Browsing by Author "Manoocheri, Farshid"

Filter results by typing the first few letters
Now showing 1 - 20 of 41
  • Automation and characterization of a goniofluorometer
    (2010) Paatelma, Jonna
     School of Electrical Engineering | Master's thesis
    In recent years the importance of fluorescence measurement as a research technique has increased and the applications where it is used vary from research to medical diagnostics and industry. The difficulty of comparing results from different measurement systems and laboratories has been inhibiting faster growth of using fluorescence measurement in different research fields. The answer to the problem is standard samples with the help of which measurement systems can be compared. New standard samples need to be developed and examined to different purposes and measurement systems for these applications need to he developed. Different applications use different measurement geometries and that has to be considered in the development of standard samples. Measurement systems that are able to measure with various measurement geometries are needed. That is why the goniofluorometer has been developed. The objective of this work was to develop the Lab view program that controls the operation of the goniofluorometer at the Metrology Research Institute, in addition, efforts have been given to provide the analysis of data necessary for determining bispectral luminescent radiance factor and quantum yield of relevant fluorescent standard materials, and to characterize the measurement system.
  • Calibration of Near-Infrared Detectors Using a Wavelength Tunable Light Source
    (2020-04-01) Maham, Kinza; Vaskuri, Anna; Manoocheri, Farshid; Ikonen, Erkki
     A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä
    This paper presents the spectral responsivity calibrations of two indium gallium arsenide (InGaAs) and one germanium based near-infrared photovoltaic detectors using a wavelength tunable laser source based on a supercontinuum laser developed at the Metrology Research Institute, Aalto University. The setup consists of a supercontinuum laser based on a photonic crystal fiber as the light source, a laser line tunable filter, and coupling optics. These responsivity calibrations are performed against a pyroelectric radiometer over a wide spectral range of 800–2000 nm. Our wavelength tunable laser source has a high spectral power up to 2.5 mW with a narrow spectral full-width-at-half-maximum of 3 nm at a wavelength of 1100 nm. Despite the sharp spectral intensity variations, no artifacts are observed in the spectral responsivities of the detectors. Comparison of the spectral responsivities of the InGaAs detectors measured using the wavelength tunable laser and the earlier calibrations performed at the Metrology Research Institute in 2010 and 2016, shows that the higher spectral power of wavelength tunable light source decreases the expanded uncertainty from approximately 4% to 2.2–2.6% over the spectral range of 820–1600 nm. Temperature dependence of the spectral responsivities near the band gap edges are also measured and analysed.
  • Characterisation of filter radiometers with wavelength-tuneable laser source
    (2002) Noorma, Mart
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
    Suodatinradiometrien spektrinen irradianssiherkkyys karakterisoidaan perinteisesti monokromaattoreita käyttäen. Monokromaattorin kaistanleveydestä ja suodatin radiometrien paikkavasteen epätasaisuudesta johtuvat ongelmat voidaan välttää käyttämällä ns. xy-menetelmää. Tässä menetelmässä irradianssiherkkyys saadaan liikuttamalla suodatinradiometriä tasavälisesti suhteessa aallonpituudeltaan säädettävän laserin teho stabiloituun säteeseen. Mittaukset toistetaan useilla aallonpituuksilla, jotta saadaan suodatin radiometrin herkkyys koko kaistan päästöalueella. Laserin aallonpituutta monitoroidaan mittauksen aikana, mikä poistaa kokonaan aallonpituuden epävarmuuteen liittyvät ongelmat, joita esiintyy usein monokromaattorimittauksissa. Koherentilla laservalolla suodattimen pintojen välinen interferenssi voi aiheuttaa virheellisiä tuloksia mitatussa herkkyydessä. Kulmaan hiottuja suodattimia ja ilma-lasipintojen anti-heijastuspinnoitteita käytettiin vähentämään interferenssin vaikutusta. Työssä esitetään titaani-safiirilaserilla saadut suodatinradiometrin mittaustulokset aallonpituusalueella 800-900 nm. Epävarmuusanalyysi osoittaa, että käyttäen esitettyä xy-menetelmää suodatinradiometrejä pystytään karakterisoimaan 0.09 % standardiepävarmuudella. Tulokset ovat yhtäpitäviä monokromaattoripohjaisella menetelmällä mitattujen tulosten kanssa.
  • Characterisation of Liquid Crystal Display Devices
    (2004) Nieminen, Juha
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
    The improvement in colour reproduction of display devices calls for accurate characterisation methods of both displays and colorimeters that are commonly used to measure the luminance and chromaticity of displays. This work is part of the project to construct a calibration facility for colour displays and colorimeters at the Metrology Research Institute of Helsinki University of Technology. The scope of the work is liquid crystal displays (LCDs) which is the dominating technology when evaluated in number of manufactured displays at the moment. From the competing technologies based on LCDs, the active matrix displays (TFT) are replacing passive matrix displays (STN) in almost all applications. The theoretical part of this thesis discusses the principles of colourimetry and related properties of LCDs. It also explains how different types of LCDs work and how TFT panels are controlled. A digital signal source was built to feed signals to the displays under test. It is capable of driving a multitude of different types of TFTs and the number of supported panels can be easily increased. The quality of the signal was evaluated by logic analyzer measurements and was found excellent. A setup for characterisation of LCDs was constructed. The setup is built around a diode array based spectroradiometer, which was characterised to have 1.2% uncertainty (k=2) for luminance and (0.0009, 0.0006) uncertainties for (x,y) chromaticity coordinates. The display under test is mounted on a turntable to allow horizontal viewing angle measurements. A set of test measurements was performed with three TFT displays and one STN display. Horizontal viewing angles and colour gamuts of the specimen were defined as suggested in VESA Flat Panel Display Measurements Standard 1.0. The uncertainty of the viewing angle measurements is estimated to be 2.2° (k=2).
  • Characterization of a CCD-Based Spectrometer for Fluorescence Measurements
    (2005) Laurila, Marko
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
    Tänä päivänä fluoresenssispektroskopia on yksi suurimmista tutkimusmenetelmistä monissa teollisuuden aloilla. Tavallisia fotometrisiä menetelmiä voidaan ainoastaan käyttää mitattaessa ei-fluoresoivaa materiaaleja. Valaistaessa fluoresoivaa materiaalia tietyn suuruisella valolla osa valosta heijastuu materiaalista, mutta osa absorboituu ja emittoituu uudelleen suuremmalla aallonpituudella. Tarve mitata nämä kaksi eri aallonpituuden omaavaa valoa tarpeeksi tarkasti on vaatinut monien kaupallisten fluorometrien kehittämistä. Lukuisat yritykset käyttävät monentyyppisiä fluorometrejä analysoidakseen tuotteitaan, kuitenkaan ei ole olemassa standardimenetelmiä, jolla voitaisiin kalibroida kyseisiä instrumenttejä tarpeeksi tarkasti. Erityisesti referenssimateriaalien puute, stabiilisuus sekä fluoresenssin kvanttihyötysuhteen mittauksen vaikeudet ovat ongelmallisia. Tämä diplomityö on osa tutkimusprojektia, jonka tavoitteena on rakentaa mittauslaitteisto, jolla voidaan karakterisoida standardimateriaaleja teollisuuden tarpeisiin. Mittauslaitteisto voidaan jakaa kahteen pääosaan eksitaatio- sekä emissioyksikköön. Emissioyksikkö koostuu emissiospektrometristä ja goniometrisestä valonkeräysoptiikasta, joka mahdollistaa valonkeräys- sekä valaisukulmien valinnan vapaasti. Tässä työssä rakennettiin ja karakterisoitiin emissiospektrometri sekä goniometrinen valonkeräysoptiikka. Emissiospektrometri rakennettiin yhdistämällä kaksi kaupallista laitetta, monokromaattori ja CCD-detektori. Emissiospektrometrin aallonpituuden tarkkuus, toistettavuus, kaistanleveys sekä spektrinen tehoherkkyys määritettiin karakterisoinnin yhteydessä. Karakterisoinnin jälkeen laitteistolla suoritettiin mittauksia käyttäen tunnettuja fluoresenssinäytteitä, joista määritettiin emissio- ja eksitaatiospektrit. Mittaukset suoritettiin eksitaatio- sekä emissioaallonpituuksilla 300 - 800 nm keräämällä emittoitunut säteily 10° ja valaisemalla näytettä 0° kulmassa näytteen kohtisuoraan nähden. Fluoresoituneen säteilyn emissiospektri mitattiin epätarkkuudella 4.68 % (k=2).
  • Characterization of PillarHall test chip structures using a reflectometry technique
    (2023-09) Danilenko, Aleksandr; Rastgou, Masoud; Manoocheri, Farshid; Kinnunen, Jussi; Korpelainen, Virpi; Lassila, Antti; Ikonen, Erkki
     A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä
    Thin film samples where one of the thin layers consists of a vacuum or air are called PillarHalls due to their support structure in silicon wafers. Custom PillarHall samples were provided by Chipmetrics Ltd and characterized by reflectometry with a Cary 7000 spectrometer. Data at 8° of angle of incidence were collected with p-polarization of the incident light within the wavelength range of 550-1800 nm. These data were then analyzed with a dedicated MATLAB code, using fitting software accompanying the transfer matrix method for calculation of the reflectance spectrum. Layer thicknesses and unknown refractive indices were chosen as fitted parameters. The oscillating reflectance spectrum of the PillarHall test chip yielded an air gap thickness of 86 nm with an estimated standard uncertainty of 5 nm. This is close to the nominal value of 100 nm. The results demonstrate that reflectometry data are sensitive to the thickness of the thin air layer deep inside the silicon structure.
  • Characterization of predictable quantum efficient detector at 488 nm and 785 nm wavelengths with an order of magnitude change of incident optical power
    (2022-01) Korpusenko, Mikhail; Manoocheri, Farshid; Kilpi, Olli Pekka; Varpula, Aapo; Kainlauri, Markku; Vehmas, Tapani; Prunnila, Mika; Ikonen, Erkki
     A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä
    We investigate the predictable quantum efficient detector (PQED) in the visible and near-infrared wavelength range. The PQED consists of two n-type induced junction photodiodes with Al2O3 entrance window. Measurements are performed at the wavelengths of 488 nm and 785 nm with incident power levels ranging from 100 μW to 1000 μW. A new way of presenting the normalized photocurrents on a logarithmic scale as a function of bias voltage reveals two distinct negative slope regions and allows direct comparison of charge carrier losses at different wavelengths. The comparison indicates mechanisms that can be understood on the basis of different penetration depths at different wavelengths (0.77 μm at 488 nm and 10.2 μm at 785 nm). The difference in the penetration depths leads also to larger difference in the charge-carrier losses at low bias voltages than at high voltages due to the voltage dependence of the depletion region.
  • Considerations on measurement of bidirectional transmittance distribution function of thick samples over a wide range of viewing zenith angles
    (2024-09) Aschan, Robin; Manoocheri, Farshid; Ikonen, Erkki
     A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä
    We delve into theoretical and experimental considerations for determining the spectral bidirectional transmittance distribution function (BTDF) of thick samples across a broad viewing zenith angle range. Nominally, BTDF is defined as the ratio of transmitted radiance to incident irradiance measured from the same plane. However, when employing thick samples for BTDF measurements, the viewing plane of the transmitted beam may shift from the front to the rear surface of the sample, altering the measurement geometry compared to using the sample front surface as the reference plane. Consequently, the viewing zenith angle from the sample rear surface increases relative to the sample front surface, and the sample-to-detector-aperture distance decreases by an amount corresponding to the sample thickness. We introduce a method for determining the BTDF of thick samples, considering the transformation of practical measurement results to a scenario where the measurements are conducted at a very large distance from the sample. To validate the method, we utilize a BTDF facility equipped with two instruments that significantly differ in their sample-to-detector-aperture distances. We evaluate the impact of a 2 mm sample thickness on the BTDF by assessing the ratio of transmitted and incident radiant fluxes as a function of viewing zenith angle relative to the sample rear surface. The evaluation is conducted in the wavelength range from 550 nm to 1450 nm in 300 nm steps, and in the viewing zenith angle range from −70° to 70° in 5° steps. Measurements are performed in-plane at an incident zenith angle of 0°. It is concluded that consistent determination of BTDF of a thick sample is possible by converting the experimental parameters of the real measurements at relatively short distances from the sample to correspond to those that would be obtained from measurements at very large distances from the sample.
  • Determining the shape of reflectance reference samples for curved surface reflectors
    (2020-05) Lanevski, Dmitri; Manoocheri, Farshid; Vaskuri, Anna; Hameury, Jacques; Kersting, Robert; Monte, Christian; Adibekyan, Albert; Kononogova, Elena; Ikonen, Erkki
     A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä
    Foils made of different materials are often used as reflective insulators. Many manufacturers aim to accurately measure their optical properties to estimate and improve their performance. However, flat reflectance reference samples used in measurements do not correctly represent reflective insulators and cause discrepancies between different measurement techniques. The current work presents a method for modelling surface shape of appropriate reflectance reference samples that could be produced by additive manufacturing. The method is based on studying the reflection distribution of reflective insulators and is described with an example of aluminium foil. The method's performance is validated using Monte-Carlo simulations.
  • Development of a Reference Spectrometer with a Supercontinuum Laser Source
    (2024-06-17) August, Leevi
     Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
    In this work, a new reference spectrometer is developed and tested to maintain and expand the measurement capabilities at the Metrology Research Institute of Aalto University. The new spectrometer is a single beam instrument for measuring regular spectral transmittance in the wavelength range of 200 nm to 2100 nm. To automate the facility a LabVIEW based system is programmed. An optical fiber-based supercontinuum laser was chosen as the primary light source due to its brightness and broad bandwidth. The measurement setup was further expanded into the UV-range by implementing a laser driven xenon lamp. Light from these sources was made monochromatic using a diffraction grating monochromator and order sorting filters. To provide detection in the broad wavelength range an averaging sphere with a photomultiplier tube, silicon- and indium gallium arsenide photodiodes are used. Characterization of the spectrometer and its components is performed together with spectral transmittance measurements of bandpass and neutral density filters. These measurement results are compared with previous results of existing devices to evaluate the accuracy and precision of the facility. Uncertainties related to wavelength calibration, detector linearity, light source stability, stray light and interreflections are determined for the transmittance measurements performed. As examples, the absolute standard uncertainty for a neutral density filter measurements are estimated at 5.3⋅10-5 for ND10A and 1.1⋅10-5 for ND20A. For measured bandpass filters a peak absolute uncertainty for the slopes is estimated at 10-2.
  • Development of dry-nitrogen-purged spectrometer for infrared wavelength region
    (2007) Valkonen, Markku
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
    Infrapunasäteily on se osa elektromagneettista spektriä, jonka aallonpituus on pidempi kuin 750 nm, mutta lyhyempi kuin 1 mm. Ihmissilmä ei pysty havaitsemaan infrapunasäteilyä, mutta infrapunasäteilyn lämmittävä vaikutus on helppo havaita. Infrapunasäteily voidaan edelleen jakaa alaluokkiin ja tämä työ lähinnä käsittelee lähi-infrapunasäteilyä, jonka aallonpituus on 750 nm ja 5 µm välissä. Koska joidenkin ilmakehän kaasujen resonanssiaallonpituus osuu infrapunasäteilyn spektrialueelle, tarkat mittaukset ovat hankala toteuttaa normaali-ilmakehässä. Eniten rajoittava kaasu on vesihöyry, jolla on voimakkaat absorptiopiikit ja sen määrä on varsin vaihteleva. Tämän ongelman ohittamiseksi mittauslaitteisto voidaan huuhdella kuivalla typpikaasulla. Typpikaasulla ei ole merkittävää vaikutusta elektromagneettiseen säteilyyn infrapuna-alueella ja sillä voidaan korvata muut kaasut spektrometrin valon kulkureitillä. Tässä työssä kehitettiin spektrometri jossa on kuivatyppihuuhtelumahdollisuus. Spektrometrillä mitattiin näytesarja jossa oli paperia erilaisilla kosteusprosenteilla. Järjestelmän pääosat ovat valonlähde, monokromaattori ja detektori. Nämä osat asennettiin rakennettuihin ilmatiiviisiin laatikoihin, jotka voitiin huuhdella kuivalla typpikaasulla. Erityinen ohjelmisto kirjoitettiin laitteiston ohjaamiseksi ja erilaisten mittausjärjestelyiden automatisoimiseksi. Ohjelmisto kirjoitettiin suurimmalta osaltaan Java-kielellä, mutta jotkut osat siitä oli kirjoitettava C- ja C++-kielellä.
  • Fotodiodin mittauslaitteiden ja herkän fotodetektorin kehittäminen
    (2002) Niemelä, Arto Tapani
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
  • Direct transfer of Wafer-scale graphene films
    (2017-09-01) Kim, Maria; Shah, Ali; Li, Changfeng; Mustonen, Petri; Susoma, Jannatul; Manoocheri, Farshid; Riikonen, Juha; Lipsanen, Harri
     A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä
    Flexible electronics serve as the ubiquitous platform for the next-generation life science, environmental monitoring, display, and energy conversion applications. Outstanding multifunctional mechanical, thermal, electrical, and chemical properties of graphene combined with transparency and flexibility solidifies it as ideal for these applications. Although chemical vapor deposition (CVD) enables cost-effective fabrication of high-quality large-area graphene films, one critical bottleneck is an efficient and reproducible transfer of graphene to flexible substrates. We explore and describe a direct transfer method of 6-inch monolayer CVD graphene onto transparent and flexible substrate based on direct vapor phase deposition of conformal parylene on as-grown graphene/copper (Cu) film. The method is straightforward, scalable, cost-effective and reproducible. The transferred film showed high uniformity, lack of mechanical defects and sheet resistance for doped graphene as low as 18 Ω/sq and 96.5% transparency at 550 nm while withstanding high strain. To underline that the introduced technique is capable of delivering graphene films for next-generation flexible applications we demonstrate a wearable capacitive controller, a heater, and a self-powered triboelectric sensor.
  • Electromagnetic radiation detection using cantilever-based photoacoustic effect: A method for realizing power detectors with broad spectral sensitivity and large dynamic range
    (2022-04-16) Sharma, Sucheta; Laurila, Toni; Rossi, Jussi; Uotila, Juho; Vainio, Markku; Manoocheri, Farshid; Ikonen, Erkki
     A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä
    A sensitive photoacoustic detection approach employing a silicon cantilever is investigated for power measurement of electromagnetic radiation. The technique which is actuated by pressure waves generated through radiation-induced heat depicts high sensitivity for a considerably large spectral range from 325 nm to 1523 nm. The implemented method shows linear response in the measurement of radiation power from 15 nW to 6 mW demonstrating a dynamic range of almost six orders of magnitude. A numerical model has been developed to analyze and optimize the measurement sensitivity. The model allows studying different dimensions of the cantilever which is one of the key components of the radiation detection process. The numerical results are in good agreement with experimental results. The electromagnetic power detection technique shows future potential for industrial applications and scientific studies.
  • Evaluating the performance of a double integrating sphere in measurement of reflectance, transmittance, and albedo of coniferous needles
    (2020-01-01) Hovi, Aarne; Mõttus, Matti; Juola, Jussi; Manoocheri, Farshid; Ikonen, Erkki; Rautiainen, Miina
     A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä
    Leaf reflectance and transmittance spectra are essential information in many applications such as developing remote sensing methods, computing shortwave energy balance (albedo) of forest canopies, and monitoring health or stress of trees. Measurement of coniferous needle spectra has usually been carried out with single integrating spheres, which has involved a lot of tedious manual work. A small double integrating sphere would make the measurements considerably faster, because of its ease of operation and small sample sizes required. Here we applied a compact double integrating sphere setup, used previously for measurement of broad leaves, for measurement of coniferous needles. Test measurements with the double integrating sphere showed relative underestimation of needle albedo by 5–39% compared to a well-established single integrating sphere setup. A small part of the bias can be explained by the bias of the single sphere. Yet the observed bias is quite significant if absolute accuracy of measurements is required. For relative measurements, e.g. for monitoring development of needle spectra over time, the double sphere system provides notable improvement. Furthermore, it might be possible to reduce the bias by building an optimized measurement setup that minimizes absorption losses in the sample port. Our study indicates that double spheres, after some technical improvement, may provide a new and fast way to collect extensive spectral libraries of tree species.
  • Extension of spectral responsivity scale for infrared detectors
    (2009) Ahonen, Petteri
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
    Radiometria on tieteenala, joka tutkii sähkömagneettisen säteilyn mittauksia kaikissa sen muodoissa. Radiometri on laite, jolla voidaan mitata sähkömagneettista säteilyä. Kuten Planckin säteilylaki ennustaa, kaikki kappaleet joiden absoluuttinen lämpötila on nollapisteen yläpuolella, säteilevät infrapuna-alueella. Tämä säteily tarjoaa valtavat mahdollisuudet muun muassa kaasuanalyysin, valvonta- ja seurantasovellusten, lämpökuvauksen, ilmaston tutkimuksen, tähtitieteen, lääketieteen, meteorologian ja vaikkapa taidehistorian saroilla. Tekniikan kehittyessä yhä pidempiä aallonpituuksia voidaan hyödyntää. Työ on tehty osana Teknillisen korkeakoulun Mittaustekniikan infrapunadetektorien spektrisen vasteen mittauskyvyn laajentamiseen tähtäävää projektia. Projektin tavoitteena on kattaa aallonpituudet 0,9 µm ja 16 µm välillä. Työn aikana jo olemassa oleva detektoreiden kalibrointilaitteisto laajennettiin ja karakterisoitiin vastaamaan uutta 3 µm ja 16 µm välistä aallonpituusaluetta. Ilmakehän vaimennusten välttämiseksi laitteisto on sijoitettu kolmen ilmatiiviin laatikon sisään, jotka voidaan täyttää kuivalla typpikaasulla. Laitteisto koostuu infrapunasäteilijästä, monokromaattorista, radiometristä ja tarvittavasta peilioptiikasta. Lisäksi kehitettiin ja karakterisoitiin uusi pyrosähköiseen LiTaO3 kiteeseen pohjautuva radiometri spektrisen vasteen mittanormaaliksi. Osana radiometria on kultapäällysteinen puolipallon muotoinen ja irrotettava kaviteetti, jonka suorituskyky arvioitiin tietokonesimulaatioiden avulla. Kaviteettia käytettiin radiometrin efektiivisen absorbointikyvyn määrittämiseen. Tämän pohjalta johdettiin radiometrin suhteellinen spektrinen vaste 3 µm ja 13 µm välille. Suhteellinen vaste kiinnitettiin absoluuttiasteikkoon vertaamalla radiometrin ulostuloa TKK:n ensisijaiseen optisen tehon mittanormaaliin kolmella aallonpituudella. Epävarmuus analyysi osoittaa suhteellinen vasteen laajennetuksi mittausepävarmuudeksi (k=2) 0,88 % ja vastaava lukema absoluuttisen vasteen osalta on 3,66 %.
  • Facility for measurements of spectral diffuse reflectance
    (2000) Nevas, Saulius
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
  • Facility for Spectral Responsivity Measurements of Infrared Detectors
    (2006) Lano, Juhana
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
    Infrapunasäteily on sähkömagneettista säteilyä, jonka aallonpituus on 750 nm - 1 mm, alkaen heti näkyvän valon aallonpituusalueen yläpuolelta. Kaikki kappaleet, joiden lämpötila on absoluuttisen nollapisteen yläpuolella lähettävät infrapunasäteilyä Planckin lain mukaisesti. Tämän työn kannalta kiinnostava alue on lähi-infrapuna-alue, jonka voidaan katsoa käsittävän alueen 750 - 5000 nm. Viime vuosikymmenien aikana tapahtunut infrapunateknologian nopea yleistyminen on synnyttänyt kysyntää infrapuna-alueen detektorien kalibroinnille. Infrapunateknologian käyttöalueita ovat muun muassa kaasuilmaisu, pimeänäkö, lämpökuvaus, lääketieteelliset sovellukset sekä tietoliikennesovellukset. Tässä työssä kehitettiin ja karakterisoitiin laitteisto infrapunadetektorien absoluuttisen spektrisen vasteen kalibrointiin. Laitteistosta voidaan erottaa kolme pääosaa: säteilylähde sekä siihen liittyvä optiikka, monokromaattori, sekä havainnointiosa, johon kuuluvat detektorien lisäksi infrapunasäteilyn detektoriin fokusoiva optiikka. Mittausprosessi perustuu vertailumenetelmään, jossa kalibroitavan detektorin vastetta verrataan tunnetun, kalibroidun referenssidetektorin vasteeseen. Testidetektorin vaste pystytään tämän jälkeen laskemaan vasteiden keskinäisen suhteen avulla. Spektrisen vasteen määrittämiseksi prosessi toistetaan halutuin välein yli koko kalibroitavan aallonpituusalueen. Saatavan mittausdatan perusteella voidaan vastespektri määrittää mitatulle aallonpituusalueelle. Koko mittausprosessi on automatisoitu tietokonetta apuna käyttäen. Laitteiston avulla kalibroitiin kaksi infrapunadetektoria, valmistusmateriaaleina indiumarsenidi ja lyijyselenidi, aallonpituusalueelle 1000 - 2500 nm. Referenssidetektorina käytettiin pyrosähköistä radiometriä InAs-detektorille, ja näin kalibroitua InAs-detektoria puolestaan käytettiin referenssinä PbSe-detektorille. Kalibroinnin mittausepävarmuudeksi laskettiin 1.88% (k=2) InAs-detektorille ja 3.32% (k=2) PbSe-detektorille.
  • Goniometric measurements of liquid fluorescent materials
    (2009) Rantoja, Kaija
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
    Fluoresenssi on ilmiö, jossa materiaali absorboi valoa tietyllä aallonpituudella ja emittoi sitä pidemmällä aallonpituudella. Fluoresenssimittauksia käytetään nykyään monilla aloilla. Yksi nopeasti kasvava ala fluoresenssisovelluksilla on biokemia, jossa näytteet ovat usein nestemäisessä muodossa. Tämä diplomityö on osa fluoresenssin mittausprojektia, jonka tavoitteena on pystyä karakterisoimaan fluoresoivia materiaaleja. Tähän tarkoitukseen on rakennettu goniofluorometri, joka mahdollistaa mittausgeometriat 0°/10° - 130°. Tyypillisesti fluorometreissä käytetään vain geometriaa 0°/90°. Goniofluorometrillä on tähän mennessä mitattu vain kiinteitä näytteitä. Tässä työssä mittauksia laajennetaan nestemäisiin näytteisiin. Fluoresenssispektri mitataan kolmesta tunnetusta näytteestä, fluoreseiinista, rodamiini 101:stä ja kiniinisulfaatista. Mittaustuloksista voi päätellä, että erityisesti korkeat fluoresenssikonsentraatiot voivat aiheuttaa muutoksia emissiospektriin. Huomattava vaikutus spektriin on myös kulmalla, josta emissiota mitataan. Eksitaatioaallonpituudella ja eksitoivan säteilyn intensiteetillä ei todettu olevan merkittävää vaikutusta emissiospektriin. Epävarmuuden arvioitiin suhteellisen fluoresenssi-intensiteetin mittauksissa olevan 6,52-10,22%. Huomiota kiinnitettiin paljon systeemin kalibrointiin, jotta mittauslaitteistosta aiheutuvat virheet voitiin korjata. Spektrinen herkkyys määritettiin perinteisten menetelmien lisäksi myös kaupallisella kalibrointisarjalla. Näillä kahdella menetelmällä saatujen kalibrointitulosten välillä havaittiin selkeä ero.
  • Gonioreflectometer for measuring 3D spectral BRDF of horizontally aligned samples with traceability to SI
    (2022-04-01) Lanevski, Dmitri; Manoocheri, Farshid; Ikonen, Erkki
     A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä
    Present article describes a 3D gonioreflectometer developed at Aalto University for the measurement of spectral bidirectional reflectance distribution function (sBRDF) of horizontally aligned samples, needed to study sBRDF of sand from satellite calibration test sites. The new set-up incorporates three motorized arms that allow to measure in- and out-of-plane sBRDF. Illumination of the sample is provided by a supercontinuum laser coupled with laser line tunable filters and detection is performed with two types of photodiodes (Si and InGaAs) enabling collection of sBRDF in the spectral range from 450 nm to 1700 nm. The instrument is operated in the relative mode and its traceability to SI is achieved with the help of a 2D absolute reference gonioreflectometer available at Aalto University. The calibration procedure as well as system's uncertainty estimation are described. The performance of the 3D gonioreflectometer is validated by measurements of a ceramic diffuse reflectance sample.