[보고서]광측정 세계 선도 연구

이동훈

광측정 세계 선도 연구
Research on Photometry and Radiometry toward World Class Laboratory 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	한국표준과학연구원 Korea Research Institute of Standards and Science
연구책임자	이동훈
참여연구자	신동주 , 박철웅 , 유용심 , 김승관 , 황지수 , 이근우 , 박성종 , 이수형 , 홍기석 , 임선도 , 정기룡 , 김봉학
보고서유형	연차보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2012-10
과제시작연도	2012
주관부처	미래창조과학부 KA
사업 관리 기관	한국표준과학연구원 Korea Research Institute of Standards and Science
등록번호	TRKO201300031660
과제고유번호	1345196036
DB 구축일자	2013-12-21
키워드	광도,복사도,복사온도,교정측정능력,소급성,불확도,국제비교Photometry,Radiometry,Radiation Thermometry,Calibration and Measurement Capability,Traceability,Uncertainty,International Comparison

초록 ▼

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
본 사업의 1단계 2차년도인 2012년에는 다음과 같은 연구 내용과 범위에 대하여 연구개발을 진행하였다.
* 파장가변 펄스레이저와 적분구를 사용한 신개념 PLUS 광원을 분광복사휘도 표준광원으로 개발하여 광도-복사도-복사온도 소급체계를 연결하는 연구를 수행
* 펄스레이저를 사용하여 자외선부터 적외선까지 넓은 영역에서 상대 분광감응도를 측정할 수 있는 기술을 세계 최초로 실현
* 위성탑제체 카메라를 교정하기 위한 분광복사휘도 표준을 확립
* 최근 환경조명과 시감 측정 분야에서 관심이 높아지고 있는 Mesopic Vision 영역에서의 분광시감효율 측정기술 개발
* 매우 미세한 빛의 양을 측정하는 광자계수 검출기의 양자효율을 측정하는 기술을 독창적인 방법으로 개발
* 초고온 levitation 환경에서 금속물질의 비열과 복사율을 측정하는 기술 개발
* 분광반사율 일차표준을 개선하고 중온 및 고온영역 복사온도 눈금의 정확도를 향상하며 표준전구 보급 체계를 개선하여 측정표준 유지 보급을 위한 능력을 향상
* 국제비교를 주관 혹은 참여하고 Peer Reveiw를 수감하는 국제적 품질보증활동 수행

Abstract ▼

Ⅲ. Contents and Scope
* Experimental linkage of the detector-based and source-based traceabilities in photometry, radiometry, and radiation thermometry by using the newly developed pulsed laser-based uniform source (PLUS)
* Realization of a novel method to use a pulsed tunable laser for measuring the normalized spectral responsivity of a detector in a wide wavelength range from UV up to IR.
* Establishment of the spectral radiance scale for calibration of satellite cameras.
* Realization of a novel method to measure the spectral luminous efficiency in the mesopic vision range.
* Realization of a novel method to measure the quantum efficiency of single photon counting devices based on a tunable optical parametric oscillator.
* Experimental measurement of specific heat and emissivity of metals in the high-temperature levitation environment.
* Improvement of measurement capability by re-establish the primary standards for spectral reflectance, by raising the accuracy of the radiation temperature scale in the middle and high temperature ranges, and by upgrading the preparation and dissemination of standard lamps.
* Activities of quality assurance such as international comparisons aand peer reviews.

목차 Contents

표지 ... 1
제출문 ... 2
보고서 요약서 ... 3
요약문 ... 4
SUMMARY ... 7
CONTENTS ... 10
목차 ... 12
제 1 장 연구과제 개요 ... 14
제 2 장 광도-복사도-복사온도 눈금연결 실험 ... 16
제 1 절 서 론 ... 16
제 2 절 PLUS 광원 ... 17
제 3 절 복사휘도온도계 LP4 ... 25
제 4 절 절대복사휘도계 ... 29
제 5 절 결 론 ... 30
제 3 장 펄스레이저 이용한 분광감응도 눈금 확립 ... 32
제 1 절 서 론 ... 32
제 2 절 실험 장치 ... 33
제 3 절 측정 방법 ... 34
제 4 절 상대 분광 감응도 측정 결과 ... 45
제 5 절 데이터 처리 개선 ... 47
제 6 절 결 론 ... 48
제 4 장 카메라 교정용 분광복사휘도 표준 확립 ... 50
제 1 절 서 론 ... 50
제 2 절 이론적 배경 및 방법 ... 50
제 3 절 표준전구 교정 장치 ... 52
제 4 절 결 론 ... 59
제 5 장 Mesopic Vision 연구 ... 61
제 1 절 서 론 ... 61
제 2 절 Mesopic Vision 시감효율 측정 ... 62
제 3 절 결 론 ... 69
제 6 장 광자계수 검출기 양자효율 측정기술 개발 ... 71
제 1 절 서 론 ... 71
제 2 절 광-주입잠금된 cw OPO 개발 ... 72
제 3 절 동시계수 측정 ... 77
제 4 절 결 론 ... 79
제 7 장 초고온 복사율 측정기술 개발 ... 80
제 1 절 서 론 ... 80
제 2 절 실험장치 및 측정 원리 ... 81
제 3 절 실험 결과 ... 86
제 4 절 결 론 ... 90
제 8 장 분광반사율 일차표준 개선 ... 92
제 1 절 서 론 ... 92
제 2 절 분광확산반사율 절대측정 시스템 구축 ... 93
제 3 절 불확도 평가 ... 96
제 4 절 분광확산반사율 눈금 비교 ... 104
제 5 절 결 론 ... 104
제 9 장 복사온도눈금 향상 ... 106
제 1 절 중온 복사온도 눈금 정확도 향상 ... 106
제 2 절 고온고정점의 복사온도 눈금 실현 ... 116
제 10 장 표준전구 보급체계 개선 ... 127
제 1 절 서 론 ... 127
제 2 절 표준전구 숙성장치 ... 127
제 3 절 표준전구 숙성 결과 ... 130
제 4 절 결 론 ... 132
제 11 장 품질보증활동 ... 133
제 1 절 국제비교 ... 133
제 2 절 Peer Review ... 137

표/그림 (103)

표 광측정 세계 선도 사업 2012년도(1단계 2차년도) 연구목표 및 내용 요약표
표 Schematic diagram of the integrating sphere light source facility for connecting the radiometry scale and the ITS-90 in radiation thermometry.
표 Photograph of the integrating sphere light source facility for connecting the radiometry scale and the ITS-90 in radiation thermometry.
표 NT242 OPO control panel.
표 NT242 OPO control program.
표 NT242 optimized OPO pulse energy as a function of wavelength.
표 Cw Ti:Saphire laser with the cooling system to control the temperature of birefringent filter.
표 Wavelength change of Ti:Saphire laser according to the temperature of birefringent filter.
표 Contour plot of the integrating sphere radiance uniformity within the exit port; 0.1% steps.
표 SSE measurement system. The diameter is changed using the variable aperture iris.
표 SSE comparison of the LP4 with and without the Lyot stop and plus lens cleaning.
표 Dependence of the LP4 signal on the detector temperature built in the LP4.
표 Relative spectral responsivity of the LP4 measured on the light source facility with a cw laser and with a monochromator.
표 a) Principle beam journey inside, b) the three-element reflectance trap detector with a precision aperture.
표 Schematic diagram of spectral responsivity measurement setup based on a pulsed tunable OPO laser.
표 Schematic configuration of a pulsed laser-based setup for measurement of relative spectral responsivity (460 nm - 1000 nm).
표 Picture of the pulse laser-based setup for measuring relative spectral responsivity.
표 Relative pulse power of DUT and REF.
표 Ratio of DUT / REF out for 100 pulse as a function of REF integration value.
표 (a) Ratio of integration DUT / REF out for 50 pulse as a function of REF integration value. (b) Ratio of integration DUT / REF out using Edge trigger for 50 pulse as a function of REF integration value.
표 Experimental set up of Beam Splitter power ratio measurement.
표 (a) BS Power ratio of REF(R) at the wavelength of 555 nm, (b) Spectral BS power ratio, (c) Relative voltage value of REF(R) and REF(T) pulses as a function of time at the wavelength 555 nm.
표 Schematic measurement method of integraion sphere Spectral distribution using Super Continuum source
표 Schematic measurement method of integraion sphere Spectral distribution using Tungsten lamp.
표 (a) Spectral distribution of integrating sphere (blue line)and super continuum source (red line) using CAS-140, (b) Spectral distribution of integrating sphere (blue line) and tungsten lamp source (red line) using MCPD 9800.
표 Schematic measurement method of integraion sphere Spectral distribution using a tungsten lamp.
표 (a) Relative voltage value of 검출기2 and 검출기1 pulses as a function of time at the wavelength 525 nm.
표 Spectral distribution of integration sphere using SC scource(green line), Tungsten lamp(blue line) and OPO (triangle dot).
표 펄스레이저 기반 상대분광감응도 측정의 불확도 분석표
표 Relative spectral responsivity of silicon photodiode measured on previous (black line) versus KRISS PLUS facility(red scatter), (a) 2011년도 측정 결과, (b)2012년도 측정 결과.
표 상대분광감응도 측정중 REF, DUT검출기의 펄스를 오실로 스코프로 측정한 사진.
표 Signatec사의 PX14400D모델의 DAQ를 이용한 자동화된 수집 장비 프로그램.
표 Spectral radiance of a blackbody against its temperature.
표 Spectral radiance calibration system.
표 Dimensions of the tungsten strip lamp.
표 A mark and the wire pointer of the tungsten strip lamp for alignment.
표 The position of an aperture from the high temperature blackbody for spectral radiance measurement.
표 Simulation result of the size of image against a source size of 2 mm in diameter.
표 Relationship between orientations of a linear polarizer and spectroradiometer.
표 Linearity characteristics of photodetectors used in the spectral radiance calibration system.
표 Experimental setup for measuring spectral luminous efficiency and viewport targets
표 Detection threshold method used in the spectral luminous efficiency function measurements
표 Measured luminous efficiency function for a 10° viewing condition at a luminance background of ～10 cd/m2 (data points) is plotted with the CIE 1964 V(λ) (dashed curve).
표 Measurement results of spectral visual sensitivities for 2°, 10°, and (10-20)° viewing angles.
표 Measured luminous efficiency functions under 10° centrally viewing angle condition at adaptation luminance of (a) 0.04 cd/m2, (b) 0.4 cd/m2, and (c) 1.8 cd/m2 are plotted with the CIE Vmes(λ)s.
표 Measured flicker detection thresholds are plotted as a function of adaptation luminance.
표 Experimental setup for injection-locking of a cw OPO by an ECDL, with the Pound-Drever-Hall (PDH) technique for cavity length stabilization at Part A, the measurement of the intereference image between the ECDL and the cw OPO at Part B, and the measurement of the spectral linewidth of the OPO idler output based on the self-heterodyne method at Part C.
표 Captured interference images between the cw OPO and the ECDL output beams at 795 nm (a) before and (b) after injection-locking
표 Frequency spectrum of the OPO idler output measured by the 13 km long optical fiber delayed self-heterodyne method (a) before and (b) after injection-locking.
표 Experimental setup for coincidence counts with signal output at Si SPCM and idler at InGaAs SPCM based on FPGA photon counting system.
표 240 times delayed coincidence counts with 25 ns resolution on each delay time interval.
표 Measurement of the correlation between signal and idler ouputs.
표 Thermophysical properties required by silicon industries in Japan.
표 Schematic diagram of electrostatic levitation.
표 Real picture of electrostatic levitation.
표 Schematic diagram to show the hypercooling limit.
표 Temperature-time curve of Fe.
표 Relation of supercooling and plateau time.
표 Estimated values for hypercooling limit, fusion enthalpy and specific heat.
표 액체 Ti의 비열
표 Cp/εT and Cp of the supercooled and stable liquid Fe as a function of temperature.
표 Fusion enthalpy values of Zr for estimation of Cp and hemispherical total emissivity.
표 Specific heat of supercooled liquid Zr with different hemispherical total emissivity.
표 Components of monochromator used in the KRISS absolute reflectance measurement system
표 Schematic of KRISS absolute spectral diffuse reflectance measurement system using Sharp-Little method
표 Schematic design of the integrating sphere used in the KRISS absolute spectral diffuse reflectance measurement system
표 Configuration of a detector used in the KRISS absolute spectral diffuse reflectance measurement system
표 Structure of integrating sphere used in Sharp-Little method.
표 Correction factor G2 for the measurement surface as a function of wavelength.
표 Uncertainty of isochromatic stray light as a function of wavelength
표 Measurement f for linearly polarized light
표 Heterochromatic stray light as a function of wavelength
표 Uncertainty budget of spectral diffuse reflectance measurement.
표 Expanded uncertainty (k=2) of spectral diffuse reflectance measurement as a function of wavelength.
표 Comparative results of spectral diffuse reflectance scales.
표 Schematic diagram of TRT2 with a blackbody and an aperture plate.
표 Measured SSE of the TRT2 in the middle temperature mode.
표 Observed plateaux of the Sn, Zn, Al and Ag fixed points as measured by the TRT2.
표 Measured TRT2 signal and temperature distributions across the aperture center of the Zn point blackbody at 423 ℃.
표 Fixed point calibration data of TRT2.
표 Long-term stability measurements of the Sn, Zn, Al and Ag points.
표 Uncertainty budget of a TRT2 (MT mode).
표 Design of the BB3500MP when used a) as a variable temperature blackbody and b) as a furnace for HTFPs.
표 Radiator cross-section when used a) as a variable temperature blackbody b) as a furnace for HTFPs.
표 Block diagram of the Feed-back System.
표 Photo of the BB3500MP blackbody system.
표 Temperature distributions measured using the two radiation thermometer method for the BB3500YY with the optimized heater arrangement and C/C-tube holder.
표 Response of the cavity temperature for the set temperature change of BB3500MP.
표 (a) Layout and (b) photo of a Re-C cell designed by VNIIOFI
표 Uncertainty budget of the LP4 at 650 nm band.
표 Melt and freeze curve for Re-C eutectic was realized at the melt and freeze step of +30 K and–30 K, respectively.
표 Thermodynamic temperature reported for the 2 Re-C eutetic HTFPs circulated in loop1 and loop2.
표 광도 및 분광복사조도 표준전구 숙성장치 개요도.
표 표준전구 숙성실.
표 표준전구 숙성 프로그램
표 분광복사조도 표준전구 숙성 결과
표 광도 표준전구 숙성 결과
표 전광선속/전분광 복사선속 표준전구 숙성 결과
표 Participants of CCPR-K2b (second round).
표 Participants of APMP.PR-K2b.
표 Photodiode mount design for transfer artefacts of spectral responsivity comparisons.
표 Participants of APMP.PR-S6.
표 2012년도 연구과제 자문에 참가한 해외 전문가

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연구책임자(Manager) :	-
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연구목표(Goal) :	-
연구내용(Abstract) :	-
기대효과(Effect) :	-

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