积分球检测器的构造和原理.docx

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积分球检测器的构造和原理

6．积分球检测器的构造和原理：

  积分球附件其实就是一个特殊的检测器，它的英文名称是IntegratingSphere；其结构示意图如图－6所示：

图－6、积分球检测器结构示意图

  从图－6中可以看到，积分球的外观确是个中空的球体，外壁由金属构成，内壁涂有扩散率很高的物质，如：

硫酸钡（BaSO4）或诗贝伦（SPEKTRON）；硫酸钡涂层的积分球价格较便宜，等效透过率的基线平坦度Tλ稍差，但反射率（Pλ）较高，可达到Pλ≥0.92；而诗贝伦涂层的积分球刚好与硫酸钡涂层的相反，它的基线平坦度Tλ更趋于平直，但反射率稍差，Pλ≥0.80。

它的内径可以做到从几十毫米～几百毫米不等；但内径越大则价格也越贵。

  沿球体的直径，对开两个圆口，一个为入光口、一个为反光口。

入光口处可以放置液体或固体样品，以做透过率测试之用；这时、反光口处则要放置由氧化铝（Al2O3）制成的副白板作为扩射元件，如图－6所示；如果需要测试固体样品的反射率，则要将样品放置在副白板处，而副白板是否仍然需要继续使用，这就要视样品的性质而定了。

如果样品完全不透明，则无需使用副白板；如果样品透明或半透明状，则一般仍需使用副白板，只是该白板要放置在样品的后面做衬底之用。

但是无论是测透射还是测反射，具有各向异性的样品光束在积分球体内进行全方位的漫反射,最后一个被平均化了的光信号被置于积分球底部（或上部）的光电倍增管接收并加以进一步的放大。

这就是积分球检测器的简单放大原理。

  这种积分球检测器的优点是克服了传统的单一使用光电倍增管作为检测器所产生的弊病，对于不同的样品光束的形状则无需再加考虑了，使光电倍增管的光电面接受的光束形状和位置几乎一致，最终使测试精度得以提高了。

图－6只是积分球结构和原理的示意图；实际上的积分球需要开两组窗口，每组两个光口，一个入光口，一个反光口，共四个光口。

两组窗口可以互为垂直，也可以互为平行；一组窗口作为样品光束用，另一组为参比光束用。

下面介绍实际的积分球的结构和用法。

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积分球 光电倍增管 网络原创 原创大赛 作品 

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7．积分球检测器的实际应用：

  现在将一个内直径为Φ60mm的积分球的实例照片和光路图作为说明之用。

图－7是这种积分球的外观图，图－8是光路示意图：

图－7、Φ60mm积分球外观图

图－8、积分球光路示意图

当需要测试液体样品的透过率时，比色池架安放在积分球入光口的前面，并且可以放置10×10,10×20,10×30,10×40四种比色池子，另外也可以选择安放由2～4只10×10规格的比色池串接的池组；此时，样品测的反光口处只能安放副白板作为扩散用。

这种测试方式见图－9所示：

图－9、测试液体样品的透过率

  当要进行固体样品的透过率的测试时，需将比色池架取掉，此时在样品光束入口处可以放置厚度小于50mm的固体样品。

这种测试方式见图－10所示：

图－10、测试固体样品的透过率

  当要进行固体样品的透过率的测试时，需要将样品放置在样品侧的反光口处以进行漫反射的测量。

图－11所展示的照片为对不透明的固体样品进行漫反射的测量状态：

图－11、测试固体样品的反射率

8．其他类型的积分球:

  在某些专用的分光光度计上，例如可以检测光学器件的分光光度计，只能使用积分球检测器。

此类仪器为了适应测试体积大的光学样品（例如照相机变焦镜头），故样品仓设计的很宽敞，因此所测样品无需放置在积分球附近。

这种积分球外观如图－12所示：

图－12、专用积分球

目前在荧光分光光度计上，对材料领域中的固体样品、粉末样品做荧光量子产率的测定正在逐步被广泛使用。

鉴于此、荧光用的积分球也问世了，图－13所示的照片正是这种积分球的外观图：

图－13、荧光用积分球

此外还有一种内径为Φ150mm的大型积分球，可用于高精度色彩分析；这种积分球的两组窗口不是互为垂直方向，而是互为平行方向；见图－14所示：

图－14、Φ150mm的大型积分球外观图