Das DAkkS, ISO 17025 akkreditierte Prüf- und Kalibrierlabor von Gigahertz-Optik

Einleitung

Das Hauseigene Prüf- und Kalibrierlabor der Gigahertz-Optik ist nach ISO 17025 akkreditiert. Dies ist ein Beleg, für das hohe Maß an Qualität, dass wir in unseren täglichen Aufgaben an den Tag legen. Zugleich profitieren unsere Produkte von dieser Akkreditierung da Knowhow und Qualitätsanspruch in diese Produkte schon währen der Entwicklung, aber auch Produktion und QS einfließen.

Unsere Prüf- und Kalibrierverfahren werden regelmäßig durch externe Stellen überwacht. In Deutschland ist damit die DAkkS (Deutsche Akkreditierungsstelle) betraut. In den USA ist NVLAB (National Voluntary Laboratory Accreditation Program) die entsprechende Behörde. Diese unabhängige Prüfung erspart unseren Kunden eigene Auditierungen und führt wiederum bei deren Kunden zu Akzeptanz. Durch die hohen Anforderungen an eine akkreditierte Prüfung oder Kalibrierung bekommt der Kunde zudem auch die kleinste mögliche Messunsicherheit. Weiterhin werden Prüf- und Kalibrierscheine mit dem ILAC Logo (International Laboratory Accreditation Cooperation) international anerkannt und erfüllen auch die Anforderungen einiger gängiger Normen, wie zum Beispiel der IATF 16949.

Seit 1993 besitzt die Gigahertz-Optik ein akkreditiertes Kalibrierlabor für die Messgrößen „spektrale Bestrahlungsstärke“ und „spektrale Empfindlichkeit“.

2019 wurde die Akkreditierung um das Prüflabor um eine große Bandbreite von Messgrößen erweitert. (Siehe 3. DAkkS-Prüflabor)

2022 wurde nochmals die Akkreditierung des Kalibrierlabors für die Messgrößen „Bestrahlungsstärke von Breitbandradiometern“ und „Gleichstromstärke“ erweitert.

Hier geht es zu den Leistungen unseres Prüf- und Kalibrierlabors.

DAkkS-Kalibrierlabor

Die DAkkS-Kalibrierung ist der höchste deutsche Industriestandard. Bei einer DAkkS-Kalibrierung wird eine Messgröße weitergegeben. Das Kalibrierobjekt (Quelle oder Detektor) dient hierbei als Instrument für die Weitergabe der Messgröße. Ein DAkkS-kalibriertes Kalibrierobjekt kann für weitere DAkkS-Kalibrierungen oder –Prüfungen als Referenz verwendet werden, solange das Labor über eine entsprechende Akkreditierung verfügt.

Spektrale Bestrahlungsstärke

Spektrale Bestrahlungsstärke $E_e\left(\lambda \right)$ ist die grundlegende Größe in der Radiometrie, von der verschiedene Messgrößen abgeleitet werden können, wie:

• Integrale Bestrahlungsstärke $E_e$
• Photobiologische aktinische Bestrahlungsstärke $E_{\mathrm{biol}}$
• Photosynthetisch aktive Strahlung $E_{\mathrm{PAR}}$
• Beleuchtungsstärke $E_v$
• Farbmetrische Größen
• Strahlungsfluss, Strahlstärke, Strahldichte, Lichtstrom, Lichtstärke und Leuchtdichte bei bekannten geometrischen Verhältnissen.

Sie ist definiert als die Leistung pro Wellenlänge, die auf ein definiertes Flächenelement trifft $\frac{W}{m^2·\mathrm{nm}}$. . Weitere Informationen zu den Grundlagen der Lichtmesstechnik finden Sie auf unserem Informationsportal: Informationsportal der Gigahertz-Optik GmbH

Für die Weitergabe der Messgröße werden verschiedene Strahlertypen angeboten:

Für den Wellenlängenbereich von 250 nm bis 2500 nm werden auch heute noch typischerweise 1000 W FEL Quartzhalogenlampen verwendet. Diese müssen aufwendig qualifiziert werden um sicherzustellen, dass sie eine genügend hohe Qualität aufweisen um als Kalibrierstandard verwendet zu werden. Lampen dieser Art werden unter dem Namen BN-9101 auch verkauft.

Für den Wellenlängenbereich von 200 nm bis 400 nm werden typischerweise 30 W Deuteriumstrahler verwendet. Diese werden ebenfalls aufwendig qualifiziert um sicherzustellen, dass sie eine genügend hohe Qualität aufweisen. Strahler dieser Art können unter dem Namen BN-1501 ebenfalls erworben werden.

Spektrale Empfindlichkeit

Spektrale Empfindlichkeit s( $\lambda )$_Φ ist die wesentliche Messgröße für die Charakterisierung von Radiometern, sowie in der Messung von monochromatischen Lichtquellen, wie von schmalbandigen LEDs oder von Lasern.

Sie ist definiert, als die Systemantwort eines Detektors bei einer bestimmten Leistung pro Wellenlänge  $\frac{A}{W·\mathrm{nm}}$. Das Kalibrierlabor von Gigahertz Optik ist dabei akkreditiert für den Wellenlängenbereich von 250 nm bis 1160 nm.

Für die Weitergabe der Messgröße werden, je nach Anwendung verschiedene Detektortypen angeboten:

Für konvergente, oder parallele Strahlungsquellen mit geringem Spot-Durchmesser werden typischerweise Siliziumdioden verwendet. Dioden dieser Art werden unter dem Namen MD-37 oder PD-Serie (PD-45 Serie, PD-MSD Serie) auch verkauft.

Für diffuse Strahlungsquellen, Lichtwellenleiter oder größere Strahlungsquellen werden typischerweise Ulbrichtsche Kugeln verwendet. Produkte dieser Art können hier erworben werden.U-Kugel - Detektoren

Bestrahlungsstärke-Empfindlichkeit von Breitbandradiometern

Ein Breitbandradiometer für die Messung von Bestrahlungsstärke beinhaltet eine oder mehrere Fotodioden. Diese sind meist mit jeweils einem für die vorgesehene aktinische Messgröße erforderlichen optischen Korrekturfilter sowie mit einem Diffusor zur Cosinus Korrektur der Messgeometrie ausgeführt. Radiometer finden meist dort Anwendung, wo der Einsatz von Spektralradiometern nicht wirtschaftlich ist oder deren Vorteile wie Baugröße, Robustheit und Einfachheit wichtig sind. Trotzdem ist ein qualitativ hochwertiges Radiometer bei korrektem Gebrauch, präziser Charakterisierung und Korrektur vielen auf dem Markt verfügbaren Spektralradiometern in der speziellen Applikation überlegen. Radiometer finden Anwendung in der Strahlenhärtung, Messung von photopischer sowie scotopischer Beleuchtungsstärke in Lux, photobiologische aktinische Bestrahlungsstärken (Erythem, ACGIH, etc.), integrale Bestrahlungsstärke für UV-, VIS, und NIR bzw. IR-Strahlung, Bestrahlungsstärke von Excimer-Lampen, LEDs und anderen Lampentypen, sowie in der Messung der photosynthetisch aktiven Strahlung (PAR).

Das Kalibrierlabor von Gigahertz Optik ist dabei akkreditiert für Detektoren, deren aktinische Wichtung im Wellenlängenbereich von 200 nm bis 1050 nm liegt.

Auch hier werden für die Weitergabe der Messgröße verschiedene Detektoren angeboten. Wir bieten ein großes Sortiment von verschiedenen Detektoren an, mit dem so gut wie jeder Anwendungsbereich abgedeckt werden kann: Lichtmessgeräte, Detektoren, UV-VIS-NIR-Radiometer

Gleichstrom von Anzeigegeräten

Ein wesentlicher Bestandteil, um mit einem Radiometer eine präzise Messung durchführen zu können, ist die vollumfängliche korrekte Rückführbarkeit des Messsystems, also auch der Strommessung des Transimpedanz-Verstärkers. Die besondere Herausforderung liegt hier, in der genauen Messung von mitunter sehr kleinen Fotoströmen im pico-Ampere (pA) Bereich.

Die Gigahertz-Optik verfügt über ein großes Sortiment von Transimpedanz-Verstärkern, Transienten-Rekordern und Anzeigegeräten für optische Strahlungsmessgrößen, entsprechend des geplanten Einsatz (z.B. mobil, stationär, manuell oder ferngesteuert), sowie der benötigten Anzahl der Signalkanäle und des geplanten Messmodus (CW, Dosis, Pulsenergie, zeitlicher Pulsverlauf) Optometer, Verstärker, Anzeigegeräte

DAkkS-Prüflabor

Bei einer DAkkS-akkreditierten Prüfung wird ein rückführbarer Messwert erzeugt, oder ein Messgerät wird mit einem rückführbaren Messwert verglichen. Der wesentliche Unterschied zur Kalibrierung besteht darin, dass bei einer Prüfung die Messgröße nicht weitergegeben wird, sondern das Prüfobjekt in ein Verhältnis zu einer Referenz gesetzt bzw. getestet wird. Aber auch hier wird durch das ILAC Logo (International Laboratory Accreditation Cooperation) eine internationale Anerkennung gewährleistet.

Schmal- und Breitbandradiometer

Dieser Punkt erweitert die möglichen Kalibrierungen von 2b und 2c auf ein größeres Spektrum. Hiermit sind auch Messungen von anderen Größen als der spektralen Empdindlichkeit oder der Messung der integralen Bestrahlungsstärke möglich. Wie relative spektrale Empdindlichkeit oder die Messung von integraler Strahldichte-Empfindlichkeit. Auch die Einschränkung des Wellenlängenbereichs bei der Kalibrierung wird hier auf ein mögliches Spektrum von 200 nm bis 2500 nm erweitert.

Ein Schmal- oder Breitbandradiometer beinhaltet eine oder mehrere Fotodioden. Diese sind mit jeweils einem für die vorgesehene Messgröße erforderlichen optischen Korrekturfilter ausgeführt. Je nach Messgröße beinhalten diese Detektoren verschiedene Eingangsoptiken. Ulbrichtsche Kugeln für Strahlungsfluss, Cosinus angepasste Diffusoren für Bestrahlungsstärke oder verschiedene abbildende Optiken für Strahldichte. Bei einer DAkkS-Prüfung wird typischer weise das Gesamtsystem bestehend aus Detektor und Verstärkereinheit betrachtet, um eine entsprechende Rückführbarkeit zu gewährleisten. Messungen an dieser Art von Detektoren können wir im Bereich unseres ISO 17025 Prüflabors für den Wellenlängenbereich von 200 nm bis 2500 nm durchführen. Auch Messungen der Filterfunktionen sind möglich. Das beinhaltet die Messung sowohl absoluter als auch relativer spektraler Empfindlichkeit von verschiedenen Detektortypen mit und ohne spezieller Eingangsoptik.

Entsprechende Schmal- und Breitbanddetektoren können auch hier erworben werden: Lichtmessgeräte, Detektoren, UV-VIS-NIR-Radiometer

Bestrahlungsstärke Spektralradiometer

Spektralradiometer sind mittlerweile aus der optischen Messtechnik nicht mehr wegzudenken. Ihr vielseitiger Einsatz in der Radiometrie, bei der Messung von LEDs, von künstlicher oder natürlicher Sonnenstrahlung, von LASER, VCSEL sowie auch bei photometrischen oder farbmetrischen Messaufgaben ist mittlerweile der Standard für die geforderte höchste Präzision.

Spektrale Lichtmessgeräte und Spektralradiometer basieren auf Array-Detektoren. Das besondere Merkmal sind die spektral aufgelösten Messungen, aus denen sich sämtliche photometrischen und radiometrischen Messgrößen innerhalb des spektralen Messbereichs des Geräts berechnen lassen. Je nach Eingangsoptik des Spektralradiometers und des geplanten Verwendungszwecks bieten wir verschiedene Prüfungen für Spektralradiometer im Wellenlängenbereich von 200 nm bis 2500 nm für die wesentlichen Messgrößen Bestrahlungsgröße, Strahlungsfluss und Strahldichte an.

Wir bieten zudem alle Arten von High-End Spektralradiometern für die Spektralbereiche von 200 nm bis 2150 nm an: Spektrale Lichtmessgeräte, UV-VIS-NIR Spektralradiometer

Spektrale Bestrahlungsstärke

Spektrale Bestrahlungsstärke ist, wie schon in Kapitel 2a beschrieben, die grundlegende Größe in der Radiometrie, von der verschiedene Messgrößen abgeleitet werden können. Bei der Prüfung von Strahlern sind wir im Gegensatz zur DAkkS Kalibrierung allerdings nicht auf die zwei Lampentypen Halogen und Deuterium beschränkt. So können auch Prüfungen von z.B. LEDs, Xenon-Strahlern, HMI-Strahlern oder Sonnensimulatoren angeboten werden. Akkreditiert sind wir für die Prüfung der spektralen Bestrahlungsstärke im Wellenlängenbereich von 200 nm bis 2500 nm.

Ein entsprechendes LED-Normal welches auch die Anforderungen der CIE 251:2023 erfüllt bieten wir ebenfalls an. LED basiertes Bestrahlungsstärkenormal

Photometer

Unter einem Photometer versteht man ein Messgerät für die Messung von photometrischen Größen, wie Beleuchtungsstärke in Lux (lx), Leuchtdichte in Candela pro Quadratmeter $\frac{\mathrm{cd}}{m^2}$  oder Lichtstrom in Lumen (lm). Ein Photometer besteht dabei aus einem Detektor, welcher mittels Filter an die V(l)-Funktion des menschlichen Auges (Hellempfindlichkeitskurve) angepasst ist. Abhängig von der photometrischen Größe die gemessen werden soll, besitzt ein Photometer eine entsprechende Eingangsoptik, wie Ulbrichtsche Kugeln, Diffusoren oder abbildende Optiken. Geräte dieser Art könne entsprechend unserer Akkreditierung geprüft werden.

Photometer für verschiedene Messaufgaben können auch bei uns erworben werden: Lichtmessgeräte für die Photometrie

Lichtstrom und spektraler Strahlungsfluss

Die wesentliche Messgröße bei der Charakterisierung von Strahlern ist der spektrale Strahlungsfluss sowie der Lichtstrom (lm). Definiert ist der Strahlungsfluss, als die gesamte Leistung (W), die ein Strahler in alle Richtungen abgibt. Der Lichtstrom entsprechend photometrisch gewichtet. Diese Messgrößen sind immer wichtig, wenn verschiedene Strahler, wie LEDs, Halogen Strahler, etc. gemäß Gesamtleistung oder Effizienz (luminous efficacy  $\frac{\mathrm{lm}}{W}$) charakterisiert werden müssen.

Der Lichtstrom sowie der spektrale Strahlungsfluss werden typischerweise in einer Ulbrichtschen Kugel gemessen. Hier empfiehlt sich unser Labor durch Jahrelanges Know-How in der Produktion und im Betrieb von Ulbrichtschen Kugeln.

Akkreditiert sind wir für Lichtstrom in Lumen sowie für spektralen Strahlungsfluss in Watt (W) im Wellenlängenbereich von 350 nm bis 1050 nm.

Entsprechende Standardlampen mit unterschiedlicher Abstrahlcharakteristik (2-Pi und 4-Pi) sind bei uns zum Kauf erhältlich. Spektraler Strahlungsfluss / Lichtstrom

Auch entsprechende Ulbrichtkugeln für den Betrieb und für weitere Kalibrierprozesse sind bei uns erhältlich: Ulbrichtkugeln

Leuchtdichte und spektrale Strahldichte

Flächenstrahler zum Pixel- und Intensitätsabgleich von Bildsensoren und Kameras haben als wesentliche Messgrößen Leuchtdichte  $\frac{\mathrm{cd}}{m^2}$ bzw. spektrale Strahldichte $\frac{W}{m^2·\mathrm{sr}·\mathrm{nm}}$ ). In der Bildgebung, Sensorik oder auch in der Displaytechnik spielen diese Messgrößen eine entscheidende Rolle.

Akkreditiert sind wir für die Prüfung der Leuchtdichte sowie für die spektrale Strahldichte im Wellenlängenbereich von 250 nm bis 2500 nm.

Homogene Lichtquellen für die Messung der spektralen Strahldichte oder Leuchtdichte werden von uns ebenfalls angeboten. Diese können auch individuell mit verschiedenen LEDs oder Halogenstrahlern mit Filtern ausgestattet werden. Homogene Lichtquellen, Leuchtdichtenormale.

DAkkS – Deutsche Akkreditierungsstelle

Die DAkkS ist die nationale Akkreditierungsstelle der Bundesrepublik Deutschland. Sie handelt nach der Verordnung (EG) Nr. 765/2008 und dem Akkreditierungsstellengesetz (AkkStelleG) im öffentlichen Interesse als alleiniger Dienstleister für Akkreditierung in Deutschland.

Die grundsätzliche Idee der DAkkS ist es, so viele PTB Verantwortlichkeiten wie möglich, also Verantwortlichkeiten des Nationalen Metrologie Instituts (NMI) (siehe Kapitel 5), an die Industrie zu delegieren. Dies ist z.B. die Kalibrierung von Mess- und Prüfmitteln. Die DAkkS stellt hierbei sicher, dass die Rückführbarkeit von Mess- und Prüfmitteln zu den nationalen Instituten durch eine regelmäßige Kontrolle sichergestellt ist (Gigahertz-Optik ist unter der Nummer D-K-15047-01-00 als Kalibrierlabor sowie unter der Nummer D-PL-15047-01-00 als Prüflabor bei der DAkkS akkreditiert).

Dadurch können Kalibrierlaboratorien, welche vom DAkkS akkreditiert sind, rückführbare Kalibrierungen zu nationalen Kalibrierstandards anbieten. Eine ununterbrochene rückführbare Kalibrierkette zu nationalen Standards ist von besonderer Wichtigkeit für Mess- und Prüfmittelhersteller, um auf dem nationalen und internationalen Markt wettbewerbsfähig zu sein. Zudem ist dies für jedes Qualitätsmanagementsystem erforderlich.

Die Qualifizierung der Rückführbarkeit zu nationalen Standards ist Aufgabe der Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), welche das Deutsche Nationale Metrologie Institut darstellt. Die PTB definiert, realisiert, erhält und verbreitet die physikalischen Größen des SI-Systems wie z. B. Meter, Sekunde, Candela, etc.

Um dies zu gewährleisten, müssen vergleichbare Standards verwendet werden. Eine Kalibrierung welche auf SI-Einheiten basiert, welche wiederum vergleichbar und messbar sind, kann auditiert und dadurch geprüft werden. Mit dem DIN ISO 9000 Standard ist die Beziehung zwischen Qualitätsmanagement und Kalibrierung zum Teil verflochten, um eine kontinuierliche Kontrolle von Mess- und Prüfmitteln sicherzustellen.

Ohne Ausnahme müssen DAkkS akkreditierte Prüf- und Kalibrierlaboratorien die Anforderungen an DIN EN ISO/IEC 17025 (Generelle Anforderungen für ein Kalibrierlabor) erfüllen. DIN EN ISO/IEC 17025 ersetzte 1999 die EN 45001 und ISO/IEC Guide 25.

Die europäische Rolle der DAkkS liegt in einer Mitgliedschaft in der europäischen Kooperation für akkreditierte Laboratorien (EAL) in Rotterdam. Diese wurde von der „Western European Calibration Cooperation“ (WECC) und der „Western European Laboratory Accreditation Cooperation“ (WELAC) 1994 gegründet. Innerhalb der EAL kooperieren verschiedene Institute mit dem Ziel, dass die EAL-Kalibrierlaboratorien international Beachtung erfahren.

Weitere Informationen: http://www.dakks.de

NMI – Nationales Metrologie Institut

PTB – Physikalisch Technische Bundesanstalt

Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) ist das nationale Metrologie Institut Deutschlands, und somit die höchste technische Instanz bezüglich Metrologie in Deutschland. Die PTB definiert, realisiert, erhält und verbreitet die physikalischen Größen des SI-Systems wie z.B. Meter, Sekunde, Candela, etc.

Die PTB ist die offizielle Akkreditier Institution für DAkkS Kalibrierlaboratorien wie es Gigahertz-Optik in optischen Messgrößen ist. Zudem setzt sich die PTB für die bilaterale Akzeptanz von internationalen Standards ein. Durch ihre Aktivitäten in 1995 wurde eine Absichtserklärung zwischen dem „National Institute of Standards and Technology“ (NIST-USA) und der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Bezug auf die internationale Rückführbarkeit von Standards unterzeichnet. Die Gleichwertigkeit der nationalen Standards der NIST und die der PTB für die SI-Einheiten Lichtstärke und Lichtstrom wurde im April 1999 offiziell veröffentlicht.

Weitere Informationen über die PTB können hier gefunden werden: http://www.ptb.de

NIST – National Institute of Standards and Technology

Die NIST ist das nationale Metrologie Institut der USA. Als ein Teil der Aufgaben des NIST entwickelt, verbessert und erhält die Abteilung optische Technologien nationale Standards für die Spektralradiometrie, Photometrie, Farbmessung und spektraler Photometrie. Dabei werden neben nationalen Standards auch Dienstleistungen angeboten, dies im Spektralbereich von UV bis IR. Die Kalibrierungen der NIST sollen dabei höchsten Anforderungen an Genauigkeit erfüllen. Zudem veröffentlicht die NIST technische Artikel und Empfehlungen bezüglich optischer Messtechnik.

Weitere Informationen über die NIST und deren Tätigkeiten können hier gefunden werden https://www.nist.gov/

NPL - National Physical Laboratory

Die NPL ist das nationale Metrologie Institut Großbritanniens. NPL's optische Strahlungsmesstechnik Gruppe bietet Dienstleistungen an welche das Rückgrat der industriellen und akademischen optischen Messtechnik im vereinigten Königreich darstellen. Dafür werden Primärstandards und Einheiten bewahrt, zudem werden wissenschaftliche Untersuchungen durchgeführt um die Qualität zu verbessern. Das NPL verfolgt industrielle und akademische Ziele im Spektralbereich UV bis IR.

Mess- und Kalibrierdienstleistungen sind die Charakterisierung und Kalibrierung von: allen möglichen optischen Strahlungsquellen, optischen Strahlungsdetektoren und Zubehör, optische Eigenschaften von Materialien und Komponenten wie Farbe, Glanz, Trübung, etc.

Weitere Informationen auf https://www.npl.co.uk/

METAS – Eidgenössisches Institut für Metrologie

Die METAS ist das nationale Metrologie Institut der Schweiz. Der Fachbereich der Radiometrie und Photometrie umfasst eine Vielzahl von Kalibrierungen und Messdienstleistungen in der Photometrie, Radiometrie und Photonik. Ein besonderes Augenmerk liegt auch bei der Durchführung von lichttechnischen Prüfungen und der Vermessung von Fahrzeugbeleuchtung.

Die METAS betreibt aufwendige Forschungsarbeiten im Bereich der optischen Reflexion und anderen optischen Eigenschaften.

Weiterführende Informationen unter: https://www.metas.ch/