F4积分球的基本原理是光通过采样口被积分球收集，在积分球内部经过多次反射后非常均匀地散射在积分球内部。使用积分球来测量光通量时，可使得测量结果更为可靠，积分球可降低并除去由光线地形状、发散角度、及探测器上不同位置地响应度差异所造成地测量误差。
F4积分球根据测光积分球的基本原理，使用F4涂层的积分球可以大大提高积分球的效率，通常为MgO和BaSO4的2~3倍。这有利于低透射、弱反射光信号测量，不仅可以提高测量的灵敏度，而且也大大改善了测量的信噪比。
F4积分球国内低端的主要为氧化镁(MgO)，硫酸钡(BaSO4)，较好的则有国产聚四氟乙烯悬浮树脂(F4)。F4代替常用的氧化镁(MgO)，硫酸钡(BaSO4)作积分球涂层，在0.2~2.5微米波长范围内，光谱反射比都高于MgO和BaSO4，且反射比中性好，有利于减小它对积分球非中性的影响。