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積分球之所以被廣泛運用,,在本質上是因為其混光特性,。當光束進入積分球時,,在多次漫反射后成為理想的漫射源,。這可以消除樣品的不均勻性和探測器受光面的不均勻性造成的影響。此外,,積分球是理想的消偏振元件,,從而消除了測量中偏振的影響。
積分球通常由金屬制成內部空心球,。球體的內表面均勻地噴涂有朗伯漫射特性的材料層,。涂層也應是光譜選擇性小和高反射率。在實際中,,通常使用氧化鎂,、硫酸鋇或聚四氟乙烯(Halon)等。它們的光譜反射率在可見光和近紅外波段相當平坦,。對于遠紅外其涂料,則使用硫,,其在3μm~12μm 的平均反射比高達0.94 , 只在11.2μm 處有一吸收帶,。
當一束輻通量進入理想的積分球時,除了投射面外,,球內表面上的任何點的照度(包括球開口處的球面照度)只不過是球的幾何形狀,、涂層的漫反射比、輻通量的函數(shù),,和位置沒有關系,。