para potência de luz de valor absoluto. Você não terá que se preocupar com os efeitos do superenchimento do detector em suas leituras.
O detector não pode ver a abertura de emissão do laser ou sua região de iluminação direta graças ao defletor entre a entrada e a porta do detector. A porta norte pode ser empregada como captador de luz para medir o comprimento de onda.
Ao usar uma esfera integradora, a quantidade de fluxo que ela pode medir é sempre insignificante em comparação com a quantidade de fluxo realmente presente. A esfera integradora é adequada para medir a potência da luz de saída de lasers de alta potência devido à sua capacidade de contabilizar a atenuação produzida pela luz refletida muitas vezes antes de atingir o detector.

Medição de Saída de Energia de Fibra Óptica
Ao medir a saída de fibras ópticas, uma esfera integradora também é altamente recomendada. Como a saída usual de uma fibra óptica diverge constantemente, o ponto de reflexão inicial no lado oposto da fonte não é fortemente concentrado.
Portanto, usar o feixe colimado ou o arranjo de feixe divergente é geralmente aceitável. No entanto, quando o NA é elevado, a estrutura de feixe divergente é preferida no caso de fibra com lente. A configuração do feixe colimado é sugerida quando um colimador de fibra é usado.

Medição de Transmitância
4 portas esfera integradora (IS-*MA**C) é usado para coletar a radiação transmitida de uma amostra mantida na porta de 0 graus, permitindo o cálculo da transmitância. A amostra é exposta à radiação e os resultados são comparados com aqueles obtidos a partir de uma medição externa e direta.
O detector é protegido contra transmissão não integrada por um defletor, e o componente intacto é recuperado com a ajuda de uma armadilha de luz conectada à porta de 180 graus. Também é possível medir fluorescência, dispersão em massa, dispersão direta e dispersão reversa, além da dispersão integrada total. O sensor é fixado na entrada de 90°.

Medição de Refletância
Um feixe incidente entra pela porta de 180 graus enquanto a amostra repousa na porta de 0 graus, permitindo que a refletância seja medida. A capacidade da esfera de integrar espacialmente a radiação refletida permite sua medição por um detector confuso. Ele pode eliminar o componente especular da radiação refletida usando o porta-amostras de incidência normal, que redireciona o feixe especular de volta para fora da porta de entrada.
A refletância “especular mais difusa” pode ser medida usando um porta-amostra inclinado em 8 graus de incidência. A refletância de uma amostra pode ser determinada em comparação com um padrão de referência medindo ambos e dividindo os resultados pelo maior dos dois valores.
Pode evitar erros causados ​​pela refletividade da amostra se a amostra e o padrão tiverem refletividade comparável. Ele pode remover essa possibilidade de imprecisão de medição usando um sistema de feixe duplo. O sensor pode ser visto na entrada de 90 graus.

Esfera de fonte de luz uniforme
Ele pode usar a esfera para criar uma fonte de luz áspera e uniforme trazendo luz de fora da esfera. Tudo o que você precisa para esta configuração é iluminação, um detector e um medidor de potência ou radiômetro. Uma esfera de três portas é preferível a uma esfera de quatro portas porque o plugue da porta na quarta porta não utilizada pode criar inconsistências na saída.
O detector está posicionado no pólo norte geográfico, enquanto a fonte de luz está ligada à porta de 90 graus. A grande saída de zero grau fornece um campo de luz consistente.
O detector de radiômetro ou medidor de energia fornece uma leitura confiável do brilho da esfera. A saída mudará de acordo com a leitura de potência se o detector não estiver totalmente saturado.

LISUN Esferas de integração
Econômico e flexível, LISUNAs esferas de integração de uso geral podem ser configuradas em um grande número de configurações para atender a uma ampla gama de necessidades. Um é o esfera de integração, com a ajuda de uma grande variedade de acessórios disponíveis, que podem executar de forma confiável várias funções de integração da esfera, incluindo fornecer iluminação uniforme, medir a luz e determinar a refletância.
A incorporação de medição de luz esférica e caracterização de luz é facilitada com LISUN esferas, que são ideais para usuários que não precisam de homogeneidade exata ou medições precisas.

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