Колькі навукоўцаў-вымяральнікаў патрэбна для каліброўкі святлодыёднай лямпачкі? Для даследчыкаў з Нацыянальнага інстытута стандартаў і тэхналогій (NIST) у Злучаных Штатах гэтая лічба ўдвая меншая, чым была некалькі тыдняў таму. У чэрвені NIST пачаў прадастаўляць больш хуткія, дакладныя і працаёмкія паслугі па каліброўцы для ацэнкі яркасці святлодыёдных ліхтароў і іншых цвёрдацельных асвятляльных прыбораў. Кліентамі гэтай паслугі з'яўляюцца вытворцы святлодыёдных ліхтароў і іншыя лабараторыі каліброўкі. Напрыклад, адкалібраваная лямпа можа гарантаваць, што 60-ватная святлодыёдная лямпачка ў настольнай лямпе сапраўды эквівалентная 60-ватным лямпачкам, або гарантаваць, што пілот знішчальніка мае адпаведнае асвятленне ўзлётна-пасадачнай паласы.

Вытворцы святлодыёдаў павінны гарантаваць, што ліхтары, якія яны вырабляюць, сапраўды такія ж яркія, як і задуманы. Каб дасягнуць гэтага, адкалібруйце гэтыя лямпы з дапамогай фатометра, які з'яўляецца інструментам, які можа вымяраць яркасць на ўсіх даўжынях хваль, улічваючы натуральную адчувальнасць чалавечага вока да розных колераў. На працягу дзесяцігоддзяў фотаметрычная лабараторыя NIST задавальняла патрэбы галіны, падаючы паслугі па яркасці святлодыёдаў і фотаметрычнай каліброўцы. Гэтая паслуга прадугледжвае вымярэнне яркасці святлодыёдаў кліента і іншых цвёрдацельных лямпаў, а таксама каліброўку ўласнага фатометра кліента. Да гэтага часу лабараторыя NIST вымярала яркасць лямпаў з адносна нізкай нявызначанасцю, з памылкай ад 0,5% да 1,0%, што параўнальна з звычайнымі службамі каліброўкі.
Цяпер, дзякуючы рэканструкцыі лабараторыі, каманда NIST патроіла гэтыя нявызначанасці да 0,2% або ніжэй. Гэта дасягненне робіць новы сэрвіс па яркасці святлодыёдаў і каліброўцы фотаметра адным з лепшых у свеце. Таксама навукоўцы значна скарацілі час каліброўкі. У старых сістэмах выкананне каліброўкі для кліентаў займала б амаль цэлы дзень. Даследчык NIST Кэмеран Мілер заявіў, што большая частка працы выкарыстоўваецца для наладжвання кожнага вымярэння, замены крыніц святла або дэтэктараў, ручной праверкі адлегласці паміж імі, а затым пераналадкі абсталявання для наступнага вымярэння.
Але цяпер лабараторыя складаецца з двух аўтаматызаваных сталоў абсталявання, адзін для крыніцы святла, а другі для дэтэктара. Стол рухаецца па трэкавай сістэме і размяшчае дэтэктар на адлегласці ад 0 да 5 метраў ад святла. Адлегласць можна кантраляваць у межах 50 частак на мільён аднаго метра (мікраметра), што складае прыкладна палову шырыні чалавечага воласа. Зонг і Мілер могуць запраграмаваць сталы для перамяшчэння адзін адносна аднаго без неабходнасці пастаяннага ўмяшання чалавека. Раней гэта займала суткі, а цяпер можна выканаць за некалькі гадзін. Больш не трэба замяняць абсталяванне, усё тут і можа быць выкарыстана ў любы час, што дае даследчыкам вялікую свабоду рабіць шмат рэчаў адначасова, таму што гэта цалкам аўтаматызавана.
Вы можаце вярнуцца ў офіс, каб зрабіць іншую працу, пакуль ён працуе. Даследчыкі NIST прагназуюць, што кліенцкая база будзе пашырацца, калі лабараторыя дадала некалькі дадатковых функцый. Напрыклад, новая прылада можа калібраваць гіперспектральныя камеры, якія вымяраюць значна большую даўжыню хвалі святла, чым звычайныя камеры, якія звычайна фіксуюць толькі тры-чатыры колеры. Гіперспектральныя камеры становяцца ўсё больш папулярнымі, ад медыцынскай візуалізацыі да аналізу спадарожнікавых здымкаў Зямлі. Інфармацыя аб надвор'і і расліннасці Зямлі, атрыманая касмічнымі гіперспектральнымі камерамі, дазваляе навукоўцам прадказваць голад і паводкі, а таксама можа дапамагчы супольнасцям у планаванні дапамогі пры надзвычайных сітуацыях і стыхійных бедствах. Новая лабараторыя таксама можа палегчыць і зрабіць больш эфектыўным для даследчыкаў каліброўку дысплеяў смартфонаў, а таксама дысплеяў тэлевізараў і кампутараў.

Правільная адлегласць
Каб адкалібраваць фатометр заказчыка, навукоўцы з NIST выкарыстоўваюць шырокапалосныя крыніцы святла для асвятлення дэтэктараў, якія, па сутнасці, уяўляюць сабой белае святло з рознымі даўжынямі хваль (колерамі), і яго яркасць вельмі выразная, таму што вымярэнні праводзяцца з дапамогай стандартных фотаметраў NIST. У адрозненне ад лазераў, гэты тып белага святла некагерэнтны, што азначае, што ўсё святло розных даўжынь хваль не сінхранізавана адзін з адным. У ідэальным сцэнары, для найбольш дакладнага вымярэння, даследчыкі будуць выкарыстоўваць наладжвальныя лазеры для генерацыі святла з кантраляванай даўжынёй хвалі, так што толькі адна даўжыня хвалі святла апрамяняецца на дэтэктар адначасова. Выкарыстанне наладжвальных лазераў павялічвае стаўленне сігнал/шум вымярэння.
Аднак у мінулым наладжвальныя лазеры не маглі выкарыстоўвацца для каліброўкі фотаметраў, таму што лазеры з адной даўжынёй хвалі стваралі перашкоды такім чынам, што ў залежнасці ад выкарыстоўванай даўжыні хвалі ў сігнал дадавалі розныя шумы. У рамках удасканалення лабараторыі Zong стварыў індывідуальны дызайн фатометра, які зніжае гэты шум да нязначнага ўзроўню. Гэта дае магчымасць упершыню выкарыстоўваць наладжвальныя лазеры для каліброўкі фотаметраў з невялікімі нявызначанасцямі. Дадатковая перавага новай канструкцыі заключаецца ў тым, што яна палягчае чыстку асвятляльнага абсталявання, паколькі вытанчаная дыяфрагма цяпер абаронена за герметычным шкляным акном. Вымярэнне інтэнсіўнасці патрабуе дакладных ведаў аб тым, наколькі далёка дэтэктар знаходзіцца ад крыніцы святла.
Да гэтага часу, як і ў большасці іншых фотаметрычных лабараторый, лабараторыя NIST яшчэ не мае высокадакладнага метаду вымярэння гэтай адлегласці. Часткова гэта адбываецца таму, што адтуліна дэтэктара, праз якое збіраецца святло, занадта тонкая, каб да яе дакранацца вымяральная прылада. Звычайнае рашэнне для даследчыкаў - спачатку вымераць асветленасць крыніцы святла і асвятліць паверхню з пэўнай плошчай. Далей выкарыстоўвайце гэтую інфармацыю для вызначэння гэтых адлегласцей з дапамогай закона зваротных квадратаў, які апісвае, як інтэнсіўнасць крыніцы святла экспанентна памяншаецца з павелічэннем адлегласці. Гэта двухэтапнае вымярэнне няпроста рэалізаваць і ўносіць дадатковую нявызначанасць. З новай сістэмай каманда цяпер можа адмовіцца ад метаду адваротных квадратаў і непасрэдна вызначаць адлегласць.
У гэтым метадзе выкарыстоўваецца камера на аснове мікраскопа, пры гэтым мікраскоп знаходзіцца на століку крыніцы святла і факусуецца на маркерах становішча на століку дэтэктара. Другі мікраскоп знаходзіцца на варштаце дэтэктара і факусуецца на маркерах становішча на варштаце крыніцы святла. Вызначце адлегласць, адрэгуляваўшы апертуру дэтэктара і становішча крыніцы святла ў фокусе адпаведных мікраскопаў. Мікраскопы вельмі адчувальныя да расфакусіроўкі і могуць распазнаваць нават некалькі мікраметраў. Новае вымярэнне адлегласці таксама дазваляе даследчыкам вымяраць «сапраўдную інтэнсіўнасць» святлодыёдаў, якая з'яўляецца асобным лікам, які паказвае, што колькасць святла, выпраменьванага святлодыёдамі, не залежыць ад адлегласці.
У дадатак да гэтых новых функцый навукоўцы NIST таксама дадалі некаторыя прыборы, такія як прылада пад назвай ганіометр, якое можа паварочваць святлодыёдныя ліхтары, каб вымераць, колькі святла выпраменьваецца пад рознымі вугламі. У бліжэйшыя месяцы Мілер і Зонг спадзяюцца выкарыстоўваць спектрафатометр для новай паслугі: вымярэння ультрафіялетавага (УФ) выхаду святлодыёдаў. Патэнцыйнае прымяненне святлодыёдаў для генерацыі ультрафіялетавых прамянёў уключае апрамяненне ежы для падаўжэння тэрміну яе захоўвання, а таксама дэзінфекцыю вады і медыцынскага абсталявання. Традыцыйна камерцыйнае апраменьванне выкарыстоўвае ультрафіялетавае святло, выпраменьванае ртутнымі лямпамі.