Optik Laboratuvarları

TÜBİTAK UME OPTİK LABORATUVARI

TÜBİTAK UME Optik Laboratuvarı, bilimsel metroloji alanında temel olarak beş alt birimde çalışmalarını sürdürmektedir. Bu birimler; Dedektör Radyometri, Fotometri, Spektrofotometri, Fiber Optik ve Fotovoltaik birimi olarak adlandırılmaktadır. Optik Laboratuvarında gerçekleştirilen faaliyetler:

• Dedektör Radyometri alanında; elektromanyetik tayfta optik bölge olarak adlandırılan morötesi (UV), görünür (VIS) ve kızılaltı (IR) aralığını kapsayan bölgelerdeki ışıma kaynaklarının ve detektörlerin karakterizasyonları ve birincil seviye metrolojik izlenebilirliğe sahip kalibrasyonları,
• Fotometri alanında; elektromanyetik tayfın görünür bölge aralığındaki tüm çeşit ışık kaynaklarının ve ölçüm cihazlarının karakterizasyonları ve birincil seviye metrolojik izlenebilirliğe sahip kalibrasyonları,
• Spektrofotometrik alanda malzemelerin yansıtma, geçirgenlik, renk ve parlaklık gibi fiziksel özelliklerinin karakterizasyonları ve ölçüm cihazlarının/referansların birincil seviye metrolojik izlenebilirliğe sahip kalibrasyonları,
• Fiber optik alanda; tek modlu fiber optik kabloların telekomünikasyon dalgaboylarında güç, kayıp ve uzunluk karakterizasyonları ve bu amaç için kullanılan ölçüm cihazlarının/referansların birincil seviye metrolojik izlenebilirliğe sahip kalibrasyonları 
• Fotovoltaik alanında kristal silisyum ve ince film tabanlı karasal fotovoltaik güneş enerji panellerin IEC 61215-2 ve IEC 61730-2 standartlarında belirtilen performans ve güvenlik testlerinin yapıldığı sistemlerin kalibrasyonlarına yönelik ulusal referans standartlarının oluşturulması ve bu amaç için kullanılan ölçüm cihazlarının/referansların birincil seviye metrolojik izlenebilirliğe sahip kalibrasyonları

Optik Laboratuvarı ayrıca, optik ölçümler konusunda sahip olduğu bilgi ve teknoloji altyapısını, geliştirilen birçok işbirliği programı ile ülke sanayisinin hizmetine sunmaktadır. Teknolojik gelişmelere paralel olarak ülke içerisinde ortaya çıkabilecek potansiyel ölçüm taleplerini karşılamaya yönelik Ar-Ge çalışmaları ile sistemlerini sürekli olarak iyileştirerek yenileme faaliyetlerini yapmaktadır.

TÜBİTAK UME Optik Laboratuvarının Dedektör Radyometri, Fotometri, Spektrofotometri, Fiber Optik ve Fotovoltaik birimlerinde yapılan çalışmalar detaylı bir şekilde aşağıda belirtilmiştir.

DEDEKTÖR RADYOMETRİ LABORATUVARI

Radyometri, “radyasyon” ve “metre” kelimelerinden oluşmakta ve ışımanın algılanması ve ölçülmesi anlamına gelmektedir. Elektromanyetik tayfın optik bölgesindeki (UV, VIS, IR) ışıma kaynakları ve ölçümlerde kullanılan dedektörlere yönelik çalışmalar radyometri konusu altında ele alınmaktadır. Işık kaynaklarının tayfsal ışıması, ışınım düzeyi, optik güç seviyesi, ;  dedektörlerin iç ve dış kuantum verimliliği, tayfsal duyarlılığı, dinamik aralığı, yüzey homojenliği bu alt laboratuvarda incelenmektedir. Dedektör Radyometri bölümünde sağlanabilen ölçüm büyüklükleri; optik güç (W), ışıma (W/(sr.m²)), ışınım düzeyi (W/m²), optik güç duyarlılığı (A/W), ışınım düzeyi duyarlılığı (A/(W/m²)) ve enerji (W.s)’dir. Tüm bu birimlerin izlenebilirlikleri, optik radyometride en temel ölçüm birimi olan optik güç (W) biriminin birincil seviye Düşük Sıcaklık Radyometre sistemine karşı kalibre edilmesi ile sağlanmaktadır.

Dedektör Radyometri Biriminde Verilen Kalibrasyon Hizmetleri:

• Kaynakların tayfsal Işınım Düzeyi Ölçümleri (W/(m²nm))
• Dedektörlerin tayfsal Işınım Düzeyi Duyarlılığı Ölçümleri (A/(W/(m²nm)))
• Kaynakların tayfsal Işıma Ölçümleri (W/(sr.m²nm))
• Kaynakların tayfsal Işıma Duyarlılığı Ölçümleri (A/(W/(sr.m²nm)))
• Lazer Optik Güç ve Enerji Ölçerlerin Tayfsal Duyarlılık Faktörü
• Dedektörlerin Tayfsal Optik Güç Duyarlılık Ölçümleri (A/(Wnm))

FOTOMETRİ LABORATUVARI

Fotometri, insan gözünün algılama aralığı olan ve görünür bölge olarak adlandırılan 380 nm - 780 nm dalgaboyu aralığındaki ışığa dayalı ölçümleri kapsayan bir bilim dalıdır. Bu bölümde, uluslararası yedi temel ölçüm biriminden biri olan ışık şiddeti birimi kandela (cd) temel alınmaktadır. Kandela, güncel tanımına uygun olarak dedektör radyometredeki birincil seviye ölçüm standardına izlenebilir olarak gerçekleştirilmektedir. Bunu gerçekleştirirken bir ışık kaynağının insan gözü üzerinde algılanabilen bir etki yaratabilmesi (efficacy) için uygun filtreden geçen ışığın yarattığı Radyometride ölçülen ışınım akısı (Watt) ile Fotometrideki Işık akısı (lümen) arasında dönüşüm katsayısı olarak kullanılan ve “Luminous Efficacy” olarak adlandırılan bir katsayı (Kcd= 683 lm/W) kullanılmaktadır.

Görünür bölgedeki ışık kaynakları ve bu ışık kaynaklarının fotometrik ölçümlerinde kullanılan dedektörlerin karakterizasyonları fotometri laboratuarında gerçekleştirilir. Görünür bölge hem radyometrinin hem de fotometrinin çalışma alanını kapsamaktadır. Aralarındaki fark, radyometri bu bölgedeki ışığın gücünün tayfsal ve uzaysal dağılımını karakterize eder iken fotometri ışığın insan gözü veya insan gözüyle aynı duyarlılığa sahip sensörler ile etkileşimini incelemektedir. Görünür bölgedeki ışığı (fotonu) fotometrik olarak ölçmek için kullanılan dedektörlere fotometre başlıkları veya fotometreler denir. Bu dedektörler görünür bölgedeki ışığı algılayabilen ve silikon fotodiyottan ve insan gözünün algılayabildiği fonksiyona eşdeğer olan standartlaştırılmış V-lambda filtresinden oluşmaktadır.

Fotometri  bölümünde sağlanabilen ölçüm büyüklükleri; ışık akısı (lm), ışık şiddeti (cd ) aydınlık düzeyi (lx) ve parıltı (cd/m²)’dır. Tüm bu birimlerin izlenebilirlikleri, dedektör radyometri bölümünde kullanılan birincil seviye Düşük Sıcaklık Radyometre sistemine karşı kalibre edilen fotometre başlıkları üzerinden sağlanmaktadır.  

Kandelanın Yeni Tanımı

SI birimlerinin evrensel sabitlere bağlanması amacıyla yapılan Kandelanın (cd)  yeni tanımı, Kandelanın (cd) gerçekleştirilmesinde ve izlenebilirliğinde herhangi bir değişiklik getirmemektedir. Dedektör Radyometrideki birincil seviye ölçüm standardı (Birincil seviye Düşük Sıcaklık Radyometresi) ile elde edilen Radyometrik ölçeklerin Fotometrideki ölçeklere aktarılmasında kullanılan K_cd =683 lm/W dönüşüm katsayısı değer olarak aynı fakat sadece (∆n_Cs)² (sezyum atomu geçiş frekansı), h (plank sabiti) ve K_cd (ışık etkisi) sabitleri cinsinden ifade edilmiştir.

Fotometri Biriminde Verilen Kalibrasyon Hizmetleri:

• Işık Akısı Ölçümleri (Tungsten Lambalar, 2856 K), (lm)
• Işık Şiddeti Ölçümleri (cd)
• Işık Kaynaklarının Renk Koordinatları Ölçümleri (CIE-xy, CIE-u'v')
• Işık Kaynaklarının Renk Sıcaklığı Ölçümleri (K)
• Parıltı Duyarlılığı Ölçümleri (cd/m2)
• Parıltı Ölçümleri (cd/m2)
• Aydınlık Düzeyi (Lüksmetre) (lx) 
• Işıksal Duyarlılık (Fotometre Başlığı) (A/lx)
• Işıksal Etki (Flaş Kaynağı, lx∙s )

SPEKTROFOTOMETRİ LABORATUVARI

Sektrofotometri, malzemelerin tayfsal yansıtma, geçirgenlik, soğurma, renk ve parlaklık gibi fiziksel özelliklerinin nicel olarak belirlenmesine yönelik yapılan çalışmaları içeren bir bilim dalıdır. Elektromanyetik tayfın optik bölgesinde bulunan morötesi (UV), görünür (VIS) ve kızılaltı (IR) bölgelerindeki ölçümleri kapsayan Spektrofotometrinin fizik, malzeme bilimi, kimya, biyokimya ve moleküler biyoloji gibi çeşitli bilimsel alanlarda geniş kullanım alanları bulunmaktadır.

Spektrofotometride malzemelerin geçirgenlik, yansıtma, soğurma gibi ölçümlerini tayfsal olarak gerçekleştirmek; renk ve parlaklık gibi özelliklerini belirlemek için çeşitli spektrofotometrik ölçüm teknikleri kullanılmaktadır. Bu teknikler, temel olarak malzemenin geometrik özellikleri ve yüzey yapısına bağlı olarak spektrometre ile birlikte kullanılan aksesuar ve referans standartlarından oluşmaktadır.

Dolayısıyla spektrofotometrideki ölçümlerin doğrulukları için hem dalgaboyu hemde ölçülen yansıtma, geçirgenlik, soğurma gibi parametrenin  doğrulukları gerekmektedir.  Dalgaboyu doğruluğu düşük basınçlı soygaz lambaları ile; yansıtma, geçirgenlik ve soğurma gibi parametrenin  doğrulukları mutlak düzgün/dağınık yansıtma/geçirgenlik ölçüm sistemlerine izlenebilir olarak gerçekleştirlen referans standartları ile sağlanmaktadır. Renk ve parlaklık standartları ise düzgün ve dağınık yansıtma refaranslarından türetilerek elde edilmektedir.

Spektrofotometri Biriminde Verilen Kalibrasyon Hizmetleri:

• Spektrofotometre (UV/VIS) Kalibrasyonları
• Işık Kaynaklarının Dalgaboyu Ölçümleri
• Tayfsal Düzgün Geçirgenlik Ölçümleri (250 nm - 2500 nm)
• Toplam Geçirgenlik Ölçümleri (250 nm- 2500 nm)
• Tayfsal Düzgün Yansıtma Ölçümleri (250 nm- 2500 nm)
• Tayfsal Dağınık Yansıtma Ölçümleri(250 nm- 2500 nm)
• Renk  Plakası Ölçümleri (CIEXYZ, CIExy, CIELAB,  ΔE) (standart ölçüm koşulları: d:8°, d:0° ve 0°:45° ve standart gözlem koşulları: 2° ve 10°)
• Renk Ölçer Ölçümleri (DE) (standart ölçüm koşulları:  0°:45° ve d:8°)
• Parlaklık Ölçümleri (Parlaklık / Gloss Plakası) (Standart açılar: 20°, 60° ve 85°)

FİBER OPTİK LABORATUVARI

Fiberoptik bölümünde; telekomünikasyon, güvenlik, haberleşme, yayın teknolojilerinde ve uygulamalarında önemli bir yer tutan tek modlu fiber optik kabloların ölçümlerinde kullanılan fiberoptik güç ölçerin, sensörlerin, zayıflatıcı ve OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) cihazlarının ölçüm ve kalibrasyonlarına yönelik çalışmalar yapılmaktadır. Bu birimde kullanılan fiber optik güç (W) ve zayıflatma (dB) referans standartlarının izlenebilirlikleri Dedektör Radyomeri birimindeki optik güç ölçeğine izlenebilir olan InGaAs sensörlü küre radyometresi ile kayıp (dB/km) ve uzunluk (m) ölçümlerinde kullanılan OTDR’ın kayıp ve uzunluk izlenebilirlikleri TÜBİTAK UME zaman ve frekans birimine izlenebilir olan fiber optik zayıflatma ve tekrarlı geciktirme hattı ile sağlanmaktadır. OTDR cihazlarının kalibrasyon kalibrasyon hizmetleri IEC 61746 standardına, fiber optik güç ölçerlerin kalibrasyon hizmetleri ise IEC 61315 standardına göre gerçekleştrilmektedir.

Fiber Optik Biriminde Verilen Kalibrasyon Hizmetleri:

• Fiber Optik Güç Ölçer Ölçümleri (Güç Metre), (1310 nm, 1550 nm)
• Fiber Optik Zayıflatıcı Ölçümleri(Zayıflatıcı), (1310 nm, 1550 nm)
• OTDR Cihazların Mesafe ve Zayıflatma Ölçümleri (1310 nm, 1550 nm)

FOTOVOLTAİK  LABORATUVARI

TÜBİTAK UME bünyesinde kurulan ve TÜRKAK tarafından akredite edilen Fotovoltaik Laboratuvarında kristal silisyum ve ince film tabanlı karasal fotovoltaik  panellerin IEC 61215-2 ve IEC 61730-2 standartlarına uygun olarak performans ve güvenlik testleri gerçekleştirilebilmektedir. Ayrıca TS/EN/ISO 17025 standardına uygun sertifika hizmetleri verilebilmektedir. Test ölçümlerinde kullanılacak olan sistemlerin kalibrasyonları, doğrulukları uluslararası karşılaştırmalar ile sağlanan TÜBİTAK UME’nin birincil seviye referans standartları ile gerçekleştirilmektedir.

Fotovoltaik Biriminde Verilen Kalibrasyon/Deney Hizmetleri: