對積分球色差儀而言，積分球是其重要的構(gòu)成部件，它在很大程度上決定了色差儀的使用壽命、測量精度和長期重復(fù)性。那么，積分球色差儀的積分球有什么作用？它對儀器的測量精度有什么影響？下文為大家作了介紹，對此感興趣的朋友不妨了解一下！

積分球色差儀積分球的作用：

積分球可降低并除去由光線的形狀、發(fā)散角度、及探測器上不同位置的響應(yīng)度差異所造成的測量誤差，此處檢測光路采用d/8度積分球，照明與觀察條件為d/8方式，如下圖所示。使用凸鏡可降低測量時因入射光源不均勻分布或光束偏移所造成的微小誤差，可以提高測量的準確度，因而在積分球的設(shè)計中使用了凸鏡。由光源產(chǎn)生光線入射到凸鏡上，經(jīng)過凸鏡聚焦，以8°角直射到標(biāo)準色板或被測樣品上，其鏡面反射成分被光澤陷阱吸收，漫射照明光線被積分球搜集，由RGB顏色傳感器接收。

積分球色差儀的工作原理：

積分球是一個內(nèi)壁涂有白色漫反射材料（漫反射系數(shù)接近于1，常用的是氧化鎂或硫酸鋇）的空腔球體，內(nèi)壁是良好的球面（要求與理想球面的偏差應(yīng)不大于內(nèi)徑的0.2%）。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）。

當(dāng)一束輻通量為Φ（λ）的光源經(jīng)光孔進入內(nèi)球半徑為R的積分球內(nèi)，經(jīng)涂層多次漫反射后，形成均勻照明。設(shè)除投射面外，其余內(nèi)壁任一點M處的總照度E（λ）可用下表示：

式中：E（λ）為M點的總光譜幅照度；ρw（λ）為積分球內(nèi)壁的光譜反射比；Φ（λ）為進入進入積分球的光譜輻通量；R為積分球內(nèi)球半徑；f為積分球開口球面面積與積分球總的內(nèi)反射表面積之比。

式中，當(dāng)一束輻通量進入理想積分球后，除投射面外，球內(nèi)表面任意點的照度（包括球壁開口處球面上的照度）只是球的幾何尺寸、涂層的漫反射比、進入球的輻通量的函數(shù)，而與位置無關(guān)。在顏色測量中，樣品表面的物理狀況會影響光的傳播，當(dāng)表面比較光滑時，樣品光澤較高，鏡面反射光會比較強，散射會比較弱；當(dāng)表面比較粗糙時，樣品光澤較低，鏡面反射光會比較弱，散射會比較強。對于相同材質(zhì)的樣品，若只是光澤差異，在包含鏡面反射狀態(tài)下測量結(jié)果應(yīng)該是一致的，這時其反映的是材質(zhì)本身的顏色，稱之為真實色；但在排除鏡面反射狀態(tài)下，樣品間的差異會比較大，數(shù)據(jù)反映的是材質(zhì)和表面物理狀況的綜合變化，稱之為表觀色。因此，積分球儀器在涂料行業(yè)，以及紡織、塑料、紙張等行業(yè)被廣泛應(yīng)用。

積分球?qū)ι顑x精度的影響；

積分球是一個中空的球腔，球腔上開有入孔和出孔，腔壁一般為具有漫反射性質(zhì)的涂層。當(dāng)積分球用于激光功率與能量測量時，被測激光束從入孔射入，經(jīng)過腔壁復(fù)雜的漫反射后，一部分光被腔壁吸收，其余從入孔和出孔射出。通過特殊的設(shè)計，可使出射光能量比入射光低幾個數(shù)量級，將強激光衰減，用弱光探測器測量取樣出孔處的光功率、波形和能量，換算后即可得到原入射光束的相應(yīng)參數(shù)。在0/d條件下當(dāng)量光譜反射比（經(jīng)過多次反射的綜合作用結(jié)果）ρs（λ）的計算公式如下：

ρ（λ）為積分球內(nèi)壁材料的光譜反射比；D為積分球內(nèi)腔直徑；f為積分球開口面積和總面積之比；s為樣品被照射面積。

從上面的公式可以分析出，光譜反射比經(jīng)過積分球后損失較大，這就大大減小了儀器的信噪比。傳統(tǒng)的內(nèi)壁材料一般是BaSO4噴涂，它容易老化和脫落，所以經(jīng)過一段時間，儀器的精度會有很大變化。

積分球色差儀有哪些測量模式？

對于D/8積分球色差儀而言，一般具有兩種測量模式，分別如下：

1.SCI包含鏡面反射測量模式

SCI包含鏡面反射光是Specular Component Include的縮寫，又稱SPIN，將從樣本中捕獲真實的顏色數(shù)據(jù)，無論表面外觀如何。與您的眼睛看到?jīng)]有光澤反射的雜志圖片的方式類似，測量包含鏡面反光效果可以抵消表面外觀對顏色的影響。

如果鏡面端口已關(guān)閉，則黑色陷阱會被替換為白色瓷磚或板，這包括在照明樣品的過程中。如果樣品有光澤，球體的這部分將直接將光澤信號發(fā)送到觀察端口。

從所有可能的方向均勻照明表面為高度拋光的樣品（如鏡子和金屬包裝）或非常有質(zhì)感的樣品（如地毯和屋頂瓦片）創(chuàng)建了理想的測量環(huán)境。

2.SCE排除鏡面反射測量模式

SCE排除鏡面反射是Specular Component Exclude的縮寫，又稱SPEX，類似于您的眼睛感知顏色的方式。表面特征成為你看到的顏色的一部分。換句話說，光澤表面通常會測量比相同顏色的無光澤表面更暗。

當(dāng)用SCE模式時，不是將樣品反射回樣品表面，而是從球體壁的那部分發(fā)出的光線直接進入黑色陷阱并從測量中消失。表面越光滑，顏色的百分比就會返回到儀器的光接收器。如果樣品表面是完美的鏡面（100％光澤度），則無論“真實”顏色如何，儀器都會將顏色讀取為完美的黑色。