TÜBİTAK UME, atomlar arası mesafeleri pikometre (metrenin trilyonda biri), geliştirdiği küçük açı üreticisi ile ürettiği 1 nanoradyan adımlardaki açıların ölçümünü de pikoradyan (radyanın trilyonda biri) hassasiyetinde; AB Çerçeve Programları Projeleri kapsamında geliştirdiği Diferansiyel Fabry-Perot İnterferometresi (DFPİ) ile gerçekleştirdi.
DFPİ’nin frekans bazlı ölçüm avantajlarından, yüksek hassasiyetli açı üreticisinin kararlı ölçümlerinden faydalanarak geliştirilen frekans bazlı açı ölçüm metodunda DFPİ nanoradyan açı ölçümleri için ilk kez kullanıldı.
2008-2011 tarihleri arasında NANOTRACE Avrupa Birliği Projesinde, nano teknoloji alanında önemli potansiyel uygulamaları bulunan, atom boyutundan 100 kat daha küçük (pikometre) hassasiyetteki yer değiştirme ölçümleri, frekans değişimi ölçme prensibine dayandırılarak yeni bir metodoloji ile gerçekleştirildi. Bu ölçümler için geliştirilen Diferansiyel Fabry-Perot İnterferometresi ile ilk uygulamalar yapıldı [1].
Bu çalışmanın devamı olarak, koordinatörlüğünü Almanya Metroloji Enstitüsü (PTB)’den Dr. Birk Andreas’ın yaptığı, TÜBİTAK UME’nin de proje ortaklarından olduğu uluslar arası 9 ortaklı “EMRP JRP SIB08 subnano-traceability of sub-nm Length Measurements Projesi” [2] kapsamında iyileştirilen TÜBİTAK UME Diferansiyel Fabry-Perot İnterferometresi ve İngiltere Metroloji Enstitüsü (NPL) tarafından geliştirilen X-ışınları interferometresi atomlar arası mesafe ölçümleri yapılarak karşılaştırıldı. TÜBİTAK UME araştırma ekibi, silikon atomları arasındaki mesafe farkına denk gelen yer değiştirme ölçümlerini pikometre doğrulukta gerçekleştirmeyi başardı.
AB Çerçeve Programları kapsamında Koordinatörlüğünü TÜBİTAK UME’den Doç. Dr. Tanfer Yandayan’ın yaptığı, uluslararası 16 ortaklı “SIB58 Angles Açı Ölçümleri Projesi” ile 2013 yılından bu yana; üst düzey bilimsel çalışmalar ve teknolojik uygulamalar için açı ölçüm metotları ve yeni nesil açı ölçüm cihazlarının geliştirilmesi çalışmaları sürdürülüyor [3].
TÜBİTAK UME’de geliştirilen ve SIB58 Angles Projesi kapsamında iyileştirilen hassas küçük açı üreticisiyle [4] elde edilen 1 nanoradyan açısal adımlar, SIB08 subnano Projesi’nde iyileştirilen Diferansiyel Fabry-Perot İnterferometresi ile frekans değişimi olarak algılandı. SIB08 subnano ve SIB58 Angles projelerinde görev alan TÜBİTAK UME proje ekiplerinin ortak çalışması sonucu geliştirilen Frekans bazlı açı ölçüm metodu, nanoradyan ve altı seviyede açı ölçümleri için kullanılan yöntemlere alternatif teşkil etmesi açısından önem taşıyor. Ölçülebilen bu değerlerin ne anlama geldiğini ifade etmek gerekirse; 1 nanoradyan açı değeri, Edirne’den Hakkari’ye gönderilecek bir füzenin 1500 km gibi bir uçuş menzilinde hedefe 1,5 mm hata ile ulaşabileceğini, pikoradyan seviyesindeki ölçüm ise; hedefe olan 1,5 mm’lik hatanın binde bir hassasiyette tespit edilebileceğini simgeliyor.
Elde edilen ve üretilen bu bilgilerin; NASA gibi kurumların uzay çalışmalarında kullandıkları ayna ve optiklerin nanoradyan seviyedeki açısal ayarlamaları, CERN gibi hızlandırıcı merkezlerinde X ışınlarının yönlendirilmesinde faydalanılan aynaların üretimi, gama ışınları kullanılarak yapılan madde yapısının incelenmesi gibi gelişen teknoloji ile ihtiyaç olarak ortaya çıkan nano ve pikoradyan seviyede açısal ölçümleri karşılayacağı öngörülüyor. Ayrıca yeni nesil açı ölçüm cihazlarının geliştirilmesi ve mevcut olanların iyileştirilmesi için nanoradyan açı metrolojisinde referans standartlara olan üst düzey talepleri karşılaması bekleniyor.
Referanslar
1. M. Celik, R. Hamid, U. Kuetgens and A. Yacoot, Picometre displacement measurements using a differential Fabry-Perot optical interferometer and an x-ray interferometer, Meas. Sci. Technol. 23, 085901 (6pp) (2012)
2. https://www.ptb.de/emrp/subnano-home.html
3. http://www.anglemetrology.com
4. Yandayan T, Ozgur B, Karaboce N, and Yaman O, "High precision small angle generator for realization of the SI unit of plane angle and calibration of high precision aucollimators" Meas. Sci. Technol. 23 (2012), 094006
