Résumé HDR

En 1998, je pousse la porte du laboratoire de photobiologie au Muséum d’Histoire Naturelle pour y réaliser mon stage de DEA. Je suis alors loin de me douter que ce couloir rectiligne que j’ai devant les yeux est ma trajectoire de chercheur. J’ai eu la chance d’apprendre au contact des maîtres. Françoise Viénot pour la psychophysique et la vision. Jean Bastie pour la photométrie et la manipulation des références primaires. Maria Nadal pour la goniospectrophotométrie. Tous les trois enfin, pour leur rigueur scientifique et métrologique, la passion et le partage.

J’ai eu à nouveau de la chance quand les étoiles se sont alignées et que j’ai décroché un poste de permanent au CNAM, et une quasi carte blanche de la part de la direction de la métrologie française pour développer mon projet de mesure de l’apparence. Dans ce contexte confortable, j’ai pu donner corps à mes idées et commencer à creuser mon sillon. Quel est-il ?

C’est le même depuis le début de l’histoire. De toute façon, les métrologues n’aiment pas beaucoup les déviations. Je mesure le brillant depuis 15 ans. A l’oeil, avec un glossmètre ou à l’aide du goniospectrophotomètre que j’ai pensé, monté, démonté, remonté. Je mesure des BRDF. Je trace des pics spéculaires, des petits des gros des minces des beaux.

Et demain ? Je mesurerai toujours le brillant, mieux qu’aujourd’hui. Je démarrerai le chantier de la mesure de la translucidité. J’apporterai ma contribution à la quête de la mesure de l’apparence totale et à la compréhension du fonctionnement du système visuel. En tant qu’acteur de cette recherche d’abord. En tant que pourvoyeur de mesures bidirectionnelles ensuite, pour les chercheurs qui en ont besoin. En tant qu’animateur de cette communauté enfin, en faisant des propositions de projet, en formant des chercheurs, en participant au travail normatif et en assurant le lien entre recherche et industrie.

Ce document relate les grandes étapes de ma progression en tant qu’enseignant chercheur de 1998 à 2018. Il contient également mon programme de recherche pour 2018 – 2025.

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Mots clés

Métrologie de l’apparence, Brillant visuel, Translucidité, Réflectivité bidirectionnelle BRDF, Goniospectrophotométrie, ConDOR, Photométrie.

Résumé de la thèse

L’impression 2.5D est une technologie à mi-chemin entre l’impression couleur traditionnelle, à laquelle elle emprunte son procédé et la qualité de reproduction des couleurs, et l’impression 3D qui crée des reliefs et des formes. Par ses qualités visuelles, elle pourrait permettre la reproduction réaliste de multiples surfaces, mais un frein s’oppose à cette perspective : les encres brillent. En modulant la rugosité des surfaces imprimées à l'échelle du micromètre, en fréquence et en amplitude, nous avons réussi à réduire et contrôler le brillant des encres. Des stratégies d'impression différentes ont été proposées et étudiées pour diminuer l’effet scintillant et permettre l’impression d’une couche couleur mate : la création d'un espace à cinq dimensions dans lequel le brillant et la couleur sont modélisés aboutit à l'uniformisation des niveaux de brillant colorés. Les protocoles d'impression développés ont ensuite été appliqués à des cas concrets issus de la conservation – restauration du patrimoine. Plusieurs exemples distincts sont présentés, qui abordent un point particulier sur lequel l’impression 2.5D est pertinente : comblement de lacune, création de répliques réalistes, intérêt de l'aspect visuel mat pour la lisibilité des œuvres.

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TEL : 2018CNAM1204

 

Mots clés

Réduction du brillant, Impression 2.5D en couleur avec encres, Optimisation de la couleur mate, Mesure de l'apparence visuelle, Rugosité à micro-Échelle, Restauration du patrimoine, Surfaces mates, Scintillement, Acquisition 3D, BRDF.

Résumé de la thèse

Le brillant est un attribut de l'apparence visuelle. Il s'agit d'une construction du système visuel, basée sur le signal optique en provenance d’une surface et capté par l'œil. Les développements récents en spectrophotométrie fondamentale ont produit des instruments à même de mesurer la réflexion lumineuse avec une acuité égale à celle du système visuel humain. Une description transverse, visuelle et optique, d'un même ensemble d'échantillons est maintenant possible. Dans ce travail, nous construisons via des procédés sol-gel une échelle de brillant métrologique multivariée en termes de topologie de surface, indice de réfraction, teinte et niveaux de brillant. Cette échelle est caractérisée par la suite en rugosité, en indice de brillant spéculaire et en BRDF. Nous présentons les techniques de mesure et les corrections employées sur ConDOR, notre goniospectrophotomètre dédié à la mesure haute résolution du pic spéculaire. Au terme de cette étude, l'instrument présente une résolution angulaire de 0,014°, la meilleure résolution atteinte à ce jour, deux fois inférieure à celle du système visuel humain. La dynamique est de 6,5 décades. ConDOR est employé pour mesurer les BRDF de plusieurs échantillons brillants issus de différentes échelles. Elles sont étudiées et les discutées. Un premier lien entre rugosité et BRDF est esquissé. Nous étudions finalement en nous basant sur une échelle de référence de brillant, deux aspects de sa perception : l’effet d'un changement d'angle solide d'illumination et l’effet du réalisme de l'environnement d'observation. Nos résultats montrent que le système visuel est plus sensible aux variations de brillant dans des conditions d'observations réalistes, tant en matière d'éclairage que d'environnement. L’effet est particulièrement prononcé pour les échantillons mats. Les conditions moins réalistes ou moins naturelles peuvent mener les observateurs à la confusion.

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TEL : 2017CNAM1133

Mots clés

Brillant visuel, Réflectivité bidirectionnelle BRDF,  Echelles psychométriques, Sol-Ge, Goniospectrophotométrie, ConDOR, Photométrie.

Publications

CHASSEIGNE R., DUBARD J., PIERRARD S., HAY B., ” Light pollution analysis using hi-resolution night aerial lighting maps”, Proceedings of the 29th Quadriennal Session of CIE, CIE x046:2019, PO163, DOI: 10.25039/x46.2019.PO163

DUBARD J., OBEIN G., SURYANI D., “Bilateral comparison of luminous flux using lamps as transfer standards (EURAMET.PR-K4.2)”, Metrologia, 56, 2019, 1A, Tech. Suppl., 02001, DOI: 10.1088/0026-1394/56/1A/02001

GED G., OBEIN G., RABAL A. M., « Du brillant à la BRDF », in Simonot L. et Boulenguez P., Quand la matière diffuse la lumière, Presses des Mines, 2019, 209-220.

GED G., « Goniospectrophotométrie à haute résolution angulaire », in Simonot L. et Boulenguez P., Quand la matière diffuse la lumière, Presses des Mines, 2019, 129-145.

OBEIN G., « Le goniospectrophotomètre : principe, performances et limitations », in Simonot L. et Boulenguez P., Quand la matière diffuse la lumière, Presses des Mines, 2019, 71-90.

OBEIN G., “Traceability and references for the measurement of appearance: review of latest developments at Europeans national metrological institutes”, Proceedings of COMET 2019, Cergy, France.

OBEIN G., “Measurement of appearance; optical, visual and normative approach”, Proceedings of “Procédés laser pour l’industrie conference”, 25-26 Sept, Colmar, France.

RABAL A. M., GED G., OBEIN G., “What is the true width and height of the specular peak according to the level of gloss?”, Proceedings of the 29th Quadriennal Session of CIE, CIE x046:2019, OP88, DOI 10.25039/x46.2019.OP88

SALIS E., PAVANELLO D., KROEGER I., WINTER S., BOTHE K., HINKEN D., GANDY T., HOHL-EBINGER J., FRIESEN G., DITTMANN S., DUBARD J., MÜLLEJANS H., “Results of four European round-robins on TCO measurements for PV devices of different size”, Solar Energy, 179, February 2019, 424-436, DOI: 10.1016/j.solener.2018.10.051

SIMONOT L., OBEIN G., BRINGIER B., MENEVEAUX D., “Modeling, measuring, and using BRDF : significant French contributions”, Journal of the Optical Society of America A, 36,11, C40-C50, DOI: 10.1364/JOSAA.36.000C40

SIMONOT L., CHAVEL P., HEBERT M., OBEIN G., « Peut-on mesurer la BRDF? », Quand la matière diffuse la lumière, par Simonot L. et Boulenguez P., Presses des Mines, 2019, 439-452.

Communications

OBEIN G., “Traceability and references for the measurement of appearance: review of latest developments at Europeans national metrological institutes”, Proceedings of 3rd Congress of Cosmetic Measurement & Testing (COMET), Cergy, France, 6-7 février 2019.

GED G., “Characterization of gloss, Workshop on Visual Appearance of Materials, Alicante, Spain, 29th May 2019.

RABAL A., “What is the true width and height of the specular peak according to the level of gloss?”, Workshop on Visual Appearance of Materials, Alicante, Spain, 29th May 2019.

RABAL A. M., GED G., OBEIN G., “What is the true width and height of the specular peak according to the level of gloss?”, 29th Quadriennal Session of CIE, Washington DC, USA, 14-22 juin 2019.

CHASSEIGNE R., DUBARD J., PIERRARD S., HAY B., ” Light pollution analysis using hi-resolution night aerial lighting maps”, 29th Quadriennal Session of CIE, Washington DC, USA, 14-22 juin 2019.

OBEIN G., “The candela, the most human of the SI base units”, International School of Physics "Enrico Fermi", Varenna, Italie, 6 Juillet 2019.

OBEIN G., “The measurement of appearance”, International School of Physics "Enrico Fermi”, Varenna, Italie, 7 Juillet 2019.

OBEIN G., “Measurement of appearance; optical, visual and normative approach”, conference “Procédés laser pour l’industrie”, 25-26 Septembre, Colmar, France.

DUBARD J., “New photovoltaic technologies: metrology for PV Energy rating”, Congrès International de métrologie, Paris, France, 24-26 septembre 2019.

CHASSEIGNE R., DUBARD J., PIERRARD S., HAY B., “Improved method for high-resolution night aerial lighting maps production and analysis”, Congrès International de métrologie, Paris, France, 24-26 septembre 2019.

OBEIN G., “Traceability & references for the measurement of appearance” (keynote), Material appearance workshop, Colour Imaging Conference, Paris, France, 21 Oct 2019.

Publications

KRÖGER I., FRIEDRICH D., WINTER S., SALIS E., MÜLLEJANS H., PAVANELLO D., HOHL-EBINGER J., BOTHE K., HINKEN D., DITTMANN S., FRIESEN G., BLISS M., BETTS T., GOTTSCHALG R., RIMMELSPACHER L., STANG J., HERRMANN W., AND DUBARD J., “ Results of the round robin calibration of reference solar cells within the PhotoClass project “, International Journal of Metrology and Quality Engineering, 9, 8, August 2018, DOI: 10.1051/ijmqe/2018006

SPERLING A., MEYER M., PENDSA S., JORDAN W., REVTOVA E., POIKONEN T., RENOUX D. AND BLATTNER P., “ Multiple transfer standard for calibration and characterization of test setups for LED lamps and luminaires in industry”, Metrologia, 55, 2, 2018, DOI : 10.1088/1681-7575/aaa173

Communications

OBEIN G., “La candela, une touche d’humain dans le système international d’unités », Les jeudi de la mesure, LNE, Paris, juin 2018

OBEIN G., « Gloss constancy: principle, measurement and limits”, Workshop Open questions on gloss measurement, Madrid, Oct 2018

RABAL A., « Metrology of the specular peak for gloss scaling”, Workshop Open questions on gloss measurement, CSIC, Madrid, Oct 2018

Publications

DÖNSBERG T., MANOOCHERI F., SILDOJA M., JUNTUNEN M., SAVIN H., TUOVINEN E., RONKAINEN H., PRUNNILA M., MERIMAA M., TANG C. K., GRAN J., MÜLLER I., WERNER L., ROUGIE B., PONS A., SMID M., GAL P., LOLLI L., BRIDA G., RASTELLO M. L. IKONEN E., "Predictable quantum efficient detector based on n-type silicon photodiodes", Metrologia, 2017, 54, 821, DOI : 10.1088/1681-7575

GED G., “Métrologie du brillant : développement et caractérisation psychophysique d’échelles de brillant”, Thèse de doctorat en optique des milieux dilués spécialité lasers, nanosciences et métrologie. Sous la direction de M. E. Himbert et G. Obein, CNAM.

OBEIN G., SIMIONESCU M., DUBARD J., SEUCAN A., BASTIE J., “Luminous intensity bilateral comparison using lamps as transfer standards between LNE (France) and INM-RO (Roumania)”, Metrologia, 2017, 54, Tech. Suppl., DOI : 1088/0026-1394/54/1A/02002

PAGE M., OBEIN G., BOUST. C., RAZET. A., “Adapted Modulation Transfer Function Method for Characterization and Improvement of 3D printed surfaces”, Electronic Imaging, 2017, 8, 92-100. DOI : 10.2352/ISSN.2470-1173.2017.8.MAAP-279

STROTHKÄMPER C., FERRERO A., KOO A., JANNSON P., GED G., OBEIN G., KÄLLBERG S., AUDENAERT J., LELOUP F., VERDU F., PERALES E., SCHIRMACHER A., CAMPOS J, “Multilateral Spectral Radiance Factor Scale Comparison”, Applied Optics, 2016, 56, issue7, 1996-2006, DOI : 10.1364/AO.56.001996

 

Communications

CHANDOUL F., COUTIN J. M., ROUGIÉ B., "Improvement of the spectral responsivity measurements in the UV range at the French national metrology laboratory", NEWRAD 2017 Proceedings, Tokyo, Japan, 13-16 june 2017.

GED G., RABAL A. M., OBEIN G., “Absolute BRDF measurements with ultra-high angular resolution for the characterization of optical surfaces”, NEWRAD 2017 Proceedings, okyo, Japan, 13-16 june 2017.

VALIN T., DUBARD J., “ Monochromator based set-up for stray light characterization of industrial spectroradiometers” NEWRAD 2017 Proceedings, Tokyo, Japan, 13-16 june 2017.

ROUGIÉ B., VALIN M. H., “Thermodynamic measurement and validation of a high temperature blackbody for spectral radiance and irradiance reference” NEWRAD 2017 Proceedings, Tokyo, Japan, 13-16 june 2017

RABAL A. M., GED G., OBEIN G., “Gonio…? Performances et limitations”, Journée Tout sur la BRDF, Poitiers, juin 2017

GED G., RABAL A. M., OBEIN G., “De la BRDF au brillant”, Journée Tout sur la BRDF , Poitiers, juin 2017

GED G., RABAL A. M., HIMBERT M. E., OBEIN G., “Does the visual system extract more information than gloss in the specular direction ?”, CIE Midterm conference, Jeju Island, Republic of Korea, 21-28 October 2017

RABAL A. M., GED G., OBEIN G., “On the recommendation of solid angle of detection for BRDF measurement on glossy samples”, CIE TC 2-85 and JRP BiRD progress meeting, Jeju Island, Republic of Korea, 27 October 2017

DUBARD J., « LED et santé: état des connaissances” Salon des maires et des collectivités locales, Paris, 21-23 novembre 2017

DUBARD J., « LED : performance et sécurité sanitaire », Colloque FNCCR - Fédération nationale des collectivités concédantes et régies, Sénat, Paris, 12 décembre 2017

Publications

COUTIN J-M, ROUGIE B.: « Caractérisation et validation d'un nouveau radiomètre cryogénique au LCM », Revue Française de Métrologie, 41, 2016-1, 11-20, DOI : 10.1051/rfm/2016002

DUBARD J., VOYER J., HAMEURY J., BUTEAU F., « Qualification métrologique de spectrophotomètre : un guide pour les industriels », Revue Française de Métrologie, 41, 2016-1, 3-10, DOI : 10.1051/rfm/2016001

DUBARD J., GUIMIER S., VALIN T., OBATON A-F., BUTEAU F., « Spectroradiométrie UV: application au contrôle des cabines de bronzage », Revue Française de Métrologie, 42, 2016-2, 45-54,DOI : 10.1051/rfm/2016010

GED G., LELOUP F., DE WIT Y., OBEIN G., “Intercomparison of visual gloss psychometric scales”, 2016, Proceedings of 4th CIE Expert Symposium on Colour and Visual Appearance, Prague, CZ.

LELOUP F., AUDENAERT J., OBEIN G., GED G., HANSELAERE P., "Repeatability and reproducibility of specular gloss meters in theory and practice", 2016, J Coat Technol Res.

PAGE M., BOUST C., MÉLARD N., ROBCIS D., OBEIN G., ORTIZ SEGOVIA M., “3D surface acquisition : Comparison of two microtopographic equipments when measuring materials of cultural heritage”, 2016, Proceedings of 4th CIE Expert Symposium on Colour and Visual Appearance, Prague, CZ.

TURBIL C., GOZHYK I., TEISSEIRE J., OBEIN G., GED G., “BRDF measurement and simulation of patterned surfaces to foresee its visual rendering”, 2016, Proceedings of 4th CIE Expert Symposium on Colour and Visual Appearance, Prague, CZ.
 

Communications

OBEIN G., "Lumière et éclairage", Conférence à destination des enseignants du second degré dans le cadre du Plan Académique de Formation (PAF) du Musée du CNAM, Paris, 21 janvier 2016.

GED G., “Visual measurements at LNE-Cnam”, xDReflect progress meeting, Gant, Belgique, 27 janvier 2016.

OBEIN G., "Recommendation on the geometrical parameters for the measurement of the Bidirectional Reflectance Distribution Function (BRDF)”, CIE TC2-85, Melbourne, Australie, 8 Mars 2016.

OBEIN G.  “Team Metrology of appearance of LNE-CNAM”, Kick-off meeting projet Imagin, Futuroscope, 8 Juin 2016.

OBEIN G., "Discussion on the complexity of (real) specular peaks”, xDReflect progress meeting, Turin, Italie, 21 juin 2016.

OBEIN G., "Metrological issues related to BRDF measurements around the specular direction in the particular case of glossy surfaces”, xDReflect progress meeting, Turin, Italie, 21 juin 2016.

GED G., "Intercomparison of perceptual functions of glossy samples”, xDReflect progress meeting, Turin, Italie, 21 juin 2016.

ISTRATE D., ETIENNE R., DUBARD J., LITWIN A., ENOUF O., "Determination of the Verdet constant of low birefregence single-mode optical fiber ", CPEM 2016, Ottawa, Canada, July 2016

OBEIN G., "Gloss”, CIE Tutorial on Visual Appearance Fundamentals and Measurement, Prague, Republique Tchèque, 6 septembre 2016.

OBEIN G., "The measurement of gloss at LNE-CNAM”, Kick-off meeting of MUVApp project, Prague, Republique Tchèque, 8 septembre 2016.

OBEIN G., "Recommendation on the geometrical parameters for the measurement of the Bidirectional Reflectance Distribution Function (BRDF)”, CIE TC2-85, Prague, Republique Tchèque, 9 septembre 2016.

OBEIN G., «Accessing the specular peak of glossy surfaces”, Présentation au final meeting de l’ITN PRISM, Rauischholzhausen Castle, Allemagne, 21 octobre 2016.

GED G., “Exploration métrologique du pic spéculaire” Présentation au Workshop Propriétés optiques de nanostructures et apparence, Insitut d’optique d’Aquitaine, Bordeaux, 22 novembre 2016.

DUBARD J., “ Classification photovoltaïque : Météorologie et paramètre énergétique- Etat de l’art “, Journée technique du Comité Français de la Métrologie, Paris, 6 décembre 2016

 

Le LNE réalise l'étalonnage de radiomètres dans le domaine Ultraviolet. Les besoins métrologiques sont principalement pour trois longueurs d’onde liées aux sources à vapeur de mercure basse pression utilisées dans l’industrie: 365 nm pour les UVA, 313 nm pour les UVB  et 254 nm pour les UVC. Les besoins industriels pour la stérilisation, la décontamination de l'eau, de l'air ou des surfaces afin d'éviter des solutions chimiques, nécessitent une augmentation du niveau d’éclairement UVC de près d’un facteur 10 par rapport au banc actuellement utilisé au LNE.

Objectifs

Développer un banc d'étalonnage de radiomètre UVC à la longueur d’onde de 253,7 nm

Le niveau d’éclairement énergétique devra pouvoir atteindre 150 W/m² sur une surface de 2 cm² minimum avec une uniformité de l’ordre de 5 %

Résumé et premiers résultats

Ce projet a pour objectif de développer un banc d'étalonnage de radiomètre UVC et plus particulièrement à la longueur d’onde de 253,7 nm qui correspond à une longueur d’onde d’émission d’une lampe mercure basse pression utilisée par les industriels . Le niveau d’éclairement énergétique devra pouvoir atteindre 150 W/m² sur une surface de 2 cm² minimum avec une uniformité de l’ordre de 5 %. Le banc devra utiliser une source non basée sur un arc mercure haute pression. Plusieurs technologies seront étudiées : source LED UV,  laser UV, ensemble de lampes mercure basse pression. Ces nouvelles sources nous permettront de gagner un facteur 10 sur le niveau d’éclairement actuel et ainsi atteindre l’objectif souhaité.

Actuellement le banc du LNE utilise un arc mercure haute pression de 1000 W. Cette lampe ne possède pas d’émission à 253,7 nm mais une raie intense et large centrée à 250 nm. Afin d’éliminer les autres raies du mercure et de réaliser un étalonnage à 253,7 nm un filtre interférentiel centré à 254 nm ayant une transmission maximum de 15 à 20 % avec une largeur spectrale de 10 nm est placé sur le chemin optique. Cette configuration ne permet d’atteindre qu’un éclairement de 20 W/m² quand toutes les optiques (simulateur solaire, lampe et filtres) sont neuves.

Impacts scientifiques et industriels

Au -delà des améliorations du procédé de mesures, de validations de nouvelle technologie en terme de source UVC, si la solution LED est retenue, l'impact du projet est de doter le LNE d'un moyen d'étalonnage qui pourra proposer des niveaux d’éclairement équivalents à ceux utilisés dans l’industrie  pour la décontamination en utilisant si possible des sources de nouvelles technologies.

Ce projet rentre dans le champ de la spectrophotométrie et concerne les grandeurs en lien avec la mesure de l’apparence visuelle des matériaux. En particulier, les travaux concernent la mesure de la transmittance et de la diffusion de volume, ce qui permettra de caractériser la transparence et la translucidité des matériaux. Ces deux attributs qui ont une importance particulière dans la cosmétique, l’alimentaire, l’emballage et la synthèse d’image (notamment pour le rendu de la peau et de la pierre).

Objectifs

Faire progresser la métrologie primaire dans le domaine de la spectrophotométrie en définissant deux nouvelles quantités : la fonction de distribution du facteur de transmission bidirectionnel (BTDF) et la fonction de distribution de facteur de diffusion de surface bidirectionnel (BSSRDF)

Pour ces deux quantités, 2 réalisations seront mises au point, des artefacts de transfert seront conçus et la traçabilité sera testée

Etude des problèmes métrologiques liés à la mesure de la BRDF (fonction de distribution de la réflectivité bidirectionnelle), notamment sur les effets de polarisation, de speckle, de traçabilité lorsque les mesures sont réalisées sur des petites surfaces

Résumé et premiers résultats

Ce projet rentre dans le champ de la spectrophotométrie et concerne les grandeurs en lien avec la mesure de l’apparence visuelle des matériaux. Le projet xDReflect (2012-2015) avait permis de faire des progrès significatifs sur la mesure de la réflectance et la caractérisation du goniochromatisme, du brillant et du scintillant. BxDiff s’attèle lui à la mesure de la transmittance et de la diffusion de volume, ce qui permettra de caractériser la transparence et la translucidité des matériaux. Ces deux attributs qui ont une importance particulière dans la cosmétique, l’alimentaire, l’emballage et la synthèse d’image (notamment pour le rendu de la peau et de la pierre). Les problèmes sont que la grandeur permettant la mesure de la transparence, la fonction de répartition de la réflectance bidirectionnelle (BTDF) n’est pas implémentée aujourd’hui dans les laboratoires nationaux de métrologie, et que la grandeur permettant la mesure de la translucidité, la fonction de répartition de la diffusion de surface (BSSRDF) n’est même pas clairement définie aujourd’hui. BxDiff va s’attacher à définir et mettre en pratique ces nouvelles mesures, à développer des artefacts de transfert et à tester la chaine de traçabilité de ces grandeurs.

En parallèle, BxDiff permettra de prolonger le travail d’xDReflect sur la réflectance, en ciblant des points particulièrement sensibles en termes de métrologie et en amont de futures applications industrielles. Il s’agira concrètement de monter d’un cran l’incertitude de mesure au plus haut niveau, de valider les échelles de BRDF hors du plan d’incidence, et de comprendre et s’acquitter des problèmes de speckle, de polarisation et de mesure sur les petits échantillons.

Le LNE-Cnam coordonne ce projet. Fort de son équipement de mesure ConDOR, il sera fortement impliqué dans la caractérisation du speckle dans la mesure de BRDF. Cette étude sera menée en collaboration avec l’Université Jean Monet de Saint-Etienne. De plus, une nouvelle ligne instrumentale sera montée sur le goniospectrophotomètre pour réaliser une mesure de la BSSRDF, qui sera confrontée à la réalisation du partenaire espagnole CSIC. Le laboratoire validera également, à l’occasion de ce projet, son échelle de BRDF dans, et hors du plan d’incidence et développera une échelle de BTDF, ce qui lui permettra de demander de nouvelles aptitudes en matière de mesures et d'étalonnage pour ces deux grandeurs.

En coordonnant ce projet, qui implique 9 laboratoires nationaux de métrologie, 4 universités et 4 partenaires industriels, le laboratoire maintient son rang dans le domaine de la mesure de l’apparence au plus haut niveau mondial.

Impacts scientifiques et industriels

Ce projet aura un impact important pour une large communauté. L'impact le plus direct est attendu dans le domaine de la métrologie, où de nouvelles installations de mesure primaires et de nouvelles chaines de traçabilité seront définies pour de nouvelles grandeurs. Il est prévu aussi que les fabricants de spectrophotomètres et les laboratoires d’essais tirent également parti du projet à court terme. À plus long terme, toutes les industries qui travaillent sur l’apparence des objets bénéficieront de ce projet car les progrès de la mesure contribueront à améliorer le contrôle de la qualité des objets réels, ainsi que leurs reproductions virtuelles.

Publications et communications

Site web du projet : 

https://bxdiff.cmi.cz/

Partenaires

Le projet BxDiff, coordonné par le LNE-Cnam, regroupe 17 partenaires dont 9 laboratoires nationaux de métrologie, 4 universités et 4 partenaires industriels.

Les mesures radiométriques, photométriques ainsi que les mesures spectrales avec la radiométrie à filtre sont de plus en plus utilisées dans les domaines de la surveillance du climat, du traitement médical, de l’industrie de la santé, de l’éclairage à économie d’énergie et bien d’autres applications. Dans tous ces domaines, la traçabilité au SI passe par la sensibilité spectrale des détecteurs. Le détecteur à efficacité quantique calculable (Predictable Quantum Efficient Detector - PQED) a été développé en tant qu'étalon quantique ayant une efficacité quantique interne calculable (Internal Quantum Efficiency – IQE). Le PQED a été ratifié dans la Mise en Pratique pour la définition de la candela, en tant qu'étalon primaire alternatif à la référence primaire bien établie- le radiomètre cryogénique.

Objectifs

Développer de nouvelles techniques expérimentales pour les mesures de puissance optique sur une large gamme spectrale et dynamique grâce à la fabrication d'un détecteur qui combine, en un seul instrument, deux détecteurs autonomes primaires indépendants : un semi-conducteur (PQED -Predictable Quantum Efficient Detector) et un thermique (CESR -Radiomètre à substitution électrique cryogénique)

Développer un cryostat versatile, permettant l’étude de la sensibilité des photodiodes à des températures contrôlables variant entre 4 K et 80 K

Résumé et premiers résultats

Le projet européen ChipS•CALe vise à développer de nouvelles techniques expérimentales pour combiner, en un seul instrument, deux détecteurs autonomes primaires indépendants: un semi-conducteur (PQED -Predictable Quantum Efficient Detector) et un thermique (CESR -Radiomètre à substitution électrique cryogénique). Ce dispositif sera capable d’établir un lien fort avec le SI révisé en permettant la mesure du rapport e/h des deux constantes fondamentales. Cette implantation de deux étalons sur une même puce facilitera également l'auto-étalonnage des photodiodes à température ambiante. L'étude des matériaux semi-conducteurs et l'optimisation de modèles de simulation 3D permettront d'obtenir des performances optimales des PQEDs en mode quantique à température cryogénique. Des mesures à une seule longueur d'onde suffiront pour prédire la sensibilité spectrale de 400 nm à 850 nm sur une grande dynamique.

Impacts scientifiques et industriels

La recherche proposée conduira à la mise au point d’un détecteur étalon simplifié, avec des fonctionnalités opérationnelles semblables aux détecteurs de transfert existants et dont le coût est similaire. Cet étalon primaire pourra être intégré directement dans les applications et permettra de raccourcir la chaîne de traçabilité.

Les principes et méthodes développés dans le projet encourageront et consolideront la mise en œuvre du nouveau système SI ainsi que la position de la communauté radiométrique au sein du SI. Dans ce contexte, le CCPR a demandé que des mesures radiométriques des constantes fondamentales soient réalisées : c'est ce qui sera démontré dans ce projet avec une exactitude sans précédent, en mesurant le rapport des constantes fondamentales e/h en comparant deux étalons primaires indépendants et intrinsèquement différents dans un seul dispositif. Ces mesures contribueront ainsi à la cohérence du système SI mettront en évidence l'équivalence entre les étalons.

Avec la commercialisation des photodiodes « auto-étalonnables », la communauté disposera d'un nouvel étalon sous forme de "puce" pour mesurer la puissance optique avec une exactitude jamais atteinte. Les partenaires du projet étant aussi les principaux participants au CCPR, les résultats du projet seront intégrés à la planification stratégique du CCPR et aux révisions envisagées de la mise en pratique de la candela.

Publications et communications

Site web du projet ChipS•CALe : 

http://chipscale.aalto.fi/ 

Partenaires

Ces travaux s’inscrivent dans le cadre du projet européen ChipS•CALe, "Self-calibrating photodiodes for the radiometric linkage to fundamental constants". Les partenaires sont : JV (Norvège), Aalto (Finlande), CMI (Rép. Tchèque), INRIM (Italie), Metrosert (Estonie), PTB (Allemagne), UME (Turquie).

Une université norvégienne, HSN, et deux instituts de recherche norvégiens, IFE et SINTEF, ayant une grande expérience sur la technologie des semi-conducteurs participent également au projet en tant partenaires externes hors EURAMET.