積分球是一個內(nèi)壁涂有白色漫反射材料的空腔球體，又稱光度球，光通球等。 球壁上開一個或幾個窗孔，用作進(jìn)光孔和放置光接收器件的接收孔。積分球的內(nèi)壁應(yīng)是良好的球面，通常要求它相對于理想球面的偏差應(yīng)不大于內(nèi)徑的0.2%。球內(nèi)壁上涂以理想的漫反射材料，也就是漫反射系數(shù)接近于1的材料。常用的材料是氧化鎂或硫酸鋇，將它和膠質(zhì)粘合劑混合均勻后，噴涂在內(nèi)壁上。氧化鎂涂層在可見光譜范圍內(nèi)的光譜反射比都在99%以上，這樣，進(jìn)入積分球的光經(jīng)過內(nèi)壁涂層多次反射，在內(nèi)壁上形成均勻照度。當(dāng)積分球用于顏色測量儀器時，球體會有多個開孔，結(jié)構(gòu)示意圖如下圖。具體包括光孔，用于光源進(jìn)入球體；測量孔，與被測物體緊密接觸；接收器孔，在測量孔對面，一般與被測樣品表面的法線呈8。夾角，用于采集物體的反射光；鏡面反射孔，位于與接收器孔相對于法線對稱的地方，這個孔可以關(guān)閉和打開，并放置光吸收阱，用來控制鏡面反射光的采集（SPIN，Specular Included）與排除（SPEX，Specular Excluded）。積分球測量時光源需預(yù)熱至穩(wěn)定狀態(tài)，避免溫度影響光輸出。D65光源積分球傳感器

如何評估空間均勻性？通常通過實(shí)驗(yàn)測量：在球內(nèi)不同位置（尤其是可能不均勻的區(qū)域，如端口附近、擋板陰影區(qū)）放置小型探測器或光纖探頭。使用穩(wěn)定光源照射積分球。測量各點(diǎn)的輻照度值。計算這些測量值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差 (RSD) 或較大偏差，作為均勻性的量化指標(biāo)。高性能積分球的均勻性可達(dá) ±0.5% ~ ±1% 甚至更好（在中心區(qū)域避開端口/擋板直接影響區(qū)）。積分球的空間均勻性是其功能實(shí)現(xiàn)的基石，源于：高反射、完美漫射（朗伯）的球壁涂層。光線在球腔內(nèi)經(jīng)歷充分的多次漫反射和混合。關(guān)鍵結(jié)構(gòu)（擋板）阻擋直射光，強(qiáng)制光路混合。D65光源積分球傳感器積分球的工作原理基于光線在球體內(nèi)的多次反射，較終實(shí)現(xiàn)均勻的光強(qiáng)分布。

積分：1.理想積分球原理理想積分球的條件：A、積分球地內(nèi)表面為一完整地幾何球面，半徑處處相等；B、球內(nèi)壁是中性均勻漫射面，對于各種波長的入射光線具有相同的漫反射比；C、球內(nèi)沒有任何物體，光源也看作只發(fā)光而沒有實(shí)物的抽象光源。2.影響積分球測量精度的因素：A、球內(nèi)壁是均勻的理想漫射層，服從朗伯定則；B、球內(nèi)壁各點(diǎn)的反射率相等；C、球內(nèi)壁白色涂層的漫射是中性的；D、球半徑處處相等，球內(nèi)除燈外無其他物體存在；E、窗口材料是中性的，其E符合照度的余弦定則，實(shí)際情況與理想條件不符合會帶來測量誤差，故需修正。

積分球的優(yōu)點(diǎn)和局限性：積分球作為一種光學(xué)元件，具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以消除光源本身原因造成的出射光線不均勻或者帶有偏振方向，提高測量精度。可以確保待測光源射入分光測色儀的角度相同，提高測量再現(xiàn)性。可以測量各種角度的光線，從而得到更全方面的顏色信息。然而，積分球也存在一些局限性：價格較高，制造和維修成本較大。對于不同形狀和尺寸的樣品，需要使用不同大小和形狀的積分球，通用性較差。在測量某些特定形狀和材質(zhì)的樣品時，可能會產(chǎn)生誤差。積分球測試法避免了直接測量光源時可能出現(xiàn)的角度依賴性問題。

分光色差儀中的積分球是一種重要的光學(xué)元件，其原理和作用對于準(zhǔn)確測量顏色具有重要意義。本文將詳細(xì)介紹積分球的工作原理及在分光色差儀中的應(yīng)用。積分球的工作原理：積分球又稱光通球，它是一個中空的金屬球，內(nèi)表面涂有中等灰色的高反射漫射物質(zhì)，如硫酸鋇或聚四氟乙烯。當(dāng)光線進(jìn)入積分球后，會在球壁上多次反射，然后從測量孔或光源孔射出積分球。一束光從任意的不通過球心的角度照進(jìn)積分球，經(jīng)過球壁的多次反射后，會從各個角度照射到樣板，較終通過測量孔或光源射出積分球。測量孔是在與法線夾角成8°的位置，由一組光電管構(gòu)成的探測器。積分球在激光測試中也有獨(dú)特用途，如測量激光束的發(fā)散角等。山東Helios標(biāo)準(zhǔn)光源

積分球的使用較大程度上簡化了復(fù)雜光照環(huán)境的模擬過程，提高了測試效率。D65光源積分球傳感器

空間均勻性的形成原理：高漫反射涂層的主要作用：光線撞擊球壁任意一點(diǎn)時，會向整個半球空間均勻散射（遵循余弦定律）。從球腔內(nèi)任意一點(diǎn)觀察球壁任意一點(diǎn)，其亮度是相同的（各向同性）。球壁涂層（如BaSO?或PTFE）具有近乎完美的朗伯體散射特性。這意味著：這種特性使得每次反射都“重置”了光的方向信息，消除了入射光方向性的影響。多次反射與光混合：光源發(fā)出的光（或樣品反射的光）首先照射到球壁某點(diǎn)A。點(diǎn)A將光向整個球腔空間漫反射。這些散射光中的一部分會照射到球壁其他點(diǎn)（B, C, D...），這些點(diǎn)同樣進(jìn)行朗伯漫反射。經(jīng)過4-5次或更多次這樣的漫反射后，光在球腔內(nèi)的傳播路徑變得極其復(fù)雜且隨機(jī)。較終，來自不同初始位置和方向的光線在球腔內(nèi)充分混合疊加，使得球內(nèi)任意位置接收到的光通量（輻照度）基本相等。D65光源積分球傳感器