Интегрирующие сферы: принцип работы, конфигурации и решения от АО «ЛЛС»

Интегрирующие сферы – это инструмент для измерения фотометрических свойств излучения. Благодаря сферической форме и внутреннему покрытию с высоким коэффициентом отражения за счет многократного отражения внутри сферы создается равномерная освещенность. Часть излучения детектируется фотоприемником, и с помощью коэффициента усиления M определяется полный поток излучения. Коэффициент усиления M определяется как:

,

ρ – коэффициент отражения покрытия, f – доля площади отверстий

Интегрирующие сферы могут поставляться как в комплекте с приемником излучения, так и использоваться как отдельный аксессуар. Стандартная сфера имеет следующую конфигурацию: 

Корпус сферы изготавливается из металла, диаметр сферы может составлять 50 – 2000 мм. На внутреннюю поверхность наносится покрытие с высоким коэффициентом отражения, обычно используется PTFE для работы в видимом диапазоне или золотое покрытие для ИК диапазона. Внутри сферы устанавливается рассеивающая перегородка, которая защищает приемник от попадания прямого излучения. В качестве приемника излучения может быть спектрометр, детектор мощности или другое измерительное оборудование. Образец может быть установлен либо на входном порте, либо напротив него с противоположной стороны. Однако, конфигурация сферы, способ установки образца, место перегородки может отличаться в зависимости от применения.

Одна из основных областей применения сфер – измерение фотометрических свойств лазерного излучения. Интегрирующие сферы позволяют работать как с излучением с большими углами расходимости, так и с коллимированными пучками. Коллимированное излучение при попадании на защитный барьер рассеивается, создавая равную освещенность внутри сферы, вследствие чего на приемник попадает рассеянное излучения, что позволяет предотвратить повреждение измерительных приборов.

Конфигурации сфер для измерения коллимированного (слева) и расходящегося излучения (справа)

Одно из других возможных применений интегрирующих сфер – измерение оптические свойств (пропускание, отражение) оптических материалов, растворов и других образцов. Например, кювета с раствором или другой образец устанавливается напротив входной апертуры. При прохождении излучения через образец излучения собирается внутри сфер и детектируется. Сравнивая с референсным сигналом, измеренном при 100% пропускании, можно измерить пропускание исследуемого образца.

Измерение 100% пропускания без образца (слева) и измерение пропускания образца (справа)

Измерение пропускания/отражения при установке образца по центру

Компания АО «ЛЛС» поставляет устройства известных брендов, таких как Ophir и Thorlabs, а также готова предложить их аналоги китайского производства. В линейке продукции многих производителей сферы представлены в стандартной конфигурации, например, в комплекте с детектором мощности. Помимо этого сферы могут быть кастомизированы и изготовлены на заказ, исходя из применения и целей заказчика. Например, сфера может быть изготовлена: 

• любого диаметра: от 50 до 2000 мм
• с необходимым размером входного порта 
• с портами для подключения спектрометра, детектора мощности и другого измерительного оборудования 
• с водяным охлаждением для высокомощного применения 

АО «ЛЛС» предлагает наиболее выгодные условия поставки продукции и полную техническую поддержку. Получить дополнительную информацию вы можете, обратившись в нашу компанию.

Автор статьи: Пестерева Анна, инженер группы по волоконным системам 

Анонсы статей, мероприятий и еще больше научно-познавательного контента по ссылке в нашем Telegram-канале.