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Ulbrichtkugeln

Im Innern von Ulbrichtkugeln wird Licht vielfach diffus gestreut. Damit können gleichmäßige Lichtquellen hergestellt werden und auch Licht aus einstrahlenden Lichtquellen richtungsunabhängig gemessen werden.

Anwendungen:
  

  • gleichmäßig abstrahlende Lichtquellen
    Die perfekt gleichmässig abstrahlenden homogenen Lichtquellen können z.B. zur Kalibrierung von Flächen- oder Zeilendetektoren, sowie zu Streulichtmessungen als Leuchtdichte- bzw. Strahldichtestandard verwendet werden. Die mögliche Lichtaustrittsfläche ist von der Größe der Ulbrichtkugel abhängig. Die Lichtintensität, sowie optional die Farbe, kann in einem weiten Bereich eingestellt werden. Je nach Anforderung sind eine oder mehrere Lichtquellen entweder in Satellitenkugeln untergebracht oder über Schatter in der Hauptkugel gegenüber direkter Beleuchtung des Austrittsports abgeschirmt.


 

  • Photo- / Radiometer 

    für Licht- und Bestrahlungsmessungen, spektrale Bewertung, etc. 

    Hier wird beispielsweise eine Lampe innerhalb einer Kugel untersucht;  ein an der Kugelwand angeschlossenes Photometer oder Radiometer misst den Lichtstrom. Der Vergleich des Lichtstroms eines kalibrierten Standards mit dem Prüfling ergibt die gewünschten Werte. Ist ein Spektrometer angeschlossen, kann außerdem das Lichtspektrum gemessen werden.


  • Reflexions- und Transmissionsmessungen als Spektralphotometer

    Radiometrische oder spektrale Messung der Transmission oder Reflexion von diffusen Materialien nach DIN 5036
    Entweder wird eine Probe durchstrahlt oder das gesamte reflektierte Licht einer Probe in einer Kugel gesammelt und analysiert. Praktisch jede Probe hat eine mehr oder weniger stark streuende Transmission, sehr viele Proben reflektieren diffus. Eine Ulbrichtkugel stellt die einzige Möglichkeit dar, die Gesamttransmission bzw. -reflexion zu bestimmen. Die Reflektivität der Probe wird mit einem kalibrierten Normal verglichen, die Transmission einmal mit, einmal ohne Probe bestimmt und differenziert. Je nach Anforderung konzipieren wir Kugeln in Einstrahl- oder Zweistrahlaufbau (mit Referenzstrahl), mit 8°-Geometrie unter Ein- oder Ausschluss des gerichteten Anteils. Optional kann die Probe unter verschiedenen Einfallswinkeln analysiert werden. Die Messergebnisse können potometrisch, radiometrisch oder spektral ausgewertet werden. 


  • Als Farbphotometer für Farbmessungen
    Die gesamte Strahlung wird mit einer Ulbrichtkugel gesammelt und mit einem angeschlossenen Spektrometer gemessen und farbspezifisch ausgewertet. Dabei können wir kundenspezifisch auf die verschiedenen Anwendungen (Autolackierungen, Zahnmedizin etc.) eingehen. Auch in der Beleuchtungstechnik hat die Wiedergabe von Körperfarben durch die Entwicklung moderner Lichtquellen besondere Bedeutung erlangt. Die spektrale Messung mit unseren Messgeräten und damit die praktische Bewertung der Farbwiedergabe spielt auch in der Innenraum- und Außenbeleuchtung eine große Rolle.

 

Reflexionsdiagramm:

 

 

Beschichtungsarten:

 

 

Zur Beschichtung unserer Ulbrichtkugeln werden reflektierende Materialien verwendet, die sehr gute Lambert'sche Eigenschaften aufweisen, spektral aselektiv reflektieren und hinreichend stabil sind. Für alle Beschichtungen wird nur hochreines, ausgesuchtes Material ohne Eigenstrahlung und frei von Lumineszenz mit hoher Reflektivität verwendet. 

 

 

Von der Vielzahl möglicher Materialien werden heute hauptsächlich drei verwendet:

 

 

 

 

  • Beschichtung auf Bariumsulfatbasis (BaSO4)
    Die BaSO4-Beschichtung ist preiswert und gut geeignet für den gesamten sichtbaren Spektralbereich, aber auch darüber hinaus, wenn man den entsprechenden Spektralverlauf der Reflexionskurven beachtet. Unser spezieller Photometer-Decklack lässt sich auf nahezu alle Substrate aufbringen. 
     
    Der Lackaufbau besteht aus insgesamt 8 Schichten. Dadurch wird eine nahezu perfekte diffuse und wellenlängenunabhängige Reflexion im angegebenen Spektralbereich gewährleistet. Eine eventuell notwendige Reinigung kann mit weichen Pinseln oder Bürsten durchgeführt werden. 
     
    Spektralbereich:  300 - 1300 nm 
     
    Reflexion:  > 98% 
     
    mögliche Größen: 10 - 3000 mm Innendurchmesser 
    Bis 250 mm Innendurchmesser werden die Kugeln aus Vollaluminium gefräst, darüber werden gedrückte Halbschalen aus Weichaluminium verwendet. 
    Unser spritzfähig eingestellter "Photometer - Decklack" ist ideal geeignet zur Beschichtung von Ulbrichtkugeln, Reflexionsnormalen und anderen Anwendungen im Wellenlängenbereich von 200 nm bis 2500 nm. 

  • Ulbrichtkugeln aus optischem PTFE
    Das optische PTFE reflektiert optimal durchgängig von 180 nm bis über 2500 nm. Es ist damit insbesondere auch für Anwendungen im ultravioletten Spektralbereich geeignet. Das optische PTFE wird in einem speziellen Prozess gesintert um seine diffusen Eigenschaften zu erhalten. Es benötigt eine Mindestdicke von 6 mm. Je nach Größe werden die Ulbrichtkugeln aus Vollmaterial gefräst oder es wird die Innenfläche einer Kugel aus Metall mit optischem PTFE ausgekleidet. 
    Spektralbereich:  180 - 2500 nm 
    Reflexion: > 99% 
    mögliche Größen:  10 - 500 mm

  • Innenbeschichtung mit Gold  

    Ab Wellenlängen >1000 nm kann eine Goldbeschichtung verwendet werden. Je nach Anwendung und erforderlicher diffuser Streuwirkung wird die Goldschicht galvanisch oder mit Vakuumbedampfung aufgetragen. Das Know-how liegt in der Reproduzierbarkeit der diffusen Eigenschaften, da der typische goldene Glanz hier gerade nicht gewünscht ist. 

    Spektralbereich:  1100 - 20 000 nm 
    Reflexion: > 96% 
    mögliche Größen:  10 - 500 mm 
    Möglich ist auch ein Einsatz außerhalb der angegebenen Spektralbereiche, wenn der entsprechende Spektralverlauf berücksichtigt wird.

 

 

  

Lambert'sche Eigenschaft:

Diese beschreibt die ideal diffuse Reflexion einer matten Fläche. Einfallendes Licht wird nach allen Richtungen gleichmäßig gestreut. Ausschließlich dadurch können absolut gleichmäßige Leuchtflächen erzeugt  und  Licht winkelunabhängig gemessen werden. Im Gegensatz dazu liefert ein guter Spiegel eine ideal gerichtete Reflexion.