L’utilisation de l'éclairage nocturne extérieur présente différents aspects. Si la légitimité et les bénéfices de l’utilisation de la lumière artificielle en période nocturne sont communément admis, les effets négatifs ne sont pas inexistants et sont mis en avant depuis déjà plusieurs années. Les astronomes amateurs ont été parmi les premiers à signaler la gêne que ces lumières occasionnaient à leurs observations du fait de l’altération de la visibilité des étoiles. Aujourd’hui, on s’intéresse également aux impacts négatifs sur la santé humaine, avec notamment les troubles du sommeil liés à l’utilisation de la lumière bleue ; sur la biodiversité avec les déséquilibres sur la faune et la flore, répartition géographique proies / prédateurs, perturbation des cycles de reproduction, etc… ; sans négliger le sujet du gaspillage énergétique lié à une surutilisation et une mauvaise utilisation de la lumière.

Ces effets négatifs ont amené progressivement à parler de nuisances lumineuses puis de pollution lumineuse (dès lors que l’on intègre les impacts sur le vivant et les écosystèmes).

L’objectif principal de ce projet est de développer un système de mesure traçable de la luminance verticale et des caractéristiques colorimétriques - dont la température de couleur -, de scènes de nuit, vues d’avion, utiles à la caractérisation des éclairages et de leurs nuisances.

Objectifs

Traduire les besoins de la communauté en termes de grandeurs physiques et d’incertitudes associées.

Réaliser une plateforme optoélectronique embarquable en aéronef et basée sur des caméras matricielles.

Réaliser des références de luminances au sol.

Mener une étude métrologique incluant les conditions de vol, les conditions atmosphériques, les traitements du signal et de geo-référencement et l’étalonnage des systèmes optoélectroniques.

Diffuser les résultats du projet aux parties prenantes de la pollution lumineuse.

Résumé et premiers résultats

L’objectif de ce projet est d’apporter une contribution métrologique dans l’étude des éclairages extérieurs nocturnes en développant un système de mesure aéroporté délivrant des informations quantitatives sur la luminance et la colorimétrie.

Les effets négatifs de l’utilisation de la lumière artificielle en période nocturne sont démontrés depuis plusieurs années (santé humaine, biodiversité, consommation énergétique…) et ont amené à parler de nuisance / pollution lumineuse. La limitation de ce phénomène est devenue un enjeu important pour les politiques publiques liées à la transition énergétique. En France, différents décrets et lois se sont succédés pendant ces dix dernières années, créant un cadre réglementaire dense autour de l’utilisation de la lumière artificielle. Pour respecter ce cadre (puissance, direction d’éclairage, temporalité…) et préciser les impacts sur la biodiversité, les collectivités territoriales et la communauté scientifique (écologues et naturalistes…) ont exprimé le besoin d’acquérir de l’information pertinente sur l’intégralité des éclairages extérieurs, situés aussi bien dans l’espace public que dans le privé. Du point de vu métrologique, il s’agit notamment d’étudier les éclairages sous l’angle de la luminance et de la colorimétrie tout en adoptant un point d’observation permettant d’être homogène sur tout un parc d’éclairage, ce qui oriente vers des acquisitions aériennes.

Pour l’heure, les mesures de luminance et de température de couleur n’existent pas en imagerie aérienne. En revanche, le LNE-LCM, qui a déjà réalisé des cartographies à partir d’images aériennes nocturnes et visibles, possède une bonne expérience sur l’instrumentation aéroportée (voir figure 1). D’autre part, un premier panorama technologique nous assure qu’il existe des matériels, caméras scientifiques et filtres optiques adaptés, possédant les caractéristiques suffisantes pour construire un système de mesure utilisable à bord d’un aéronef. L’objectif principal du projet sera donc de réaliser un système d’imagerie aérienne traçable pour mesurer la luminance lumineuse et la température de couleur. Au-delà de l’aspect système et de sa capacité à mesurer toute la gamme de luminances, les difficultés à résoudre concernent aussi la connaissance des propriétés optiques de l’atmosphère. Dans un premier temps, elles seront évaluées à l’aide de références au sol à construire et, dans un second temps, elles feront l’objet de collaborations afin de les modéliser plus finement.

 

Image
Extrait de la cartographie aérienne des éclairages extérieurs de la ville de Paris et superposée à la photo-aérienne (source : Mairie de Paris ) »
Extrait de la cartographie aérienne des éclairages extérieurs de la ville de Paris et superposée à la photo-aérienne (source : Mairie de Paris ) »

 

Missing élément de média.

Impacts scientifiques et industriels

Le système de mesure développé dans le cadre du projet, sera traçable au SI et ouvrira de nouvelles possibilités de mesures pour les collectivités territoriales afin de répondre à leurs besoins. Ces besoins concernent principalement la caractérisation des sources lumineuses d’un parc donné (température de couleur, répartition géographie,etc…) et d’identifier les éventuels éclairages dirigés vers le ciel.

Ce système sera également un nouvel outil pour les futurs projets scientifiques d’étude des effets de la pollution lumineuse sur la santé humaine, la faune et la consommation énergétique.

Les connaissances et l’expérience acquises seront partagées au sein du comité technique de la Commission internationale de l'éclairage (CIE) relatif aux nuisances lumineuses.

Partenaires/Collaborations

Le LNE est déjà en contact avec différentes collectivités territoriales qui ont manifesté un intérêt certain pour de tels sujets.

Publications

GED G., RABAL A. M., HIMBERT M., OBEIN G.,  “Assessing gloss under diffuse and specular lighting”, ColorResearch & Application, 45(6), 2020, 591-602. DOI: 10.1002/col.22510

Communications

RABAL A. M., GED G., RICHARD A., OBEIN G., “Effect of the size and shape of the measurement area on BRDF measurements on glossy samples”, AIC Interim Meeting Natural Colours-Digital Colours, Avignon, France, nov. 2020.

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

 

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

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

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.

La réalisation de mesures traçables au SI pour les sources de lumières LED est beaucoup plus complexes que pour les sources de lumières “classiques”. Des normes existent sur le sujet mais d’importants aspects métrologiques des mesures ne sont pas traités comme le traitement des incertitudes sur les mesures de luminance et sur les distributions d’intensités. Les mesures de spectres pour les sources colorées sont également un aspect à mettre au point.

Objectifs

Ce projet propose de fournir des métriques, des procédures validées et des guides pour les tests en laboratoire de ce type de sources. Ces développements se feront en étroite collaboration avec la CIE (Commission internationale de l’éclairage) et le CEN/CENELEC (Comité européen de normalisation en électronique et en électrotechnique) en prévision de la révision des normes CIE S 025, EN 13032-4 et ISO/CIE 19476.

Résumé et premiers résultats

La description du projet est disponible en suivant ce lien.

Partenaires

Ce projet est financé par le programme EMPIR et regroupe, entre autres, 6 instituts de métrologie (Finlande, Espagne, Portugal, France, Allemagne, Turquie).

Ce projet européen propose de développer les outils métrologiques nécessaires pour caractériser les nouvelles technologies photovoltaïques (PV) émergentes.

En particulier, les technologies basées sur de nouveaux matériaux (e.g. Perovskite Tandem on Silicon) apparaissent comme la nouvelle génération de modules PV présentant de meilleurs rendements de conversion par rapport aux technologies actuelles. Par ailleurs, de nouveaux modules PV dédiés à une utilisation à l’intérieur des bâtiments sont en train d’émerger. Aujourd’hui, on note l’absence de moyens de caractérisation de ces nouvelles technologies.

Objectifs

Réduction des incertitudes relatives aux cellules de références qui affectent le bilan d’incertitudes de toute la chaîne de traçabilité qui en découle.

Les normes internationales concernant la caractérisation de ces technologies PV émergentes seront développées.

Résumé et premiers résultats

La description du projet est disponible sur le site du programme EMPIR en suivant ce lien.

Partenaires

Ce projet est financé par le programme EMPIR et regroupe, entre autres, 5 instituts de métrologie (Finlande, Bosnie Herzégovine, France, Allemagne, Turquie).

La mesure des rayonnements UV associées à de faibles incertitudes est un besoin exprimé dans l’industrie, la santé et la recherche. Pour soutenir ce besoin industriel, sanitaire, académique et environnemental, le CCPR  (Comité Consultatif pour la Photométrie et la Radiométrie) a engagé une démarche visant à élargir les références et les CMC (possibilités d’étalonnage) dans le domaine UV, jusqu’à 200 nm pour 3 des 4 grandeurs spectrales testées dans les comparaisons clefs.

Objectifs

Sensibilité spectrale : extension de la plage de longueur d’onde vers l’UV, passage de 280 nm à 200 nm et réduction des incertitudes-types (objectif, 1 % à 200 nm et 0.6 % à 280 nm).

Transmittance spectrale régulière : extension de la plage de longueur d’onde vers l’UV, passage de 250 nm à 200 nm avec une incertitude-type de 0.3 %.

Éclairement énergétique spectral : réduction de l’incertitude-type (objectif, 4 % à 200 nm et 2 % à 250 nm).

Résumé et premiers résultats

La mesure des rayonnements UV associés à de faibles incertitudes est un besoin de plus en plus exprimé dans l’industrie ou la santé, et plus encore, en termes d’incertitude très faible, dans la recherche. De nombreux besoins concernent la santé, soit pour l’étalonnage d’instruments médicaux destinés à des soins (psoriasis, dissociation de la bilirubine chez le nouveau-né), soit pour le contrôle d’outils ‘grand public’, comme par exemple  les cabines d’insolation dites ‘de bronzage’, ou lampes spectrales UV. Dans l’industrie ce sont en particulier les réactions chimiques déclenchées par le rayonnement UV qui sont étudiées : la polymérisation UV ou la photolytographie des semi-conducteurs. La purification de l’eau est réalisée par des lampes de basse pression au mercure, étalonnées par le LNE à 254 nm. Les besoins industriels concernent aussi la caractérisation de simulateurs solaires aux applications variées comme  l’évaluation de l’efficacité des crèmes de protection solaire.

Ce n’est toutefois pas dans les applications industrielles que le niveau d’incertitude est le plus critique. En climatologie, pour la surveillance de la couche d’ozone, la mesure des quantités de rayonnement ultraviolet est un outil important pour la connaissance des paramètres intervenant dans les modèles de prédiction de l’évolution climatique. Dans ce contexte de recherche le projet européen « Traceability for surface spectral solar ultraviolet radiation » a permis d’atteindre une incertitude sur la mesure des rayonnements solaires dans l’UV inférieure à 1.5 % en 2014. Les applications qui concernent l’environnement sont d’ailleurs citées dans les dernières orientations stratégiques publiées par le Comité Consultatif de Photométrie et Radiométrie (CCPR). En effet La surveillance de l'environnement fait appel à une variété d'indicateurs pour surveiller et analyser le changement ou l'impact du changement climatique. Il s'agit des Variables Climatiques Essentielles (VCE). Plus des 2/3 des VCE impliquent une forme de mesure du rayonnement optique : émise, directe, absorbée ou réfléchie. Selon le CCPR « les incertitudes requises par ce thème sont probablement les plus exigeantes ».

Pour soutenir ce besoin industriel, académique et environnemental, il faut être capable de mesurer avec une incertitude adaptée les différentes grandeurs mises en jeux. Pour cette raison le CCPR a engagé une démarche visant à élargir les « références et les possibilités d’étalonnage et de mesure » (CMC) dans le domaine UV pour 3 grandeurs : sensibilité des détecteurs, transmission des filtres et éclairement des sources. L’objectif du projet présenté est double : d’une part étendre les mesures des trois grandeurs jusqu’à 200 nm dans l’UV d’autre part de réduire l’incertitude de mesure d’un facteur 5.

Impacts scientifiques et industriels

  • Elargissement du domaine spectral des CMC.
  • Réduction des incertitudes sur les CMC actuelles dans l’UV (détecteur / Filtres) et dans l’UV/Vis (sources).
  • Réduction des incertitudes sur la chaîne de traçabilité au premier niveau.
  • Maintien du positionnement du laboratoire dans le groupe de tête au niveau EURAMET et CCPR en vue de future collaboration dans les projets de recherche de type EMPIR, ERC, ITN.
  • Amélioration du raccordement de l’échelle de température thermodynamique aux références radiométriques pour les points eutectiques en cours de développement dans l’équipe pyrométrie.
  • D’un point de vue industriel, l’extension des possibilités d’étalonnages permettra d’optimiser les prestations proposées par le LNE.

Le SiPM (Silicon PhotoMultiplier) est un nouveau type de détecteur utilisé comme compteur de photons comprenant plusieurs APD (photodiode avalanche) fonctionnant en mode Geiger.

Le SiPM est un détecteur à semi-conducteur qui possède d’excellentes performances de comptage de photons et peut être utilisé dans de nombreuses applications qui requièrent la détection d’extrêmement faibles signaux lumineux.

Objectifs

Caractériser les détecteurs SiPM et évaluer les performances métrologiques.

Adapter les bancs et instruments de mesure du laboratoire pour traiter les faibles niveaux de flux nécessaires à la caractérisation des détecteurs.

Résumé et premiers résultats

Le détecteur SiPM se retrouve dans de nombreuses applications de détection de faibles signaux comme les LIDAR (light detection and ranging), le médical ou les grands projets de recherche. Sa production en masse par divers fabricants a permis de réduire son coût de production, de fiabiliser ses performances et d’obtenir un catalogue de détecteurs optimisés pour une multitude d’applications en diversifiant les sensibilités spectrales, les dimensions et les boîtiers.

Le détecteur SiPM est une bonne alternative pour remplacer le photomultiplicateur surtout dans le proche infrarouge où ses performances ne sont pas optimum et son coût très élevé.

La métrologie du détecteur SiPM reste à être développée dans un premier temps pour les besoins internes du LNE-LCM comme par exemple pour la caractérisation des LIDAR, des mesures du NVIS ou encore de la mesure de la pollution lumineuse. Fort de cette expérience le LNE pourra ainsi développer de nouveaux instruments, adaptés ces bancs existants et ainsi proposer de nouveaux services d’étalonnage à ses clients.

Impacts scientifiques et industriels

Les connaissances acquises et les résultats des caractérisations permettront :

  • De déterminer si les détecteurs SiPM ont les performances adéquates pour les besoins de mesures radiométriques de sources à faibles flux
  • De mieux comprendre le comportement de dispositifs intégrants des détecteurs SiPM

Partenaires

Un partenariat et une collaboration technique étroite avec la société Hamamatsu doivent être envisagés pour l’approvisionnement et la compréhension du bon fonctionnement des détecteurs.