ایل ای ڈی لائٹ بلب کو کیلیبریٹ کرنے کے لیے کتنے پیمائشی سائنسدانوں کی ضرورت ہے؟ ریاستہائے متحدہ میں نیشنل انسٹی ٹیوٹ آف اسٹینڈرڈز اینڈ ٹیکنالوجی (NIST) کے محققین کے لیے یہ تعداد اس سے نصف ہے جو کچھ ہفتے پہلے تھی۔ جون میں، NIST نے LED لائٹس اور دیگر سالڈ سٹیٹ لائٹنگ مصنوعات کی چمک کا اندازہ کرنے کے لیے تیز تر، زیادہ درست، اور لیبر سیونگ انشانکن خدمات فراہم کرنا شروع کر دی ہیں۔ اس سروس کے صارفین میں ایل ای ڈی لائٹ مینوفیکچررز اور دیگر کیلیبریشن لیبارٹریز شامل ہیں۔ مثال کے طور پر، ایک کیلیبریٹڈ لیمپ اس بات کو یقینی بنا سکتا ہے کہ ڈیسک لیمپ میں موجود 60 واٹ کا ایل ای ڈی بلب واقعی 60 واٹ کے برابر ہے، یا اس بات کو یقینی بنا سکتا ہے کہ فائٹر جیٹ کے پائلٹ کے پاس رن وے کی مناسب روشنی ہے۔

ایل ای ڈی مینوفیکچررز کو اس بات کو یقینی بنانے کی ضرورت ہے کہ وہ جو لائٹس تیار کرتے ہیں وہ واقعی اتنی ہی روشن ہیں جتنی کہ وہ ڈیزائن کی گئی ہیں۔ اس مقصد کو حاصل کرنے کے لیے، ان لیمپوں کو فوٹو میٹر سے کیلیبریٹ کریں، جو ایک ایسا آلہ ہے جو مختلف رنگوں کے لیے انسانی آنکھ کی قدرتی حساسیت کو مدنظر رکھتے ہوئے تمام طول موج پر چمک کی پیمائش کر سکتا ہے۔ کئی دہائیوں سے، NIST کی فوٹو میٹرک لیبارٹری ایل ای ڈی چمک اور فوٹو میٹرک کیلیبریشن خدمات فراہم کرکے صنعت کے مطالبات کو پورا کرتی رہی ہے۔ اس سروس میں گاہک کی ایل ای ڈی اور دیگر سالڈ سٹیٹ لائٹس کی چمک کی پیمائش کے ساتھ ساتھ گاہک کے اپنے فوٹو میٹر کو کیلیبریٹ کرنا شامل ہے۔ اب تک، NIST لیبارٹری نسبتاً کم غیر یقینی صورتحال کے ساتھ بلب کی چمک کی پیمائش کر رہی ہے، جس میں 0.5% اور 1.0% کے درمیان خرابی ہے، جو کہ مرکزی دھارے کی انشانکن خدمات سے موازنہ ہے۔
اب، تجربہ گاہ کی تزئین و آرائش کی بدولت، NIST ٹیم نے ان غیر یقینی صورتحال کو تین گنا بڑھا کر 0.2% یا اس سے کم کر دیا ہے۔ یہ کامیابی نئی ایل ای ڈی چمک اور فوٹو میٹر کیلیبریشن سروس کو دنیا کی بہترین خدمات میں سے ایک بناتی ہے۔ سائنسدانوں نے انشانکن کے وقت کو بھی نمایاں طور پر مختصر کر دیا ہے۔ پرانے سسٹمز میں، صارفین کے لیے انشانکن انجام دینے میں تقریباً پورا دن لگ جاتا ہے۔ NIST کے محقق کیمرون ملر نے بتایا کہ زیادہ تر کام ہر پیمائش کو ترتیب دینے، روشنی کے ذرائع یا ڈٹیکٹر کو تبدیل کرنے، دونوں کے درمیان فاصلے کو دستی طور پر چیک کرنے اور پھر اگلی پیمائش کے لیے آلات کو دوبارہ ترتیب دینے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
لیکن اب، لیبارٹری میں دو خودکار آلات کی میزیں ہیں، ایک روشنی کے منبع کے لیے اور دوسری ڈٹیکٹر کے لیے۔ ٹیبل ٹریک سسٹم پر حرکت کرتا ہے اور ڈیٹیکٹر کو روشنی سے 0 سے 5 میٹر کے فاصلے پر رکھتا ہے۔ فاصلے کو ایک میٹر (مائکرو میٹر) کے 50 حصے فی ملین کے اندر کنٹرول کیا جا سکتا ہے، جو کہ انسانی بالوں کی چوڑائی تقریباً نصف ہے۔ زونگ اور ملر مسلسل انسانی مداخلت کی ضرورت کے بغیر ایک دوسرے کے قریب منتقل ہونے کے لیے ٹیبل پروگرام کر سکتے ہیں۔ پہلے اس میں ایک دن لگتا تھا لیکن اب یہ چند گھنٹوں میں مکمل ہو سکتا ہے۔ اب کسی بھی آلات کو تبدیل کرنے کی ضرورت نہیں ہے، سب کچھ یہاں موجود ہے اور کسی بھی وقت استعمال کیا جا سکتا ہے، جس سے محققین کو ایک ہی وقت میں بہت سے کام کرنے کی بہت آزادی ملتی ہے کیونکہ یہ مکمل طور پر خودکار ہے۔
آپ دفتر کے چلنے کے دوران دیگر کام کرنے کے لیے واپس جا سکتے ہیں۔ NIST کے محققین نے پیش گوئی کی ہے کہ کسٹمر بیس میں توسیع ہوگی کیونکہ لیبارٹری نے کئی اضافی خصوصیات شامل کی ہیں۔ مثال کے طور پر، نیا آلہ ہائپر اسپیکٹرل کیمروں کو کیلیبریٹ کر سکتا ہے، جو عام کیمروں سے کہیں زیادہ روشنی کی طول موج کی پیمائش کرتا ہے جو عام طور پر صرف تین سے چار رنگوں کو پکڑتے ہیں۔ طبی امیجنگ سے لے کر زمین کی سیٹلائٹ امیجز کا تجزیہ کرنے تک، ہائپر اسپیکٹرل کیمرے تیزی سے مقبول ہو رہے ہیں۔ زمین کے موسم اور نباتات کے بارے میں خلا پر مبنی ہائپر اسپیکٹرل کیمروں کے ذریعے فراہم کردہ معلومات سائنسدانوں کو قحط اور سیلاب کی پیشین گوئی کرنے کے قابل بناتی ہے، اور ہنگامی اور آفات سے نجات کی منصوبہ بندی میں کمیونٹی کی مدد کر سکتی ہے۔ نئی لیبارٹری محققین کے لیے اسمارٹ فون ڈسپلے کے ساتھ ساتھ ٹی وی اور کمپیوٹر ڈسپلے کیلیبریٹ کرنا آسان اور زیادہ موثر بھی بنا سکتی ہے۔

درست فاصلہ
گاہک کے فوٹومیٹر کو کیلیبریٹ کرنے کے لیے، NIST کے سائنس دان ڈٹیکٹر کو روشن کرنے کے لیے براڈ بینڈ لائٹ ذرائع کا استعمال کرتے ہیں، جو کہ بنیادی طور پر ایک سے زیادہ طول موج (رنگوں) کے ساتھ سفید روشنی ہوتی ہے، اور اس کی چمک بہت واضح ہوتی ہے کیونکہ پیمائش NIST معیاری فوٹوومیٹر کے ذریعے کی جاتی ہے۔ لیزرز کے برعکس، اس قسم کی سفید روشنی متضاد ہے، جس کا مطلب ہے کہ مختلف طول موج کی تمام روشنی ایک دوسرے کے ساتھ ہم آہنگ نہیں ہوتی ہے۔ ایک مثالی منظر نامے میں، انتہائی درست پیمائش کے لیے، محققین قابل کنٹرول طول موج کے ساتھ روشنی پیدا کرنے کے لیے ٹیون ایبل لیزرز کا استعمال کریں گے، تاکہ ایک وقت میں ڈٹیکٹر پر روشنی کی صرف ایک طولِ موج کی شعاع ہو سکے۔ ٹیون ایبل لیزرز کا استعمال پیمائش کے سگنل ٹو شور کے تناسب کو بڑھاتا ہے۔
تاہم، ماضی میں، ٹیون ایبل لیزرز کو فوٹو میٹر کیلیبریٹ کرنے کے لیے استعمال نہیں کیا جا سکتا تھا کیونکہ سنگل ویو لینتھ لیزرز اپنے ساتھ اس طرح مداخلت کرتے تھے جس نے استعمال شدہ طول موج کی بنیاد پر سگنل میں شور کی مختلف مقداریں شامل کیں۔ لیبارٹری میں بہتری کے حصے کے طور پر، زونگ نے ایک حسب ضرورت فوٹو میٹر ڈیزائن بنایا ہے جو اس شور کو نہ ہونے کے برابر تک کم کرتا ہے۔ یہ چھوٹی غیر یقینی صورتحال کے ساتھ فوٹو میٹر کیلیبریٹ کرنے کے لیے پہلی بار ٹیون ایبل لیزرز کا استعمال ممکن بناتا ہے۔ نئے ڈیزائن کا اضافی فائدہ یہ ہے کہ یہ روشنی کے آلات کو صاف کرنا آسان بناتا ہے، کیونکہ اب شاندار یپرچر مہر بند شیشے کی کھڑکی کے پیچھے محفوظ ہے۔ شدت کی پیمائش کے لیے درست علم کی ضرورت ہوتی ہے کہ پتہ لگانے والا روشنی کے منبع سے کتنا دور ہے۔
ابھی تک، دیگر فوٹوومیٹری لیبارٹریوں کی طرح، NIST لیبارٹری کے پاس ابھی تک اس فاصلے کی پیمائش کرنے کا کوئی اعلیٰ درست طریقہ نہیں ہے۔ یہ جزوی طور پر ہے کیونکہ ڈیٹیکٹر کا یپرچر، جس کے ذریعے روشنی جمع کی جاتی ہے، پیمائش کرنے والے آلے کے ذریعے چھونے کے لیے بہت لطیف ہے۔ ایک عام حل یہ ہے کہ محققین پہلے روشنی کے منبع کی روشنی کی پیمائش کریں اور ایک مخصوص علاقے کے ساتھ سطح کو روشن کریں۔ اس کے بعد، الٹا مربع قانون کا استعمال کرتے ہوئے ان فاصلوں کا تعین کرنے کے لیے اس معلومات کا استعمال کریں، جو یہ بتاتا ہے کہ بڑھتی ہوئی فاصلے کے ساتھ روشنی کے منبع کی شدت کس طرح تیزی سے کم ہوتی ہے۔ اس دو قدمی پیمائش کو لاگو کرنا آسان نہیں ہے اور اس سے اضافی غیر یقینی صورتحال پیدا ہوتی ہے۔ نئے نظام کے ساتھ، ٹیم اب الٹا مربع طریقہ کو ترک کر سکتی ہے اور براہ راست فاصلے کا تعین کر سکتی ہے۔
یہ طریقہ مائکروسکوپ پر مبنی کیمرہ استعمال کرتا ہے، جس میں ایک خوردبین روشنی کے منبع اسٹیج پر بیٹھتی ہے اور ڈیٹیکٹر اسٹیج پر پوزیشن مارکر پر فوکس کرتی ہے۔ دوسرا خوردبین ڈیٹیکٹر ورک بینچ پر واقع ہے اور روشنی کے منبع ورک بینچ پر پوزیشن مارکر پر فوکس کرتا ہے۔ ڈیٹیکٹر کے یپرچر اور روشنی کے منبع کی پوزیشن کو ان کے متعلقہ خوردبین کے فوکس میں ایڈجسٹ کرکے فاصلے کا تعین کریں۔ مائیکرو اسکوپس ڈی فوکس کرنے کے لیے بہت حساس ہیں، اور کچھ مائیکرو میٹر کے فاصلے سے بھی پہچان سکتی ہیں۔ فاصلے کی نئی پیمائش محققین کو ایل ای ڈی کی "حقیقی شدت" کی پیمائش کرنے کے قابل بھی بناتی ہے، جو کہ ایک الگ نمبر ہے جو اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ ایل ای ڈی کے ذریعے خارج ہونے والی روشنی کی مقدار فاصلے سے آزاد ہے۔
ان نئی خصوصیات کے علاوہ، NIST کے سائنسدانوں نے کچھ آلات بھی شامل کیے ہیں، جیسے کہ ایک آلہ جسے گونیومیٹر کہا جاتا ہے جو ایل ای ڈی لائٹس کو گھما کر پیمائش کر سکتا ہے کہ مختلف زاویوں پر کتنی روشنی خارج ہوتی ہے۔ آنے والے مہینوں میں، ملر اور زونگ ایک نئی سروس کے لیے سپیکٹرو فوٹومیٹر استعمال کرنے کی امید رکھتے ہیں: ایل ای ڈی کے الٹرا وائلٹ (یو وی) آؤٹ پٹ کی پیمائش۔ الٹرا وائلٹ شعاعوں کو پیدا کرنے کے لیے ایل ای ڈی کے ممکنہ استعمال میں کھانے کی شیلف لائف کو بڑھانے کے لیے شعاع ریزی کرنا، نیز پانی اور طبی آلات کو جراثیم سے پاک کرنا شامل ہے۔ روایتی طور پر، تجارتی شعاع ریزی میں مرکری بخارات کے لیمپوں سے خارج ہونے والی الٹرا وایلیٹ روشنی کا استعمال کیا جاتا ہے۔