Detector-Based Traceability Chain for Spectral Irradiance using Tunable Laser-Based Facility at PTB

Abd-Elmageed Ahmed, Alaa-Eldin Ahmed

A completely detector-based traceability chain for spectral irradiance measurements, independent from the high-temperature blackbody radiator, has been developed at the Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). Thus a SI traceability of the spectral irradiance is obtained without any use of calculable radiant sources. At the Tunable Laser In Photometry (TULIP) setup of PTB, The absolute irradiance responsivity of a continuously scannable spectroradiometer is derived from the spectral responsivity of a silicon trap detector, traceable to the primary cryogenic radiometer of PTB. This spectroradiometer can subsequently be used to calibrate the spectral irradiance of photometric and radiometric sources. With this calibration chain the two commonly used calibration steps to measure the blackbody temperature using calibrated filter-radiometers are replaced by the single calibration of the responsivity of the spectroradiometer against a trap detector. At present, irradiance measurements of lamps in the spectral range between 565 nm and 975 nm were measured with expanded uncertainties lower than 1 %.

Eine vollständig Empfänger-basierte Kalibrierkette für spektrale Bestrahlungsstärke, unabhängig von berechenbaren Strahlungsquellen wie z. B. den Hochtemperatur-Schwarzen-Strahler, wurde an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) entwickelt. Am TULIP (Tunable Laser In Photometry)-Aufbau der PTB wird die absolute Bestrahlungsstärkeempfindlichkeit eines Spektroradiometers aus der spektralen Empfindlichkeit eines Silizium-Trap-Empfängers bestimmt, die wiederum auf das Primärnormal für spektale Empfindlichkeit der PTB, das Kryoradiometer, rückgeführt ist. Das so kalibrierte Spektroradiometer kann anschließend verwendet werden, um die spektrale Bestrahlungsstärke verschiedener photometrischer und radiometrischer Quellen zu bestimmen. Mit dieser Methode könnten die bisher notwendigen zwei Kalibrierschritte zur Bestimmung der Temperatur eines Schwarzen Strahlers ersetzt werden durch eine einzige Kalibrierung der Bestrahlungsstärkeempfindlichkeit eines Spektroradiometers gegen einen Trap-Empfänger. Derzeit wurden Messungen der Bestrahlungsstärke an Lampen im Spektralbereich zwischen 565 nm und 975 nm mit einer erweiterten Messunsicherheit von kleiner als 1 % durchgeführt.

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Abd-Elmageed Ahmed, Alaa-Eldin Ahmed: Detector-Based Traceability Chain for Spectral Irradiance using Tunable Laser-Based Facility at PTB. 2011.

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