Усовершенствованный Государственный первичный эталон единиц силы света и светового потока ГЭТ 5

Аннотация

 Проведено совершенствование Государственного первичного эталона единиц силы света и светового потока ГЭТ 5-2012, в результате которого созданы новые эталонные установки, основанные на современных физических принципах, что позволило расширить диапазон и повысить точность воспроизведения. Единица силы света, кандела, впервые воспроизводится на основе высокотемпературного черного тела с фиксированной температурой 2856,67 К на реперной точке фазового перехода плавления соединения молибден-углерод δ(MoC)-C; неопределенность воспроизведения снижена до 0,20 % (k=2) на уровне 388 кд. Полный диапазон воспроизведения силы света составляет от 1 до 20000 кд и осуществляется с помощью черного тела с переменной температурой с неопределенностью, не превышающей 0,24 % (k=2). Усовершенствованный эталон воспроизводит единицу полного светового потока, люмен, гониометрическим методом при помощи специально разработанного гониофотометра. Диапазон воспроизведения светового потока составляет от 1 до 3500 лм с неопределенностью от 0,22 до 0,28 % (k=2).

Abstract

The National standard GET 5-2012 of the units of luminous intensity and luminous flux has been improved. As a result, new standard facilities based on modern physical principles were developed, which increase the ranges and improve the accuracy of measurements. The unit of luminous intensity, candela, is realised, for the first time, on the basis of a high-temperature black body with the fixed temperature of 2856.67 K on the fixed point of the phase transition of melting of molybdenum-carbon compounds δ(MoC)-C; the uncertainty of the candela realisation is reduced to 0.20% (k=2) at the level of 388 cd. The full range of luminous intensity reproduction is from 1 to 20,000 cd and is carried out using a variable-temperature blackbody with an uncertainty not exceeding 0.24% (k=2). The improved standard reproduces the unit of total luminous flux, lumen, by the goniometric method using a specially developed goniophotometer. The range of luminous flux measurement is from 1 to 3500 lm with an uncertainty of 0.22 to 0.28% (k=2).

1. Тиходеев П.М., Создание нового светового эталона в виде полного излучателя (черного тела). Сборник трудов ВНИИМ, выпуск 10 (55) «Исследования в области световых измерений и эталонов. Новый световой эталон». – Л.:Издание ВНИИМ, 1941. – с.7-28 Издание ВНИИМ, 1941 г.

2. Тиходеев П.М., Новый государственный световой эталон СССР, Акад. наук СССР. Комис. по светотехнике при Отд-нии техн. наук, Москва; Ленинград: Изд. и 1 я тип. Изд-ва Акад. наук СССР в Л., 1949. –120 с.

3. Sapritsky V.I., A New Standаrd for the Candela in the USSR, Metrologia, 24, 53-59 (1987)

4. Sapritsky V.I., National Primary Radiometric Standards of the USSR, Metrologia, 27, 53-60 (1990)

5. Khlevnoi B.B., Metrological investigation of pyrographite high-temperature blackbodies., Measurement Techniques, 44(12), 1211–1218 (2001)

6. Khlevnoi B.B., Use of high-temperature phase transitions of eutectics for precision reproduction of radiometric quantities in the visible and ultraviolet regions., Measurement Techniques, 44(5), 461–466 (2001)

7. V. I. Sapritskii, S. P. Morozova, S. A. Ogarev, M. N. Pavlovich, A. S. Panfilov, and B. B. Khlevnoi, Unified measurements of quantities characterizing incoherent optical radiation. Measurement Techniques, 48(11), 1057–1063 (2005)

8. BIPM 2019 SI Brochure: The International System of Units (SI) 9th edn (BIPM) (available at: https://www.bipm.org/en/publications/si-brochure)

9. Consultative Committee for Photometry and Radiometry of CIPM 2019 Mise en pratique of the definition of the candela and associated derived units for photometric and radiometric quantities in the SI, SI Brochure—9th edn—Appendix 2 (available at: https://www.bipm.org/en/ publications/mises-en-pratique)

10. Ciddor P.E., Refractive index of air: new equations for the visible and near infrared, Appl. Optics, 35, 1566-1573 (1996)

11. Yoshi Ohno et al, Principles Governing Photometry (2nd edition), Metrologia, 57 2020 020401 (2020), DOI 10.1088/1681-7575/ab72f1

12. Woolliams E R et al 2016 Phil. Trans. R. Soc. A 374 20150044, DOI 10.1098/rsta.2015. 0044

13. Khlevnoy B., Grigoryeva I., Anhalt K., Waehmer M., Ivashin E., Otryaskin D., Solodilov M. and Sapritsky V., Development of large-area high-temperature fixed-point blackbodies for photometry and radiometry. Metrologia, 55, S43–S51 (2018), DOI 10.1088/1681-7575/aaa16a

14. Ogarev S.A., Khlevnoi B.B., Samoilov M.L., Otryaskin D.A., Grigor’eva I.A., Solodilov M.V. and Sapritskii V.I., High-temperature blackbody models for use in photometry, radiometry and radiation thermometry, Measurement Techniques, 58(11), 1255–1260 (2016)

15. Khlevnoy B.B., Grigoryeva I.A. and Ibragimov N.A., New method of filling of high-temperature fixed-point cells based on metal-carbon eutectics/peritectics. Int. J. Thermophys, 32 1763–1772 (2011)

16. Consultative Committee or Thermometry of CIPM 2019 Mise en pratique of the definition of the kelvin in the SI, SI Brochure—9th edn—Appendix 2 (available at: https://www.bipm.org/ en/publications/mises-en-pratique)

17. Khlevnoy B., Grigoryeva I., Ivashin E., Otryaskin D., Solodilov M., The candela realisation using molybdenum carbon fixed-point blackbody. Metrologia, 61, 055011 (2024), DOI 10.1088/1681-7575/ad7739

18. Sapritsky V. and Prokhorov A., Blackbody Radiometry, vol. 1: Fundamentals, Chap. 5 Effective Emissivity. Springer (2020)

19. Ivashin E.A., Khlevnoy B.B., Otryaskin D.A., Stolyarevskaya R.I., Creation and improvement of the primary standards for light measurements at VNIIOFI. Light & Engineering, 32 (5), 23-36 (2004)