積分球は分光光度計としてどのように機能しますか

積分球の基本
の測定精度 積分球 間違いなくそのデザインに影響されます。 球の内部で光がどのように屈折するかは、球の表面の反射率と、ポート、検出器、およびバッフルのサイズと配置の影響を受けます。 光を統合する球体の能力は、これらすべての要因の影響を受ける可能性があります。

直径 150 mm の大きな球体は、光の統合特性が高く、測定値がサンプルによって生成されるホット スポットの影響を受ける可能性が低くなります。 球体が小さいほど、信号の積分効果が低くなり、小さい球体に頻繁に存在するポート部分が大きくなると、磁束損失による深刻な測定誤差が生じる可能性があります。

作成するとき 積分球、検出器の視野が、サンプルビームに直接さらされるか、サンプルビームの最初の反射を受ける球の表面の領域を除外することを確認することが重要です。 サンプル透過光による検出器の直接照明は、散乱透過測定にとってさらに重要です。 すべてのシナリオで、測定は誤解を招く結果をもたらします。

検出器遮蔽バッフルの使用は、これらのアーティファクトを防止するための典型的な方法です。 通常、これらは、積分球の壁と同じ物質でコーティングされたスペクトラロンまたは金属のかなりの部分から構成されています。 球面からの少なくとも XNUMX 回の反射を経験していない光は、バッフルを使用して検出器によってブロックされます。 したがって、バリアは、いわゆる「先制攻撃」の反射が検出器の視野に入らないように配置されます。

バッフルは、球面の拡張と見なすことができます。 通常は重要ではありませんが、球の面積に対するそれらの寄与は、放射輝度の式で考慮することができます。 バッフルは通常、球体の表面積のごく一部を提供します。 散乱透過率の測定は、適切な球面バッフルに特に敏感です。 これは、サンプルから拡散的に分散された光が、最初の内部球面反射とサンプル自体の両方から検出器に容易に入ることができるためです。

積分球の測定精度は、積分球内の光の分布に大きく影響されます。 小さな積分球は、直径 150 mm の対応するものよりも優れたエネルギー効率を持っていますが、大きなシステムの光は球の表面全体に均等に「統合」または分散されるため、大きな積分球はより正確な測定値を生成します。

150 mm の球体の広い内部表面積と全体的なポートの割合が低いため、光は球体の周りで適切に反射し、均一な光束を生成できます。 ただし、不十分な光の統合の影響を軽減するには、小さな積分球アクセサリを設計するときに、球のフラックスの均一性を頻繁に犠牲にする必要があります。

光ファイバ出力測定
これにより、空間的に積分されたビーム パワーを推定することが可能になります。 ノースポートを使用して波長測定用の光を集めることができます。 Newport は、単一ユニットの校正済み標準積分球検出器を提供しています。 その結果、発散構成または平行ビーム構成が受け入れられることがよくあります。 ただし、レンズ付きファイバの場合はファイバの NA が大きくなるため、発散ビーム配置をお勧めします。 ファイバーコリメータを使用する場合は、コリメートビーム構成を使用することをお勧めします。

透過率測定
0 ポート積分球の 4 度ポートに保持されたサンプルからの透過光を収集することにより、透過率を計算できます。 放射線にさらされた後、サンプルは球体の外側で行われた直接線源測定値と比較されます。

ディテクタは、バッフルによって統合されていない透過から保護されており、散乱されていない成分は、180 度ポートに取り付けられたライト トラップを使用して収集できます。 また、蛍光、バルク散乱、前方散乱と後方散乱、全積分散乱を測定することもできます。 90 度のポートは、検出器が取り付けられている場所です。

反射率測定
サンプルは 0 度ポートに保持され、反射率を測定するために 180 度ポートを介して入射ビームにさらされます。 球体は、反射された放射線全体を空間的に統合し、バッフル付き検出器によって検出されます。 入力ポートから鏡面ビームを跳ね返す法線入射サンプルホルダーを使用することにより、反射された放射の鏡面成分を取り除くことが可能です。

入射角 8° のサンプル ホルダーを使用して、「鏡面反射と拡散反射」の反射率を推定することができます。 両方を測定し、それらの比率を計算することにより、既知の標準に対するサンプルの反射率を決定することができます。 サンプルの反射率によるミスを防ぐには、標準とサンプルの反射率が類似している必要があります。 測定の不正確さの潜在的な原因を取り除くには、デュアルビーム システムを採用します。 90 度のポートは、検出器が取り付けられている場所です。

均一な光源球
外部光源からの照明を追加することで、汎用の球体を基本的な均一光源として設定できます。 セットアップには、照明器、検出器、およびパワーメーターまたは放射計が必要です。 ポート プラグ付きの未使用の XNUMX 番目のポートは、出力の均一性に干渉する可能性があるため、XNUMX ポートの球体よりも XNUMX ポートの球体を使用することをお勧めします。

検出器は北極に配置され、光源は 90 度ポートに取り付けられています。 均一照明の出力は、巨大な 0 度ポートです。 パワーメーターまたは放射計に取り付けられた検出器によって、球の照明の正確な指標が提供されます。 検出器が飽和していない場合、出力はパワーの読み取り値に比例して変化します。

よくあるご質問
分光光度計の積分球とは？
光放射を測定するための簡単ですが、よく誤解される分光光度計アクセサリは、積分球です。 散乱透過および拡散反射サンプル研究における積分球の仕事は、放射束を空間的に積分することです。

スペクトラロンの用途は何ですか?
実際、Spectralon は、積分球、レーザー キャビティ ポンピング チャンバー、反射率標準とターゲット、ランプ リフレクター、ディスプレイ バック パネル照明、デジタル イメージング デバイスなど、効果的で一貫した照明が必要なあらゆる場所で採用されています。 Spectralon をカスタム リフレクターに加工するのは簡単です。

積分球の費用はいくらですか？
通常、積分球は 6000 米ドルから購入できます。 さらに、最高の積分球の 10,000 つを入手するには、約 XNUMX 米ドルの費用がかかります。

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