Je, ni wanasayansi wangapi wa vipimo wanahitajika ili kurekebisha balbu ya taa ya LED? Kwa watafiti katika Taasisi ya Kitaifa ya Viwango na Teknolojia (NIST) nchini Marekani, idadi hii ni nusu ya ilivyokuwa wiki chache zilizopita. Mnamo Juni, NIST imeanza kutoa huduma za urekebishaji za haraka, sahihi zaidi, na za kuokoa nguvu kazi kwa ajili ya kutathmini mwangaza wa taa za LED na bidhaa nyingine za hali dhabiti. Wateja wa huduma hii ni pamoja na wazalishaji wa mwanga wa LED na maabara mengine ya calibration. Kwa mfano, taa iliyorekebishwa inaweza kuhakikisha kuwa balbu ya LED ya wati 60 sawa katika taa ya mezani ni sawa na wati 60, au kuhakikisha kuwa rubani katika ndege ya kivita ana mwanga ufaao wa njia ya kurukia ndege.

Watengenezaji wa LED wanahitaji kuhakikisha kuwa taa wanazotengeneza zinang'aa kweli kama zilivyoundwa. Ili kufikia hili, rekebisha taa hizi kwa photometer, ambayo ni chombo ambacho kinaweza kupima mwangaza kwa urefu wote wa mawimbi huku ukizingatia unyeti wa asili wa jicho la mwanadamu kwa rangi tofauti. Kwa miongo kadhaa, maabara ya upigaji picha ya NIST imekuwa ikikidhi mahitaji ya tasnia kwa kutoa huduma za mwangaza wa LED na urekebishaji picha. Huduma hii inahusisha kupima mwangaza wa LED ya mteja na taa nyingine za hali dhabiti, pamoja na kusawazisha fotomita ya mteja mwenyewe. Hadi sasa, maabara ya NIST imekuwa ikipima mwangaza wa balbu kwa kutokuwa na uhakika mdogo, na hitilafu kati ya 0.5% na 1.0%, ambayo inalinganishwa na huduma kuu za urekebishaji.
Sasa, kutokana na ukarabati wa maabara, Timu ya NIST imeongeza hali hii ya kutokuwa na uhakika mara tatu hadi 0.2% au chini zaidi. Mafanikio haya hufanya huduma mpya ya mwangaza wa LED na urekebishaji wa kipima foto kuwa mojawapo bora zaidi duniani. Wanasayansi pia wamefupisha sana wakati wa urekebishaji. Katika mifumo ya zamani, kufanya urekebishaji kwa wateja kungechukua karibu siku nzima. Mtafiti wa NIST Cameron Miller alisema kuwa kazi nyingi hutumika kuweka kila kipimo, kuchukua nafasi ya vyanzo vya mwanga au vigunduzi, kuangalia kwa mikono umbali kati ya hizo mbili, na kisha kusanidi upya kifaa kwa kipimo kinachofuata.
Lakini sasa, maabara ina meza mbili za vifaa vya automatiska, moja kwa chanzo cha mwanga na nyingine kwa detector. Jedwali husogea kwenye mfumo wa wimbo na huweka kigunduzi mahali popote kutoka mita 0 hadi 5 kutoka kwa mwanga. Umbali unaweza kudhibitiwa ndani ya sehemu 50 kwa milioni ya mita moja (micrometer), ambayo ni takriban nusu ya upana wa nywele za binadamu. Zong na Miller wanaweza kupanga majedwali yasogee kulingana na kila mmoja bila hitaji la kuingilia kati kwa kuendelea kwa mwanadamu. Ilikuwa inachukua siku, lakini sasa inaweza kukamilika ndani ya saa chache. Hakuna tena haja ya kuchukua nafasi ya kifaa chochote, kila kitu kiko hapa na kinaweza kutumika wakati wowote, kuwapa watafiti uhuru mwingi wa kufanya mambo mengi kwa wakati mmoja kwa sababu ni automatiska kabisa.
Unaweza kurudi ofisini kufanya kazi nyingine wakati inafanya kazi. Watafiti wa NIST wanatabiri kuwa msingi wa wateja utapanuka kwani maabara imeongeza vipengele kadhaa vya ziada. Kwa mfano, kifaa kipya kinaweza kurekebisha kamera za macho, ambazo hupima mawimbi ya mwanga zaidi kuliko kamera za kawaida ambazo kwa kawaida huchukua rangi tatu hadi nne pekee. Kuanzia upigaji picha wa kimatibabu hadi kuchanganua picha za satelaiti za Dunia, kamera za hyperspectral zinazidi kuwa maarufu. Taarifa zinazotolewa na kamera za anga za juu kuhusu hali ya hewa na mimea duniani huwawezesha wanasayansi kutabiri njaa na mafuriko, na zinaweza kusaidia jamii katika kupanga misaada ya dharura na majanga. Maabara mpya pia inaweza kurahisisha na kufaulu zaidi kwa watafiti kusawazisha maonyesho ya simu mahiri, pamoja na maonyesho ya Runinga na kompyuta.

Umbali sahihi
Ili kurekebisha fotomita ya mteja, Wanasayansi katika NIST hutumia vyanzo vya mwanga vya broadband ili kuangazia vigunduzi, ambavyo kimsingi ni mwanga mweupe wenye urefu wa mawimbi (rangi), na mwangaza wake ni wazi sana kwa sababu vipimo hufanywa kwa kutumia fotomita za kawaida za NIST. Tofauti na lasers, aina hii ya mwanga mweupe ni incoherent, ambayo ina maana kwamba mwanga wote wa wavelengths tofauti si kulandanishwa na kila mmoja. Katika hali nzuri, kwa kipimo sahihi zaidi, watafiti watatumia leza zinazoweza kusongeshwa ili kutoa mwanga wenye urefu wa mawimbi unaoweza kudhibitiwa, ili urefu wa mawimbi moja tu wa mwanga uwashwe kwenye kigunduzi kwa wakati mmoja. Utumiaji wa leza zinazoweza kusongeshwa huongeza uwiano wa ishara hadi kelele wa kipimo.
Hata hivyo, hapo awali, leza zinazoweza kusomeka hazingeweza kutumiwa kusawazisha vipima fotomita kwa sababu leza za urefu wa wimbi moja zilijiingilia zenyewe kwa njia ambayo iliongeza viwango tofauti vya kelele kwenye mawimbi kulingana na urefu wa mawimbi uliotumika. Kama sehemu ya uboreshaji wa maabara, Zong imeunda muundo maalum wa fotomita ambayo hupunguza kelele hii hadi kiwango kidogo. Hii inafanya uwezekano wa kutumia leza zinazoweza kusomeka kwa mara ya kwanza kusawazisha vipima picha bila uhakika mdogo. Faida ya ziada ya muundo mpya ni kwamba hurahisisha kusafisha kwa vifaa vya taa, kwani tundu la kupendeza sasa linalindwa nyuma ya dirisha la glasi lililofungwa. Kipimo cha ukubwa kinahitaji maarifa sahihi ya umbali wa kigunduzi kutoka kwa chanzo cha mwanga.
Hadi sasa, kama maabara zingine nyingi za fomati, maabara ya NIST bado haina njia ya usahihi wa juu ya kupima umbali huu. Hii ni kwa sababu sehemu ya siri ya kigunduzi, ambayo kupitia kwayo mwanga hukusanywa, ni hila sana kuweza kuguswa na kifaa cha kupimia. Suluhisho la kawaida ni kwa watafiti kupima kwanza mwanga wa chanzo cha mwanga na kuangazia uso na eneo fulani. Kisha, tumia maelezo haya ili kubainisha umbali huu kwa kutumia sheria ya mraba kinyume, ambayo inaeleza jinsi ukubwa wa chanzo cha mwanga hupungua kwa kasi na umbali unaoongezeka. Kipimo hiki cha hatua mbili si rahisi kutekeleza na huleta kutokuwa na uhakika zaidi. Kwa mfumo mpya, timu sasa inaweza kuachana na mbinu ya mraba kinyume na kuamua umbali moja kwa moja.
Njia hii hutumia kamera inayotegemea darubini, na darubini iliyokaa kwenye hatua ya chanzo cha mwanga na kulenga vialama vya nafasi kwenye hatua ya kigunduzi. Microscope ya pili iko kwenye benchi ya kazi ya detector na inalenga alama za nafasi kwenye workbench ya chanzo cha mwanga. Kuamua umbali kwa kurekebisha aperture ya detector na nafasi ya chanzo mwanga kwa lengo la darubini zao husika. Hadubini ni nyeti sana kwa kupunguza umakini, na inaweza kutambua hata umbali wa maikromita chache. Kipimo kipya cha umbali pia kinawawezesha watafiti kupima "kiwango cha kweli" cha LEDs, ambayo ni nambari tofauti inayoonyesha kuwa kiasi cha mwanga kinachotolewa na LEDs hakijitegemea umbali.
Kando na vipengele hivi vipya, wanasayansi wa NIST pia wameongeza baadhi ya vifaa, kama vile kifaa kinachoitwa goniometer ambacho kinaweza kuzungusha taa za LED ili kupima ni kiasi gani cha mwanga kinachotolewa katika pembe tofauti. Katika miezi ijayo, Miller na Zong wanatarajia kutumia spectrophotometer kwa huduma mpya: kupima mionzi ya ultraviolet (UV) ya LEDs. Matumizi yanayoweza kutumika ya LED katika kuzalisha miale ya urujuanimno ni pamoja na kuwasha chakula ili kupanua maisha yake ya rafu, pamoja na kuua maji na vifaa vya matibabu. Kijadi, miale ya kibiashara hutumia mwanga wa ultraviolet unaotolewa na taa za mvuke za zebaki.