积分球色差仪的积分球有什么作用？

对积分球色差仪而言，积分球是其重要的构成部件，它在很大程度上决定了色差仪的使用寿命、测量精度和长期重复性。那么，积分球色差仪的积分球有什么作用？它对仪器的测量精度有什么影响？下文为大家作了介绍，对此感兴趣的朋友不妨了解一下！

积分球色差仪积分球的作用：

积分球可降低并除去由光线的形状、发散角度、及探测器上不同位置的响应度差异所造成的测量误差，此处检测光路采用d/8度积分球，照明与观察条件为d/8方式，如下图所示。使用凸镜可降低测量时因入射光源不均匀分布或光束偏移所造成的微小误差，可以提高测量的准确度，因而在积分球的设计中使用了凸镜。由光源产生光线入射到凸镜上，经过凸镜聚焦，以8°角直射到标准色板或被测样品上，其镜面反射成分被光泽陷阱吸收，漫射照明光线被积分球搜集，由RGB颜色传感器接收。

积分球色差仪的工作原理：

积分球是一个内壁涂有白色漫反射材料（漫反射系数接近于1，常用的是氧化镁或硫酸钡）的空腔球体，内壁是良好的球面（要求与理想球面的偏差应不大于内径的0.2%）。氧化镁涂层在可见光谱范围内的光谱反射比都在99%以上，这样，进入积分球的光经过内壁涂层多次反射，在内壁上形成均匀照度。

当积分球用于颜色测量仪器时，球体会有多个开孔，结构示意图如下图。具体包括光孔，用于光源进入球体；测量孔，与被测物体紧密接触；接收器孔，在测量孔对面，一般与被测样品表面的法线呈8°夹角，用于采集物体的反射光；镜面反射孔，位于与接收器孔相对于法线对称的地方，这个孔可以关闭和打开，并放置光吸收阱，用来控制镜面反射光的采集（SPIN，Specular Included）与排除（SPEX，Specular Excluded）。

当一束辐通量为Φ（λ）的光源经光孔进入内球半径为R的积分球内，经涂层多次漫反射后，形成均匀照明。设除投射面外，其余内壁任一点M处的总照度E（λ）可用下表示：

式中：E（λ）为M点的总光谱幅照度；ρw（λ）为积分球内壁的光谱反射比；Φ（λ）为进入进入积分球的光谱辐通量；R为积分球内球半径；f为积分球开口球面面积与积分球总的内反射表面积之比。

式中，当一束辐通量进入理想积分球后，除投射面外，球内表面任意点的照度（包括球壁开口处球面上的照度）只是球的几何尺寸、涂层的漫反射比、进入球的辐通量的函数，而与位置无关。在颜色测量中，样品表面的物理状况会影响光的传播，当表面比较光滑时，样品光泽较高，镜面反射光会比较强，散射会比较弱；当表面比较粗糙时，样品光泽较低，镜面反射光会比较弱，散射会比较强。对于相同材质的样品，若只是光泽差异，在包含镜面反射状态下测量结果应该是一致的，这时其反映的是材质本身的颜色，称之为真实色；但在排除镜面反射状态下，样品间的差异会比较大，数据反映的是材质和表面物理状况的综合变化，称之为表观色。因此，积分球仪器在涂料行业，以及纺织、塑料、纸张等行业被广泛应用。

积分球对色差仪精度的影响；

积分球是一个中空的球腔，球腔上开有入孔和出孔，腔壁一般为具有漫反射性质的涂层。当积分球用于激光功率与能量测量时，被测激光束从入孔射入，经过腔壁复杂的漫反射后，一部分光被腔壁吸收，其余从入孔和出孔射出。通过特殊的设计，可使出射光能量比入射光低几个数量级，将强激光衰减，用弱光探测器测量取样出孔处的光功率、波形和能量，换算后即可得到原入射光束的相应参数。在0/d条件下当量光谱反射比（经过多次反射的综合作用结果）ρs（λ）的计算公式如下：

ρ（λ）为积分球内壁材料的光谱反射比；D为积分球内腔直径；f为积分球开口面积和总面积之比；s为样品被照射面积。

从上面的公式可以分析出，光谱反射比经过积分球后损失较大，这就大大减小了仪器的信噪比。传统的内壁材料一般是BaSO4喷涂，它容易老化和脱落，所以经过一段时间，仪器的精度会有很大变化。

积分球色差仪有哪些测量模式？

对于D/8积分球色差仪而言，一般具有两种测量模式，分别如下：

1.SCI包含镜面反射测量模式

SCI包含镜面反射光是Specular Component Include的缩写，又称SPIN，将从样本中捕获真实的颜色数据，无论表面外观如何。与您的眼睛看到没有光泽反射的杂志图片的方式类似，测量包含镜面反光效果可以抵消表面外观对颜色的影响。

如果镜面端口已关闭，则黑色陷阱会被替换为白色瓷砖或板，这包括在照明样品的过程中。如果样品有光泽，球体的这部分将直接将光泽信号发送到观察端口。

从所有可能的方向均匀照明表面为高度抛光的样品（如镜子和金属包装）或非常有质感的样品（如地毯和屋顶瓦片）创建了理想的测量环境。

2.SCE排除镜面反射测量模式

SCE排除镜面反射是Specular Component Exclude的缩写，又称SPEX，类似于您的眼睛感知颜色的方式。表面特征成为你看到的颜色的一部分。换句话说，光泽表面通常会测量比相同颜色的无光泽表面更暗。

当用SCE模式时，不是将样品反射回样品表面，而是从球体壁的那部分发出的光线直接进入黑色陷阱并从测量中消失。表面越光滑，颜色的百分比就会返回到仪器的光接收器。如果样品表面是完美的镜面（100％光泽度），则无论“真实”颜色如何，仪器都会将颜色读取为完美的黑色。