分光色差仪中的积分球是一种重要的光学元件，其原理和作用对于准确测量颜色具有重要意义。本文将详细介绍积分球的工作原理及在分光色差仪中的应用。积分球的工作原理：积分球又称光通球，它是一个中空的金属球，内表面涂有中等灰色的高反射漫射物质，如硫酸钡或聚四氟乙烯。当光线进入积分球后，会在球壁上多次反射，然后从测量孔或光源孔射出积分球。一束光从任意的不通过球心的角度照进积分球，经过球壁的多次反射后，会从各个角度照射到样板，较终通过测量孔或光源射出积分球。测量孔是在与法线夹角成8°的位置，由一组光电管构成的探测器。积分球在光生物安全测试中也有应用，评估光源对生物组织的潜在影响。Spectra-CT 色温可调积分球UV波段
测量方法：不同于分布光度计的测量方式，积分球采用了相对比较法。在实际测量中，所得到的数据是通过与标准灯的比较计算而来的。因此，在进行实际测量之前，通常需要先用标准灯进行定标。定标的过程，实质上是用已知精确值的灯具来帮助设备建立标准，以便后续与实际测量值进行对比。值得注意的是，即便是经过定标的设备，在使用不同的标准灯进行查验时，所得出的特性值仍可能存在误差。这些误差大致可分为两种类型：一种是固定数值误差，如图所示，图中y轴表示误差大小，我们可以观察到每个测试点所呈现的误差均为10，这便是一种固定数值误差的理想展示方式。此外，还存在另一种误差类型——百分比误差。这种误差以X±2%的形式表示，其数学含义可以简化为y=ax+b的直线方程。在理解上，我们可以将其视为一个变化量与固定值的比例关系，从而更直观地反映测量结果的偏差。通过使用1、2、3、4这四个标灯对已定标的设备进行检验，我们可以大致描绘出误差的变化趋势。这意味着在1至4标灯的光通量范围内，我们能够有效地控制误差的范围。D65光源太阳光模拟器焦平面阵列积分球内壁的微小瑕疵都可能影响测试结果，因此制造工艺极为讲究。
积分球在分光色差仪中的作用：在分光色差仪中，积分球的作用非常重要。首先，它可以消除光源本身原因造成的出射光线不均匀或者带有偏振方向。由于积分球的内部具有很多颗粒，因此可以将各个波长的光分开。其次，积分球可以确保待测光源射入分光测色仪的角度相同。在更高级的分光色差仪中，积分球与分光器搭配使用，将积分球输出的孔衔接与分光器的入射光栅前，以确保待测光源射入分光测色仪的角度相同，使测里精度再现性大幅提高。
样品本身：问题： 样品会吸收光（反射率<100%），且其放置会遮挡部分球壁。高吸收性或大尺寸样品会明显破坏球内光场平衡。优化： 使用尽可能小的样品，选择低吸收性的背衬或样品杯。测量时需用已知反射率的标准板（如>99%的PTFE）进行校准以补偿样品引入的扰动。球体尺寸：大球： 端口/挡板/样品等对球内总表面积的相对占比更小，对均匀性的相对扰动更小，均匀性更好。但信号较弱（光通量密度低）。小球： 信号强，但端口等附件的影响更明显，均匀性相对较差。支撑结构与内部物体：任何伸入球腔内部的物体（样品架、支架、线缆）都会吸收和散射光，破坏均匀性。优化： 设计极简支撑，使用细线缆，物体表面涂覆高反射涂层。积分球在植物生长灯测试中用于分析光合有效辐射（PAR）参数。
在颜色测量仪器中，积分球具有以下两方面功能：1.光接收器：被测光经积分球上的小孔进入球内，在内壁上设置一个或多个探测器。由光探测器输出的光电流与积分球内壁的光照度成正比，也就是与进入积分球的光通量成正比。这样，就可以根据输出光电流的变化，得知进入积分球的光通量变化。2.均匀照亮的物面：在积分球内壁上与出光孔对称且均匀地放置几个灯泡（通常有四个或六个）。由灯泡发出的光经内壁多次漫反射而形成一个均匀照亮的发光球面，用它可作为被测光学系统的、亮度均匀的、大视场的物面（光学系统入瞳与出光孔基本重合）。该积分球用于照相物镜的渐晕系数和像面照度均匀性的测量。积分球测试数据可用于优化灯具设计，提高光效和均匀性。Spectra-FT精细可调光谱辐射定标传感器
积分球在光学传感器校准中也发挥着重要作用，确保传感器准确响应。Spectra-CT 色温可调积分球UV波段
历史发展：光学是一门有悠久历史的学科，它的发展史可追溯到2000多年前。人类对光的研究，较初主要是试图回答“人怎么能看见周围的物体？”之类问题。约在公元前400多年(先秦时代)，中国的《墨经》中记录了世界上较早的光学知识。它有八条关于光学的记载，叙述影的定义和生成，光的直线传播性和小孔成像，并且以严谨的文字讨论了在平面镜、凹球面镜和凸球面镜中物和像的关系。使用直流电源时，应确保稳流模式下电流和电压的稳定调节。由于直流电源自带的电压表和电流表可能未经计量，因此需要外接功率计来监控电参数的准确性。若查验结果显示光通量在设备声明的不确定度范围内，则设备可判定为合格并直接投入使用；否则，需进行定标校准。Spectra-CT 色温可调积分球UV波段
