Ulbrichtkugel

Bei Verwendung des Kugelphotometers nach Ulbricht, der Ulbrichtkugel (UK), auch Integralphotometer genannt, ist ein schnelles meßtechnisches Verfahren gegeben.^3.5

Die UK ist eine Sphäre (hohle Kugel) mit einem Durchmesser von etwa 0,03...3m. Diese ist innen mit einer homogenen, vollkommen gestreut reflektierenden Oberfläche versehen.^3.6 Als Pigment für den visuellen Bereich haben sich Magnesiumoxid sowie Bariumsulfat (Barytweiß) bewährt. Für Wellenlängen, die deutlich über den visuellen Bereich hinausgehen, werden z.B. PTFE oder Goldbeschichtungen verwendet. In einem kleinen Meßfenster ist ein Luxmeter angebracht . Mit einem Abschatter (Durchmesser=1/3 Kugeldurchmesser, Abstand zum Meßfenster 1/6 Kugeldurchmesser) wird das Luxmeter gegen direkte Anstrahlung geschützt (vgl. Bild 3.1).

Bild 3.1: Ulbrichtkugeln

Mit dieser Geometrie wird der Sensor im Bereich von $\pm45^{\circ}\,\hat{=}0,102$sr vom Abschatter bestrahlt, im restlichen Raumwinkel von $2\pi-0,102=6,181$sr von der Kugelwand. Durch die $\cos$-Bewertung wird der Anteil in den 0,102sr aber stärker als mit $0,102/2/\pi\hat{=}1,6\,$% gewertet. Die zu vermessende Lichtquelle wird in die UK eingebracht. Der Lichtstrom ergibt sich aus:

$$\Phi_{\mbox{\footnotesize L}}= A_{\mbox{\footnotesize H}}\frac{1-\varrho}{\varrho}{\overline E}_{\mbox{\footnotesize ind}}$$ (3.9)

Mit dem Reflexionsgrad $\varrho$, der Oberfläche $A_{\mbox{\footnotesize H}}$ und der gemittelten, indirekten Beleuchtungsstärke ${\overline E}_{\mbox{\footnotesize ind}}$. Um Abweichungen zwischen den theoretischen Eigenschaften und der praktischen Ausführung kompensieren zu können wird eine bekannte Lichtquelle eingeführt, mit der die Kugel kalibriert wird. Mit dem so gewonnen Faktor $C_{\mbox{\footnotesize K}}$ ist eine schnelle Auswertungsmöglichkeit gegeben.

$$\Phi_{\mbox{\footnotesize L}}=C_{\mbox{\footnotesize K}}{\overline E}_{\mbox{\footnotesize ind}}$$ (3.10)

Näheres ist z.B. in der DIN5032 und [He94] erwähnt. Auch haben einige Hersteller, z.B. GigaHertz-Optik oder L.O.T.-Oriel, weiterführende Kataloge mit genaueren Daten und Anwendungen bzw. Abwandlungen für spezielle Meßaufgaben.

Die Fehler sind mit ca. 4% meist relativ klein, lediglich eine Abweichung in der Spektralverteilung zwischen Kalibrier- und Meßquelle und spektral abhängige Streu-/ Adsorbtionsgrade führen zu bis zu 10% Fehler [He94].

Zu den hier verwendeten Ulbrichtkugeln siehe Seite ff.