적분구 (Integrating Sphere)
쉽게 풀면
적분구는 안쪽 벽을 빛을 고르게 되튕기는 흰 재료로 칠한 속이 빈 공입니다. 안에서 빛이 나거나 들어오면 벽에 수없이 반사되며 고르게 퍼지고, 구의 한쪽에 난 작은 창에서 검출기가 그 세기를 잽니다. 빛이 어느 방향으로 나가든 결국 모이기 때문에 방향에 상관없이 총량을 잴 수 있습니다. 전구가 뿜는 빛의 총량이나, 가루 시료가 되반사하는 빛을 잴 때 꼭 필요합니다.
왜 중요한가
보통의 검출기는 정면으로 오는 빛만 재기 때문에, 사방으로 흩어지는 빛을 놓쳐 값이 과소평가됩니다. 적분구는 이 문제를 구조적으로 해결해 조명기구의 총광속 측정, 불투명 시료의 반사율 측정, 태양전지 효율 평가 같은 표준 시험의 필수 장치가 되었습니다. 시료 표면이 거칠거나 불균일해도 안정된 값을 얻게 해 준다는 점이 특히 유용합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
투명한 용액이 아니라 빛을 흩뜨리는 고체 시료를 재기 위해 적분구를 붙였다는 뜻입니다.
조금 더 깊게 보면
내부 코팅재로는 반사율이 매우 높고 파장에 따라 고르게 반사하는 황산바륨이나 불소수지 계열이 쓰입니다. 검출기가 광원의 빛을 직접 보지 않도록 가림막을 두는 것이 설계의 핵심이며, 이것이 없으면 여러 번 반사된 빛만 재야 한다는 원리가 깨집니다. 창과 시료가 차지하는 면적이 커질수록 벽의 유효 반사율이 낮아져 오차가 생기므로, 개구부 면적은 전체 내부 표면의 몇 퍼센트 이내로 제한합니다. 코팅이 오염되거나 누렇게 변하면 반사율이 떨어지므로 주기적인 점검이 필요합니다.
주의할 점
분광광도계의 기본 구성과는 별개의 부속입니다. 일반 분광광도계는 시료를 곧게 통과한 빛만 재기 때문에 투명한 용액에 적합하고, 빛을 흩뜨리는 고체나 탁한 시료를 잴 때 적분구를 추가로 장착합니다.