Explicar los conceptos básicos de la esfera integradora.

El interior de un esfera integradora es hueco y está recubierto con un material blanco altamente reflectante. Uno puede usar tal equipo de prueba llevado para determinar el flujo luminoso global de una lámpara o la potencia de salida del láser.
Puede considerar la integración de esferas como un híbrido entre correctores de coseno y ópticas de solo lentes. Para funcionar, los instrumentos como los espectrorradiómetros deben estar conectados a un detector calibrado.
Las esferas integradas funcionan de la misma manera que los correctores de coseno o las lentes. Son ópticos; por lo tanto, necesitan un detector como un espectrorradiómetro para estar conectado y calibrado para funcionar.
Puede medir la radiación colocando una fuente de luz (la muestra) frente a la esfera integradora o colocando la fuente de luz dentro de la esfera integradora. En cada condición de prueba, los rayos de luz reflejaron el recubrimiento muchas veces, iluminando uniformemente toda la esfera integrada.
Los espectrorradiómetros y otros dispositivos que miden la luz en detalle se benefician de la capacidad de un deflector para reflejar y recolectar una pequeña fracción de la luz reflejada.

Usando una esfera integradora
La muestra, en este caso, una fuente de luz, se coloca frente a la abertura esférica para obtener una medición de la irradiancia. Otra opción para capturar el flujo radiante es colocar la muestra dentro del esfera integradora LPCE-2 (LMS-9000).
En cada una de estas configuraciones de medición, la esfera integradora se ilumina uniformemente gracias a los rayos de luz que se reflejan varias veces en la cubierta.

El papel de los deflectores
La luz que ingresa a una esfera integradora no debe golpear el detector o la ubicación dentro de la esfera desde donde el detector obtiene la reflectancia directa. Por lo tanto, los deflectores son una parte crucial de la configuración.
Esferas más integradoras LPCE-2 (LMS-9000) incluyen deflectores para evitar que la cavidad interna sea exactamente esférica. Sin embargo, pueden introducir ciertos errores. Así, se sugiere construir un número mínimo de deflectores y puertos en una esfera integradora.

Recubrimientos reflectantes
Al seleccionar un revestimiento reflectante para una esfera integradora, es importante equilibrar la reflectividad con la durabilidad. Para garantizar que toda la luz entrante se refleje correctamente, el interior de la esfera debe cubrirse con una capa difusa altamente reflectante.
El uso de la pelota en ambientes sucios o polvorientos, especialmente en lugares con mucha luz, requiere una cubierta más fuerte y lavable. Es importante evitar la suciedad y el polvo, ya que absorben la luz y cambian la reflectancia de ciertas longitudes de onda.

Usos de una esfera integradora
An esfera integradora se utiliza a menudo para calcular el flujo luminoso total de una serie de fuentes de luz como bombillas o lámparas. Las esferas integradoras pueden variar de dos centímetros a dos metros de diámetro, según el propósito.
El tamaño óptimo de una esfera integradora depende del tamaño de la fuente de luz. Sin embargo, las esferas más grandes suelen proporcionar una mejor uniformidad debido a su mayor superficie.
El espectrómetro y la esfera integradora trabajan para recopilar información sobre propiedades cruciales del espectro, como la longitud de onda dominante, la cromaticidad y la distribución de potencia espectral.
Los rayos láser y las fuentes divergentes, como los diodos láser, pueden capturarse e integrarse utilizando una esfera integradora. Puede estar construido para permitir un amplio espectro de ángulos entrantes en un área extensa, pero puede degradar la sensibilidad del detector.
Estos instrumentos, que funcionan de manera similar a un corrector de coseno, proporcionan un método excelente para medir la irradiancia. Cuando se construye correctamente, la apertura de salida de una esfera integradora puede proporcionar una fuente de luz lambertiana y difusa casi perfecta, independientemente del ángulo de visión.
En tal escenario, ubicará la fuente de luz más allá de la esfera integradora (medida de 2 pi).
El vidrio utilizado en invernaderos y otras aplicaciones agrícolas es un buen ejemplo de un material para el que a menudo se emplean esferas integradoras para recopilar información de espectro precisa y completa a través de mediciones de reflexión y transmisión.

Aplicaciones
Medida de fibra óptica:
Cambiar la brida frontal del sensor por un adaptador de fibra óptica simplifica el uso de la esfera de integración para la medición de fibra. El primer punto del otro lado de la fuente no está muy concentrado debido a la salida habitual de la línea óptica que diverge lentamente. Por esta razón, es común utilizar como ejemplo la disposición de haces colimados o divergentes.

Transmisión
Después de exponerse a la radiación, la muestra se compara con una medición de fuente directa que se tomó sin la presencia de la muestra. Se utiliza un deflector para evitar que la transmisión no deseada llegue al detector. Aleje la muestra del punto de entrada para lograr una transmisión de ángulo estrecho.

Reflexión
Primero se mantiene una muestra frente al puerto de entrada para determinar la reflectancia y luego se irradia con el haz incidente. Un detector perturbado mide la cantidad total de radiación reflejada después de la esfera espacialmente integrada. Es posible medir la reflexión de una muestra sobre un estándar conocido y obtener la relación de esa reflexión. Para evitar cometer errores con la reflectividad de la muestra, tanto la muestra como el estándar deben tener una reflexión similar.

Cómo usar una esfera integradora
Si quieres garantizar el nivel de fiabilidad necesario en el equipo que utilizas, te vendría bien que lo calibres. La calibración debe realizarse en cualquier aparato de medición con una esfera integrada y un espectrómetro. Una lámpara de referencia que se caracterizó previamente en términos de su distribución espectral y flujo de luz se utiliza como fuente de luz principal de la calibración. LISUN tiene una amplia selección de esferas integradoras de la más alta calidad.
Los laboratorios autorizados son responsables de calibrar las fuentes de luz utilizando el radiador de cuerpo negro ideal y un monocromador para determinar el flujo espectral y luminoso de una lámpara de referencia. En la mayoría de los casos, el fabricante calibrará los ajustes de medición; sin embargo, esto es algo que debe realizar una vez al año.
Al desarrollar un sistema para medir cualquier cosa, es fundamental elegir una esfera con un diámetro que sea apropiado para la tarea. Según ciertas condiciones, no está permitido que el tamaño físico más grande posible de una fuente de luz sea más del diez por ciento del diámetro interior de una esfera. No hace mucho tiempo, para medir con precisión una fuente con un diámetro de diez centímetros, se necesitaba usar una esfera con un diámetro de al menos un metro.
La forma de la fuente también es un factor importante para determinar las consecuencias. En una esfera con un diámetro de 500 milímetros, es posible medir objetos con una dimensión máxima de 16 centímetros por 16 centímetros. En la iluminación fluorescente, la longitud de la fuente puede tener un diámetro casi tan significativo como la esfera misma. Debido a que se ha tenido en cuenta la autoabsorción, ahora es posible medir fuentes de luz que son el doble de grandes sin comprometer la confiabilidad de las mediciones.
LISUN es una empresa de fabricación especializada en la integración de esferas y ha construido artículos de alto nivel tanto para una sala de exposición como para un laboratorio de acreditación. Póngase en contacto con nosotros acerca de Integrated Spheres y bríndenos sus necesidades específicas.

Otras aplicaciones de la esfera integradora
Las mediciones de alta precisión de reflectancia y transmitancia dispersa se pueden realizar en cualquier superficie utilizando un esfera integradora LPCE-2 (LMS-9000), un instrumento óptico multipropósito. Estos dispositivos fueron desarrollados por científicos para que la radiación óptica pueda distribuirse uniformemente por toda la superficie interior de la esfera.
Para proporcionar un efecto de dispersión consistente, el interior de las esferas a menudo se cubre con una capa difusa blanca. Los profesionales especializados los utilizan con una fuente de luz y un detector para calcular la potencia óptica. Los resplandores de las esferas varían según la composición del revestimiento interior.
La medición de la potencia óptica es esencial para diversas aplicaciones, y la integración de esferas y detectores de luz de alta calidad son dos componentes esenciales. La espectroscopia se utiliza para tomar lecturas, con mayor frecuencia en términos de longitud de onda.
El campo es muy versátil, con aplicaciones que van desde estudios de superficie de materiales hasta análisis fotométricos de muestras coloidales, turbias, translúcidas y claras. El mundo moderno depende de una amplia variedad de aplicaciones. Estos son algunos de los contextos más típicos en los que se utilizan implementaciones de esfera integradora.

La caracterización de las células solares
Los científicos y los fabricantes realizan mediciones de la pérdida de transmisión en fotocélulas de silicio mediante espectroscopia.

Análisis de tinta de seguridad
Los espectros de papel moneda pueden proporcionar una representación espectral completa de cada tinta cuando se consideran los datos de reflectancia visible y cercana al IR.

La distinción entre reflectancia especular y difusa
En el modo de reflectancia especular y difusa, los científicos pueden examinar materiales con una amplia gama de niveles de brillo y niveles de pulido de la superficie.

Análisis de color
Los científicos integradores utilizan esferas y detectores para realizar mediciones y coincidencias de color exactas. Esto es de suma importancia en la fabricación de textiles y pintura.

Determinación de los componentes de los alimentos
Grandes calibres cualitativos y cuantitativos están disponibles gracias a la esfera integradora sistema. La calibración permite a los investigadores determinar con precisión los porcentajes de grasa, proteína y agua en una muestra determinada.

Determinaciones de resistencia UV
Los investigadores utilizan el sistema de esfera integradora para evaluar la protección UV proporcionada por los envases farmacéuticos, las prendas de protección solar y la pintura de los automóviles.

Reflectancia hemisférica total IR
La investigación de la transferencia de calor radiante en recubrimientos y láminas de control térmico para el diseño de naves espaciales depende en gran medida de esta medición.

Medición de salida de potencia de luz de láseres y LED
El sistema de esfera integradora contribuyó de manera importante al desarrollo de estos productos. Las mediciones precisas de las ondas de luz determinan la fuerza y ​​las propiedades de color de la luz a la que se puede acceder. Los láseres son componentes esenciales en una amplia variedad de tecnologías modernas, que incluyen fibra óptica, telémetros y sistemas de comunicación. Los LED se utilizan en diversas aplicaciones de iluminación, incluidas las bombillas residenciales, los faros de los vehículos y los semáforos.

Aplicaciones médicas
Los dermatólogos utilizan la radiación ultravioleta (UV) para tratar el vitíligo y la psoriasis, entre otras enfermedades de la piel. El equipo ha utilizado esferas integradoras para desarrollar protocolos terapéuticos.

Relación entre plantas, semillas, suelo y radiación óptica
Los parámetros bioquímicos necesitan instrumentos de medición precisos para su investigación y gestión. Las plantas no pueden expandirse a menos que puedan absorber la luz de una cierta longitud de onda.

Efectos de la radiación ultravioleta
Debido al agotamiento de la capa de ozono, se necesitan con urgencia mediciones precisas de la radiación UV. La piel y los ojos humanos son particularmente vulnerables al daño de la radiación ultravioleta (UV). Sin embargo, dado que estos rayos son dañinos para los seres vivos, son un medio eficaz para erradicar bacterias, moho, gérmenes y hongos. Como resultado, son un método rentable para purificar el agua y las aguas residuales.

Telecomunicaciones
En esta industria, el sistema de esfera integrada se utiliza a diario para medir la potencia de salida de las fibras y los diodos láser.
Esta es solo una pequeña muestra de cómo las esferas integradoras mejoran la precisión con la que se miden las ondas de luz, como IR, Vis y UV. Muchas aplicaciones modernas se basan en calibraciones exactas que son posibles gracias a estas tecnologías.

Conclusión
Usando año esfera integradora, puede tomar lecturas de objetos que de otro modo serían ilegibles utilizando un detector estándar y una configuración de recolección de luz. Las mediciones de muestras que alteran la dirección de la luz, como soluciones y lentes semitransparentes u opacas, se toman mejor utilizando una esfera integradora.
La teoría de la esfera integradora ideal arroja dos resultados significativos, pero solo si limitamos nuestra atención a las áreas que están oscurecidas por la fuente principal y solo están iluminadas por reflejos en otras partes de la superficie interna.
La cantidad de energía radiante que llega a la superficie interna de la esfera es proporcional a la cantidad de energía radiante que ingresa a la esfera a través del puerto de entrada. Si la fuente principal está protegida contra la iluminación directa del área objetivo, los niveles de irradiación no se ven afectados por la geometría o la orientación de la fuente. Cuando se utiliza una esfera integradora como elemento de entrada óptica de un detector de energía radiante, este atributo adquiere mayor importancia.
La radiación reflejada por una parte de la superficie interna de la esfera que no está directamente iluminada tiene la misma distribución direccional en cualquier lugar dentro de la esfera.
Dado que las distribuciones de brillo y salida de la radiación óptica que sale de la esfera son isotrópicas, el puerto de salida de la esfera puede emplearse como una fuente lambertiana perfecta. Esta cualidad es muy útil cuando se utiliza una esfera como referencia para la calibración.

Preguntas Frecuentes
¿Por qué una esfera integradora debe tener una forma esférica?
Siempre que se emita luz desde el centro de una esfera, se reflejará en los lados con una incidencia normal y volverá a su origen. Como algunos rayos nunca llegarían al centro de un cubo, el dispositivo no puede medir con precisión la cantidad total de luz que se emite.

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