Lichtstärkeeinheit im europäischen Vergleich - Stand der Bearbeitung des aktuellen EURAMET-Schlüsselvergleichs

Die nationalen Metrologieinstitute (NMIs) der Mitgliedsstaaten der Meterkonvention verpflichteten sich 1999 in einer gemeinsamen Vereinbarung, dem „Mutual Recognition Arrangement (MRA)“, zur gegenseitigen Anerkennung der in den NMIs bewahrten Normale und der ausgestellten Ergebnisberichte. Diese Vereinbarung beinhaltet die Aufforderung zu regelmäßig durchgeführten Schlüsselvergleichen um jeweils die Äquivalenz der realisierten Einheiten mit einem Vergleichsreferenzwert, dem „Key Comparison Reference Value“ (KCRV), festzustellen. Mit der Veröffentlichung des Abschlussberichts im Mai 2022 wurde der aktuelle weltweite Lichtstärkevergleich von 2014 abgeschlossen. Den in diesem Vergleich ermittelte KCRV gilt es nun in den einzelnen Metrologieregionen (Regional Metrology Organizations – RMOs) in einem abgeleiteten Vergleich weiterzugeben. Anfang 2020 startete ein RMO-Schlüsselvergleich in der EURAMET-Region. Auf dieser Vergleichsebene kann jedes Institut mit der nötigen technischen Kompetenz teilnehmen. Für diesen Sternvergleich mittels glühlampenbasierten Lichtstärkenormallampen vom Typ Osram Wi41/G haben sich 21 Institutionen angemeldet. Als Pilotlabor, welches die Organisation, die Koordination vom Entwurf des Technischen Protokolls für den Ablauf des Vergleichs sowie die Durchführung und Auswertung der Vergleichsmessungen übernimmt, fungiert das METAS, das NMI der Schweiz. Der KCRV aus dem aktuellen Weltvergleich wird in diesen abgeleiteten Vergleich anhand der Link-Labore PTB (Deutschland), METAS (Schweiz) und IO-CSIC (Spanien) eingebracht. Die Messungen am Pilotlabor wurden im Dezember 2022 abgeschlossen und die Teilnehmer sind nun angehalten, ihre Transfernormale abzuholen, bis April 2023 die notwendigen Rückmessungen in ihren Laboren durchzuführen und dem Piloten die Ergebnisse zur finalen Auswertung mitzuteilen

Einfluss von Tuben zur Abschirmung von Streulicht bei photometrischen Messungen

In diesem Beitrag wird der Einfluss von Tuben zur Streulichtreduzierung auf Messungen von photometrischen und radiometrischen Größen untersucht. Dazu wurden Messungen mit einer grünen 5 mm LED sowie einem Leuchtdichtenormal mit einer Halogenglühlampe und einer Lichtaustrittsfläche von 70 mm im Durchmesser durchgeführt. Zum Einsatz kamen sechs verschiedene Empfänger (drei Photometer und drei Radiometer), welche jeweils mit sechs verschiedenen Tuben sowie ohne Tubus eingesetzt wurden. Die Tuben unterscheiden sich in ihren matt schwarzen bzw. schwarz eloxierten (glänzenden) Ringblenden, der Blendenposition im Tubus, dem Fasenwinkel und der Ausrichtung der Fase zur Lichtquelle bzw. zum Empfänger. Die Messungen erfolgten in einer reflexionsarmen Umgebung. Die Ergebnisse wurden im Anschluss analysiert und graphisch aufgearbeitet. Dabei sind Unstimmigkeiten im Bezug zu einem Empfänger aufgetreten, die im Weiteren mit zusätzlichen Messungen untersucht wurden

Auswertung der zeitlichen Lichtmodulation unter Verwendung von bildauflösenden Messgeräten

Reale Lichtszenen weisen oft eine Kombination aus verschiedenen Lichtquellen und auch Tageslicht auf. Die herkömmliche Messmethode erfordert für eine solche Szene mehrere Einzelmessungen mit einem Leuchtdichtephotometer (als Spot-TLMMessgerät) oder einem nah an der Lichtquelle platzierten Beleuchtungsstärke-Photometer. Diese Szenen können aber auch mit Hochgeschwindigkeitskameras oder bildgebende Leuchtdichtemessgeräten (engl. Imaging luminance measurement devices, ILMD) in einer Messung aufgenommen und ausgewertet werden. Ein derartiges Messverfahren beschreibt damit eine Alternative zur gängigen Methode und wird in diesem Beitrag anhand von gängigen Lampentypen demonstriert. Aus den Aufnahmen werden die Metriken zur zeitlichen Lichtmodulation (engl. temporal light modulation, TLM) berechnet, dabei werden die Parameter der einzelnen und der überlagerten Lichtquellen extrahiert und bewertet. Ein wesentlicher Vorteil der Aufnahme einer gesamten Szene ist es, dass auch die räumliche Verteilung der TLM betrachtet und in der Bewertung berücksichtig werden kann. In dieser Arbeit werden die Möglichkeiten und die Grenzen der bildgebenden TLM-Messung anhand von unter Laborbedingungen erstellten Beispiele aufgezeigt

Lichtquellen und deren Darstellung von niedrigen und hohen Beleuchtungsstärken für die Kalibrierung von Photometern

Die Realisierung der SI-Basiseinheiten ist eine der Hauptaufgaben der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB). Die Einheit der Lichtstärke wird dabei mit Normallampen dargestellt und bewahrt. Eine davon abgeleitete essenzielle Messgröße ist die photometrische Empfindlichkeit von Detektoren (Photometern). Diese wird für die Weitergabe der Lichtstärke mithilfe von Substitutionsverfahren benötigt. Ein Photometerkopf besteht typischerweise aus einer Silizium-Photodiode, welche das auftreffende Licht erfasst und in einen elektrischen Strom umwandelt. Über einen integrierten V(λ)-Filter, bestehend aus mehreren Schichten Farbglas, wird dabei die relative spektrale Empfindlichkeit des Detektors an die des menschlichen Auges (eines Normbeobachters) angepasst. Die Komponenten eines Photometers sind häufig thermostatisiert, da dadurch die Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur erheblich verringert wird. Mithilfe eines Beleuchtungsstärke-Photometers lässt sich die Beleuchtungsstärke auf dessen Referenzebene bestimmen. Mit dem dazugehörigen Abstand zur Lichtquelle kann daraus über das photometrische Entfernungsgesetz die Lichtstärke ermittelt werden. Häufig haben Photometer ein zugehöriges Anzeigegerät, das den Photostrom in Ampere oder eine Beleuchtungsstärke in Lux anzeigt. Die Kalibrierung solcher Photometer ist eine der Aufgaben der Arbeitsgruppe 4.12 Lichtstärkeneinheit der PTB. Um ein Photometerkopf zu kalibrieren, kann eine photometrische Empfindlichkeit in A/lx angeben werden, die beschreibt, wie viel Photostromstärke pro Beleuchtungsstärke erzeugt wird. Alternativ können auch die Anzeigewerte bei bestimmten Beleuchtungsstärken im Kalibrierschein angeben werden. Dabei wird meist eine große Spannweite an zu berichtenden Beleuchtungsstärken angefragt, damit in der Anwendung zwischen diesen Werten interpoliert werden kann, um ebenfalls eine photometrische Empfindlichkeit in Skalenteile pro Beleuchtungsstärke für das Gerät zu bestimmen. Das reguläre Leistungsangebot der PTB deckt dabei die Kalibrierung von Photometern bei Beleuchtungsstärken von 1 mlx bis 10 klx bezogen auf Glühlampenlicht ab. Die Erzeugung dieser unterschiedlichen Beleuchtungsstärken kann nur mit einer passenden Auswahl von Lichtquellen realisiert werden. Daneben gibt es weitere Aspekte, die bei den Lichtquellen zu beachten sind: Stabilität der Lichtquelle, Homogenität der räumlichen Lichtverteilung und die ausgestrahlte Lichtart (d.h. relative Spektralverteilung). In diesem Tagungsbeitrag werden unterschiedliche Typen und Arten von Glühlampen betrachtet und auf die genannten Eigenschaften untersucht. In Zukunft soll in der PTB eine Lichtquelle basierend auf freistrahlenden Hochleistungs-LEDs eingesetzt werden, die für die Kalibrierung über einen großen Dynamikbereich mit Beleuchtungsstärken bis 10 klx oder höher verwendet werden kann. Dazu werden in diesem Beitrag erste Ansätze gezeigt, sowie Vorteile und Herausforderungen der Kalibrierverfahren bei Einsatz solcher LED erörtert

Electroluminescence and current-voltage measurements of single (In,Ga)N/GaN nanowire light-emitting diodes in the nanowire ensemble

We present the combined analysis of the electroluminescence (EL) as well as the current-voltage (I-V) behavior of single, freestanding (In,Ga)N/GaN nanowire (NW) light-emitting diodes (LEDs) in an unprocessed, self-assembled ensemble grown by molecular beam epitaxy. The data were acquired in a scanning electron microscope equipped with a micromanipulator and a luminescence detection system. Single NW spectra consist of emission lines originating from different quantum wells, and the width of the spectra increases with decreasing peak emission energy. The corresponding I-V characteristics are described well by the modified Shockley equation. The key advantage of this measurement approach is the possibility to correlate the EL intensity of a single NW LED with the actual current density in this NW. This way, the external quantum efficiency (EQE) can be investigated as a function of the current in a single NW LED. The comparison of the EQE characteristic of single NWs and the ensemble device allows a quite accurate determination of the actual number of emitting NWs in the working ensemble LED and the respective current densities in its individual NWs. This information is decisive for a meaningful and comprehensive characterization of a NW ensemble device, rendering the measurement approach employed here a very powerful analysis tool

Photo-Realistic Single Image Super-Resolution Using a Generative Adversarial Network

Despite the breakthroughs in accuracy and speed of single image super-resolution using faster and deeper convolutional neural networks, one central problem remains largely unsolved: how do we recover the finer texture details when we super-resolve at large upscaling factors? The behavior of optimization-based super-resolution methods is principally driven by the choice of the objective function. Recent work has largely focused on minimizing the mean squared reconstruction error. The resulting estimates have high peak signal-to-noise ratios, but they are often lacking high-frequency details and are perceptually unsatisfying in the sense that they fail to match the fidelity expected at the higher resolution. In this paper, we present SRGAN, a generative adversarial network (GAN) for image super-resolution (SR). To our knowledge, it is the first framework capable of inferring photo-realistic natural images for 4x upscaling factors. To achieve this, we propose a perceptual loss function which consists of an adversarial loss and a content loss. The adversarial loss pushes our solution to the natural image manifold using a discriminator network that is trained to differentiate between the super-resolved images and original photo-realistic images. In addition, we use a content loss motivated by perceptual similarity instead of similarity in pixel space. Our deep residual network is able to recover photo-realistic textures from heavily downsampled images on public benchmarks. An extensive mean-opinion-score (MOS) test shows hugely significant gains in perceptual quality using SRGAN. The MOS scores obtained with SRGAN are closer to those of the original high-resolution images than to those obtained with any state-of-the-art method

Photo-assisted Kelvin probe force microscopy investigation of three dimensional GaN structures with various crystal facets, doping types, and wavelengths of illumination

Three dimensional GaN structures with different crystal facets and doping types have been investigated employing the surface photo-voltage (SPV) method to monitor illumination-induced surface charge behavior using Kelvin probe force microscopy. Various photon energies near and below the GaN bandgap were used to modify the generation of electron–hole pairs and their motion under the influence of the electric field near the GaN surface. Fast and slow processes for Ga-polar c-planes on both Si-doped n-type as well as Mg-doped p-type GaN truncated pyramid microstructures were found and their origin is discussed. The immediate positive (for n-type) and negative (for p-type) SPV response dominates at band-to-band and near-bandgap excitation, while only the slow process is present at sub-bandgap excitation. The SPV behavior for the semi-polar facets of the p-type GaN truncated pyramids has a similar characteristic to that on its c-plane, which indicates that it has a comparable band bending and no strong influence of the polarity-induced charges is detectable. The SPV behavior of the non-polar m-facets of the Si-doped n-type part of a transferred GaN column is similar to that of a clean c-plane GaN surface during illumination. However, the SPV is smaller in magnitude, which is attributed to intrinsic surface states of m-plane surfaces and their influence on the band bending. The SPV behavior of the non-polar m-facet of the slightly Mgdoped part of this GaN column is found to behave differently. Compared to c- and r-facets of p-type surfaces of GaN-light–emitting diode micro-structures, the m-plane is more chemically stable

Study of 3D-growth conditions for selective area MOVPE of high aspect ratio GaN fins with non-polar vertical sidewalls

GaN fins are 3D architectures elongated in one direction parallel to the substrate surface. They have the geometry of walls with a large height to width ratio as well as small footprints. When appropriate symmetry directions of the GaN buffer are used, the sidewalls are formed by non-polar {11-20} planes, making the fins particularly suitable for many device applications like LEDs, FETs, lasers, sensors or waveguides. The influence of growth parameters like temperature, pressure, V/III ratio and total precursor flow on the fin structures is analyzed. Based on these results, a 2-temperature-step-growth was developed, leading to fins with smooth side and top facets, fast vertical growth rates and good homogeneity along their length as well as over different mask patterns. For the core-shell growth of fin LED heterostructures, the 2-temperature-step-growth shows much smoother sidewalls and less crystal defects in the InGaN QW and p-GaN shell compared to structures with cores grown in just one step. Electroluminescence spectra of the 2-temperature-step-grown fin LED are demonstrated

Demonstration of (In, Ga)N/GaN Core-Shell Micro Light-Emitting Diodes Grown by Molecular Beam Epitaxy on Ordered MOVPE GaN Pillars

This work reports on the growth of (In, Ga)N core−shell micro pillars by plasma-assisted molecular beam epitaxy using an ordered array of GaN cores grown by metal organic vapor phase epitaxy as a template. Upon (In, Ga)N growth, core−shell structures with emission at around 3.0 eV are formed. Further, the fabrication of a core−shell pin structure is demonstrated

Communicable Diseases Prioritized for Surveillance and Epidemiological Research: Results of a Standardized Prioritization Procedure in Germany, 2011

To establish strategic priorities for the German national public health institute (RKI) and guide the institute's mid-term strategic decisions, we prioritized infectious pathogens in accordance with their importance for national surveillance and epidemiological research.We used the Delphi process with internal (RKI) and external experts and a metric-consensus approach to score pathogens according to ten three-tiered criteria. Additional experts were invited to weight each criterion, leading to the calculation of a median weight by which each score was multiplied. We ranked the pathogens according to the total weighted score and divided them into four priority groups.., Respiratory syncytial virus or Hantavirus) indicate a possible under-recognised importance within the current German public health framework. A process to strengthen respective surveillance systems and research has been started. The prioritization methodology has worked well; its modular structure makes it potentially useful for other settings