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Radiometer

Radiometer messen die gesamte Bestrahlungsstärke in einem breiteren Wellenlängenbereich. Radiometer, die über den gesamten sichtbaren Wellenlängenbereich messen sind als sogenannte Luxmeter erhältlich. Auch für verschiedene UV-Wellenlängenbereiche sind Radiometer erhältlich.

Herz des Radiometers ist eine Photodiode. Dieser Halbleiterkristall erzeugt im Quasi-Kurzschluss-Betrieb elektrischen Strom, wenn er einfallendes Licht absorbiert. Der Strom wird verstärkt und ein Messwert, proportional zur Stromstärke, im Display angezeigt. Normalerweise wird Silizium als Halbleiter eingesetzt. Silizium ist empfindlich auf Strahlung zwischen 190 nm und 1100 nm mit einer maximalen Empfindlichkeit bei etwa 900 nm Wellenlänge. Durch verschiedene Filter kann die Empfindlichkeit des Halbleiters auf den gewünschten Bereich (z.B. UV) eingeschränkt werden. Daraus resultiert eine entscheidende systematische Fehlerquelle für Radiometer (⇒ Fehlerquelle spektrale Empfindlichkeit)

Anstelle einer Photodiode, die empfindlich im UV-Bereich ist, kann auch eine Photodiode für den sichtbaren Bereich zusammen mit einem Leuchtstoff, der UV-Strahlung in sichtbares Licht umwandelt verwendet werden. Ein solches Messgerät wurde in den 1950ern von Robertson in Australien entwickelt und von Berger in den USA modifiziert. Diese Variante ist meines Wissens nach nicht häufig im Einsatz.

Gegenüber Spektrometer haben Radiometer Vorteile: Sie sind leicht zu transportieren, leicht zu bedienen und zeigen nur eine einzige Zahl als Messwert an. Auch Reproduzierbarkeit der Messergebnisse, Auflösung und Signal-zu-Rausch-Verhältnis ist bei Radiometern ist oft besser als bei Spektrometern. Gerade für den UV-Bereich sind Radiometer robuster als Spektrometer [678ANN R. WEBB. 2000. Standardisation of Data From Ultraviolet Radiation Detectors. Radiation Protection Dosimetry 91.1-3. 123–128.].

Radiometer haben aber natürlich auch Nachteile, die zu verschiedenen statistischen und systematischen Fehlern führen [112Characterizing the Performance of Integral Measuring UV-Meters. 2000. UV News 6. A-1–AA-36.][280THOMAS C. LARASON. Jul 2001. Avoiding Errors in UV Radiation Measurements. Photonics Spectra.]. Viele der Fehler sind für die typischen Einsatzzwecke in der Terraristik vernachlässigbar: Sowohl die spektrale als auch die absolute Empfindlichkeit des Radiometers kann temperaturabhängig sein, so dass ein Messgerät das durch die Wärmestrahlung der Lampe aufgeheizt wird, veränderte Werte liefert. Beim einem Solarmeter 6.2 wurde eine sehr geringe Erhöhung der Messwerte bei Temperaturen größer als 40°C ermittelt [172FRANCES M. BAINES. Sep 2007. Does the Ambient Temperature Affect the Readings on a Solarmeter 6.2?]. Bei Messgeräten mit einem großen Eingang, kann eine inhomogene Lichtverteilung über die Sensorfläche und das Gesichtsfeld des Sensors den Messwert verfälschen ([117NEIL HARRISON. Oct 2000. Improving the Accuracy of Ultraviolet Radiation Measurement. UV News 5. 18–23.],[280THOMAS C. LARASON. Jul 2001. Avoiding Errors in UV Radiation Measurements. Photonics Spectra.]). Auch eine Modulation der Lichtintensität, z.B. bei stark flackernden Mischlichtlampen kann falsche Messwerte erzeugen. Insbesondere wenn sehr kleine Messwerte gemessen werden sollen, spielt das statistische Dunkelsignal der Photodiode eine Rolle. Das Rauschen von Radiometern ist aber - vor allem im Vergleich zu günstigen Spektrometern - sehr gering. Durch den Einfluss der UV-Strahlung können UV-Radiometer altern. Es ist empfehlenswert, regelmäßig eine Vergleichsmessung mit einer Lichtquelle bekannter UV-Strahlung oder mit einem wenig genutzten UV-Radiometer durchzuführen. Photodioden zeichnen sich normalerweise durch eine hohe Linearität aus, d.h. bei doppelter Bestrahlungsstärke zeigt das Radiometer auch tatsächlich den doppelten Wert an. Es gibt jedoch auch defekte Messgeräte, bei denen das nicht mehr der Fall ist. In [121FRANÇOIS J. CHRISTIAENS & ALAIN CHARDON. Aug 2006. Calibration of UV radiometers is needed to guarantee the relevance of measurements. UV News 8. 14–16.] wurde ein älteres UVB-Radiometer gefunden, das bei hohen Bestrahlungsstärken einen um den Faktor 4 zu großen Messwert anzeigte. Dieser Fall ist selten, aber man sollte wissen, dass das möglich ist.

Ein wichtiger Fehlerbeitrag ist die Kosinuskorrektur des Radiometers (siehe detaillierter auch Abschnitt Kosinuskorrektur unter Spektrometer). Wenn die Sonne schräg auf eine Fläche scheint, verringert sich die Intensität der Strahlung auf der Oberfläche. Messgeräte reagieren nicht immer richtig auf Licht aus verschiedenen Winkeln. Eine entsprechend dimensionierte Streuscheibe mit Abschattungsringen kann das korrigieren.

Fehlerquelle: Spektrale Empfindlichkeit

Der größte Fehler bei Radiometern stammt aus der spektralen Empfindlichkeit des Messgeräts. Die verwendete Siliziumphotodiode misst jede Strahlung zwischen 190 nm und 1100 nm. Durch Filter muss der Bereich auf die gewünschten Wellenlängen eingegrenzt werden.

Wenn nur UVC-Strahlung gemessen werden soll, sind Filter nötig, die alle Strahlung mit einer Wellenlänge größer als 280 nm absorbieren. Diese Filter lassen aber gelegentlich doch Teile der UVA oder sichtbaren Strahlung durch. Wenn das UVC-Radiometer nur für Lichtquellen genutzt wird, die hauptsächlich UVC abstrahlen (z.B. UVC Desinfektionslampen) ist das unproblematisch. Nutzt man ein solches UVC-Radiometer aber für Sonnenlicht oder helle Terrarien-UV-Lampen kann das Messgerät „geblendet“ werden. Die Intensität der sichtbaren Strahlung und der UVA-Strahlung ist um viele Größenordnungen größer als die Intensität der UVC-Strahlung. Es kann passieren, dass das der Filter einen sehr kleinen Anteil der sichtbaren und UVA-Strahlung passieren lässt und dieser kleine Anteil immer noch viel intensiver als die UVC-Strahlung ist und das Messgerät daher einen fälschlicherweise zu großen Wert anzeigt. Im Fall der UVC-Strahlung kann man das teilweise überprüfen, in dem man einen UVC-Sperrfilter verwendet, der sichtbares Licht und UVA transmittiert aber UVC-Strahlung blockiert. Zeigt das UVC-Messgerät weiterhin einen Messwert an, ist bewiesen, dass der Messwert nicht durch UVC verursacht wurde. Diesen Effekt bezeichnet man auch als Out-of-Band-Response. Bereits dieser Out-of-Band-Response ist ein Beispiel für die Fehler, die sich aus der spektralen Empfindlichkeit des Messgeräts ergeben.

Out-of-Band-Responses habe ich praktisch bisher nur bei UVC-Messgeräten als relevant erlebt. Das folgende Beispiel gilt dagegen für alle Radiometer.

Wenn nur exakt der UVB-Bereich gemessen werden soll müsste man Filter für die Siliziumphotodiode finden, die alle Strahlung mit der Wellenlänge größer als 315 nm und kleiner als 280 nm komplett absorbieren und alle Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 280 nm und 315 nm komplett ungefiltert durchlassen. Das ist nicht möglich. Stattdessen wird die spektrale Empfindlichkeit des Messgeräts immer eine glatte Kurve sein. Es wird nie ein UVB-Radiometer geben, das tatsächlich UVB misst. Tatsächlich misst das Messgerät etwas anderes, rechnet den Wert aber intern um und zeigt UVB in µW/cm² an. Das UVB-Radiometer wird so kalibriert, dass das der Messwert für eine Kalibrationslampe korrekt ist.

Richtige Abmessung von 300g Mehl anhand des Volumens. Da das Messgerät Messbecher für Mehl kalibriert ist, erhält man das richtige Ergebnis.
Falsche Abmessung von 300g Zucker anhand des Volumens. Da das Messgerät Messbecher für Mehl kalibriert ist, erhält man für Zucker einen um 30% zu niedrigen Messwert.

Diese Funktionsweise ist so ähnlich wie die Funktion von Messbechern für Mehl oder Zucker, die es in manchen Küchen gibt. Wenn man keine Waage hat, aber 300 g Mehl benötigt, schüttet man einfach so viel Mehl in den Messbecher bis die Marke für 300 g Mehl erreicht ist. Obwohl der Messbecher eigentlich etwas ganz Anderes misst (nämlich das Volumen des Mehls), kann man damit trotzdem die richtige Menge Mehl abmessen. Wenn man aber nun 300 g Zucker benötigt, dann funktioniert die Methode plötzlich nicht mehr. Das liegt daran, dass das Gewicht pro Volumen bei Mehl und Zucker völlig unterschiedlich ist. Das gleiche Problem entsteht, wenn man mit dem UVB-Radiometer die UVB-Strahlung einer Lampe messen will, die ein völlig anders Spektrum hat.

Misst man mit dem oben gezeigten UVB-Radiometer eine Lampe ohne UVB-Strahlung aber viel UVA-Strahlung, so wird das Messgerät einen Wert anzeigen, obwohl keine UVB-Strahlung vorhanden ist. Misst man eine Lampe mit UVB-Strahlung aber gänzlich ohne UVA-Strahlung, so wird der angezeigte Messwert zu klein sein: Das Messgerät “denkt” das auch UVA vorhanden wäre und korrigiert den Messwert nach unten.

Dieser Fehler kann sehr dramatische Formen annehmen. Häufig zitiert wird im Terrarianerkreisen die Arbeit von Sayre & Kligman [667ROBERT M. SAYRE & LORRAINE H. KLIGMAN. 1992. Discrepancies in the measurement of spectral sources. Photochemistry and Photobiology 55. 141–143. . https://dx.doi.org/10.1 ... 751-1097.1992.tb04221.x.]. Sie verwendeten als UVB-Radiometer einen leider nicht näher spezifizierten Sensor von International Light mit maximaler Empfindlichkeit bei 290 nm. Als Lampe verwendeten sie eine Xenon-Kurzbogenlampe, deren Spektrum zusätzlich durch optische Langpassfilter verädert wurde. Ein WG-345-Filter lässt Strahlung mit einer Wellenlänge größer als 345 nm zu 90% passieren und absorbiert Strahlung mit einer Wellenlänge kleiner als 345 nm. Folgende Messwerte haben sie erhalten:

Filter UVB (290 - 320)
spektral gemessen
UVB-Messwert
Radiometer
relativer
Fehler
Beurteilung
WG-320 600 µW/cm² 38 µW/cm² $\frac{600}{38}=\frac{16}{1}$, $\frac{38-600}{600}=-94\%$ besorgniserregender Fehler,
der einem Terrarianer im
Vergleich zum Sonnenlicht
aber aufgefallen wäre.
WG-335 12,4 µW/cm² 12 µW/cm² $\frac{12,4}{12}=\frac{1.03}{1}$, $\frac{12-12,4}{12}=-3\%$ zufällig korrekter Wert,
aber auch hier Wert sehr klein
WG-345 0,27 µW/cm² 4.9 µW/cm² $\frac{0,27}{4,9}=\frac{1}{18}$, $\frac{4,9-0,27}{0,27}=1700\%$ kein relevanter Fehler,
da Messwert korrekt nahe Null
WG-360 0,16 µW/cm² 4.1 µW/cm² $\frac{0,16}{4,1}=\frac{1}{25}$, $\frac{4,1-0,16}{0,16}=2460\%$ kein relevanter Fehler,
da Messwert korrekt nahe Null

Manche lehnen UV-Radiometer in der Terraristik aufgrund dieser Fehler vollständig ab [668HOLGER HOFFMANN & ANDREAS KIRSCHNER. 2010. Leserbrief. Elaphe N.F. 4. 76.; 863INGO KOBER & UWE GEISSEL. 2015. Terrarientechnik. Münster: Natur und Tier Verlag No. pages: 254. 978-3-86659-243-8]. Ich teile diese Ansicht nicht, aus mehreren Gründen:

  • Die Fehler sind keinesfalls zufällig sondern lassen sich aus den Spektren und der spektralen Empfindlichkeitskurve erklären. Leider machen die Autoren keine näheren Angaben, welchen UVB-Sensor sie 1991 verwendet haben, ich verwende für die Erklärung daher einen der UVB-Sensoren, die 2015 auf der Webseite von IL abgebildet sind.
    Die WG-360- und WG-345-Filter lassen so gut wie keine UVB-Strahlung durch. Das Spektrometer zeigt daher korrekt Werte < 0,3 µW/cm² an. Weil das UVB-Radiometer aber nicht nur UVB-Strahlung sondern auch UVA-Strahlung misst, zeigt es einen zu großen Wert an. Der WG-320-Filter lässt sehr wenig Strahlung unterhalb von 320 nm passieren, wovon die meiste Strahlung nahe an der Grenze zu 320 nm sitzt. Für ein Spektrometer zählt die Strahlung bei 319 nm bereits zu 100% als UVB-Strahlung. Das UVB-Radiometer zählt diese Strahlung nur zu 25%. Es ist daher verständlich, dass das Radiometer einen zu kleinen Wert anzeigt.
    Lichtquellen aus Sayre&Kligman zusammen mit der möglichen spektrale Empfindlichkeit des UVB-Radiometers

  • Der einzig wirklich besorgniserregende Fehler ist der Messwert mit WG-320-Filter: 38 µW/cm² anstelle von 600 µW/cm². So große Fehler kenne ich von anderen UVB-Radiometern nicht. Vielleicht war dieses Radiometer bereits alt und defekt, vielleicht war es auf besonders seltsame Weise kalibriert. Einem Terrarianer wäre das aber aufgefallen: Das Spektrum mit WG-320-Filter ist sehr ähnlich zum Sonnenspektrum in Südeuropa zur Mittagszeit. Dort erwartet man UVB-Messwerte größer als 400 µW/cm². Misst ein Terrarianer hier lediglich 38 µW/cm² wird er sicherlich skeptisch. Trotzdem sind UVB-Radiometer wegen der spektralen Empfindlichkeit insbesondere bei Terrarien-UV-Lampen mit wenig sonnenähnlichen Spektren sehr fehleranfällig und ich rate von ihrem Einsatz ab.
  • Bei UV-Index-Radiometern tritt dieser Fehler aber auf. Allgemein ist der Fehler durch die spektrale Empfindlichkeit nur dann groß, wenn 1) die spektrale Empfindlichkeit des Radiometers schlecht zur Wunschkurve passt und 2) die Lampe viel Intensität im Bereich der schlechten Übereinstimmung hat.1) Der Fehler ist sehr viel kleiner, wenn die spektrale Empfindlichkeitskurve ähnlich zur gewünschten Messkurve ist. Die Empfindlichkeitsurve für Erythembildung, die Empfindlichkeitskurve für Vitamin-D-Bildung und die Hellempfindlichkeitskurve des menschlichen Auges sind glatte und wohl geformte Kurven, die man leicht mit Filtern nachbilden kann. Bei UV-Index-Messgeräten und Luxmetern tritt der Fehler daher kaum auf. Diese Messgeräte haben keinen systematischen Fehler von 1'700 % oder 2'460 %, wie bei Sayre & Kligman, sondern oft nur einen Fehler von 10 % oder in sehr ungünstigen Fällen von 30 % bis 50 % (siehe auch solarmeter).

Als UV-Radiometer sollten daher immer UV-Index-Radiometer verwendet werden, deren spektrale Empfindlichkeit sehr gut mit der tatsächlichen Funktion für den UV-Index übereinstimmt. Bei den Solarmeter 6.5 UV-Index-Radiometern ist das der Fall. Bei anderen Messgeräten muss die spektrale Empfindlichkeit beim Hersteller angefragt werden und kritisch geprüft werden. Wenn die spektrale Empfindlichkeit stimmt, halte ich den Einsatz von UV-Index-Radiometer in der Terraristik für sehr sinnvoll. Zur Sicherheit sollte man aber immer von einem möglichen Fehler von bis zu 30 % ausgehen und bei sehr exotischen Lampen doppelt vorsichtig zu sein.

Details zur Spektralen Empfindlichkeit

Spektrale Empfindlichkeit eines UVB-Radiometers

Als Formel ausgedrückt, ist das Stromsignal $S$ der Photodiode das Integral über das Produkt aus der spektrale Empfindlichkeit des Messgerätes ($A(\lambda)$, einheitenlos) und der spektralen Bestrahlungsstärke der Lichtquelle ($E_\lambda(\lambda)$, Einheit µW/cm²/nm): \[ S = \int\mathrm{d}\lambda E_\lambda(\lambda) = \Delta\lambda \cdot \sum_n E_\lambda (\lambda_n) \cdot A(\lambda_n) \] Diese Formel kann als Summe ($\sum_n$) oder als Integral ($\int$) geschrieben werden, und ist als Summe für mathematisch ungeübte Menschen wohl einfacher zu verstehen. Die Anweisung lautet: Bei jeder Wellenlänge $\lambda_n$ ($\lambda_n$ ist beispielsweise 280nm, 281nm, 282nm usw. in Schritten $\Delta\lambda=$1nm) wird die Bestrahlungsstärke des Lichts $E_\lambda(\lambda_n)$ gemessen und mit der spektralen Empfindlichkeit $A(\lambda_n)$ bei dieser Wellenlänge $\lambda_n$ multipliziert. Anschließend werden alle Werte addiert. Beispiel:

$n$ $\lambda_n$ $E_\lambda(\lambda_n)$ $A(\lambda_n)$ $E_\lambda(\lambda_n)\cdot A(\lambda_n)$
1 280 nm 0.002 µW/cm²/nm 100 0.002 µW/cm²/nm
2 285 nm 0.001 µW/cm²/nm 99 0.001 µW/cm²/nm
3 290 nm 0.035 µW/cm²/nm 97 0.034 µW/cm²/nm
4 295 nm 0.049 µW/cm²/nm 93 0.137 µW/cm²/nm
5 300 nm 0.529 µW/cm²/nm 81 0.429 µW/cm²/nm
6 305 nm 1.829 µW/cm²/nm 73 1.638 µW/cm²/nm
7 310 nm 5.477 µW/cm²/nm 65 3.541 µW/cm²/nm
8 315 nm 13.442 µW/cm²/nm 58 7.398 µW/cm²/nm
9 320 nm 13.627 µW/cm²/nm 44 5.998 µW/cm²/nm
10 325 nm 17.569 µW/cm²/nm 21 3.942 µW/cm²/nm
11 330 nm 25.637 µW/cm²/nm 4 1.133 µW/cm²/nm
12 335 nm 32.354 µW/cm²/nm 0 0.043 µW/cm²/nm
13 340 nm 41.639 µW/cm²/nm 0 0.071 µW/cm²/nm
$\sum_n E_\lambda (\lambda_n) \cdot A(\lambda_n)$ 24.36 µW/cm²/nm
$\Delta\lambda \cdot \sum_n E_\lambda (\lambda_n) \cdot A(\lambda_n)$ 5 nm $\cdot$ 24.36 µW/cm²/nm = 121.8 µW/cm²

Funktionsprinzip eines UVB-Radiometers

Der Kalibrierungsfaktor wird so bestimmt, dass der Radiometer-Messwert für eine Kalibrierungslampe mit dem spektral ermittelten Messwert übereinstimmt. Dabei kann sowohl eine breitbandige Lichtquelle als auch ein Linienstrahler verwendet werden [120PETRI KÄRHÄ. Dec 2002. Calibration and intercomparison issues with broadband UV meters. UV News 7. 29–34.]. Als Linienstrahler wird üblicherweise eine Quecksilberdampflampe (254 nm, 313 nm, 365 nm) verwendet. Um den korrekten Messwert zu bestimmen, kann die Lampe mit einem einfachen Powermeter gemessen werden. Diese Methode ist schnell, einfach und sehr gut reproduzierbar. Bei Kalibration mit einer Linienlichtquelle liefert die Messung Bestrahlungsstärke einer breitbandingen Lichtquelle oft einen zu kleinen Wert, die Messung einer Linienlichtquelle einen zu hohen Wert [119ANTON GUGG-HELMINGER, WOLFGANG DÄHN & STEPHAN FENK. Dec 2002. Manufacturer’s view on UV meters with different action spectra. UV News 7. 20–28.]. Für Anwendungen im medizinischen Bereich wird meist mit einer breitbandigen Lichtquelle kalibriert. Dazu muss die breitbandige Lichtquelle zusätzlich mit einem Spektrometer vermessen werden, um herauszufinden, welcher Wert der korrekte Messwert ist.

Messwert des UVB-Radiometers
Spektral ermittelter UVB Messwert

UVB Messwert Spektrometer $\int\mathrm{d}\lambda W(\lambda)E^\text{kalibr.}_\lambda(\lambda)$ 140 µW/cm²
Stromsignal UV-Radiometer $\int\mathrm{d}\lambda A(\lambda)E^\text{kalibr.}_\lambda(\lambda)$ 122 µW/cm²
Kalibrierungs-Faktor $K$ 140/121.8 = 1.147

Der Messwert des Radiometer für eine Lichtquelle $E_\lambda(\lambda)$ ist letztlich \[ M = K\cdot \int\mathrm{d}\lambda A(\lambda)E_\lambda(\lambda) \]

Wenn das Spektrum der Kalibrierungslampe, die spektrale Empfindlichkeit des Messgeräts und das Spektrum der Lampe bekannt sind, kann man den entsprechenden Korrekturfaktor $a$ direkt berechnen [38ANTON GUGG-HELMINGER, WOLFGANG DÄHN, STEPHAN FENK & B. ANGELO. Broadband and Spectral Measurement Instrumentation for Photobiological Hazard Evaluation. CIE Expert Symposium on Light and Health. 1st Oct 2004.; 119ANTON GUGG-HELMINGER, WOLFGANG DÄHN & STEPHAN FENK. Dec 2002. Manufacturer’s view on UV meters with different action spectra. UV News 7. 20–28.].

\[ a = \frac{ \int\mathrm{d}\lambda E^\mathrm{kalibr.}_\lambda(\lambda)\cdot W(\lambda) }{ \int\mathrm{d}\lambda E^\mathrm{kalibr.}_\lambda(\lambda)\cdot A(\lambda) } \frac{ \int\mathrm{d}\lambda E_\lambda(\lambda)\cdot A(\lambda) }{ \int\mathrm{d}\lambda E_\lambda(\lambda)\cdot W(\lambda) } = \frac{ K \int\mathrm{d}\lambda E_\lambda(\lambda)\cdot A(\lambda) }{ \int\mathrm{d}\lambda E_\lambda(\lambda)\cdot W(\lambda) } \]

Man kann sogar einen Schritt weiter gehen und einen Korrekturfaktor für diese Lampe und dieses Radiometer für ein anderes Wirkspektrum berechnen. Sobald man diesen Korrekturfaktor hat, kann man ein UVB-Radiometer theoretisch auch verwenden um (für diese spezielle Lampe!) den UV-Index oder die effektive Bestrahlungsstärke für Vitamin D zu messen.

Beispiel:

Breitbandmessgerät Spektrometer Korrekturfaktor
UVB: 89,6 µW/cm² 98 µW/cm² 98/89,6 = 1,09
Vitamin D: - 14 µW/cm² 14/89,6 = 0,156
Breitband-Messwert korrigiert für UVB
( x 1,09)
korrigiert für Vitamin D
( x 0,156 )
50 µW/cm² 54,5 µW/cm² 7,8 µW/cm²
100 µW/cm² 109 µW/cm² 15,6 µW/cm²
150 µW/cm² 163,5 µW/cm² 23,4 µW/cm²
200 µW/cm² 218 µW/cm² 31,2 µW/cm²
300 µW/cm² 327 µW/cm² 46,8 µW/cm²

Der Korrekturfaktur muss für jedes Messgerät ($A(\lambda)$ mit Kalibrierung $K$) und jede gewünschte Anwendung (Wirkungsspektrum $W(\lambda)$ und Lampe $E_\lambda(\lambda)$) bestimmt werden. Will man die Abhängigkeit von der konkreten Lampe reduzieren, bietet sich, der “Integral characterisation factor” $f_1'$ an [112Characterizing the Performance of Integral Measuring UV-Meters. 2000. UV News 6. A-1–AA-36.] 2) : \[ f_1' = \frac{ \int\mathrm{d}\lambda \left| W(\lambda)-K A(\lambda)\right| }{ \int\mathrm{d}W(\lambda) } \]

Übersicht über einige Korrekturfaktoren, siehe auch [668HOLGER HOFFMANN & ANDREAS KIRSCHNER. 2010. Leserbrief. Elaphe N.F. 4. 76.]

Quelle Lichtquelle Messbereich Abweichung
Breitband/Spektrometer
spektraler
Korrekturfaktor
[121] Xenon+Filter UV-Index 1/1.85 - 2.22 verschiedene Handelsübliche UV-Messgeräte
[121] Xenon+Filter dUVA 1/1.3 - 5.51 verschiedene Handelsübliche UV-Messgeräte
[320] VitaminD-Bildung
[474] VitaminD-Bildung
[38] UV-Lampen UV-Index 1/2-5 - 1.6
[38] Sonne UV-Index 1.2 - 2.2
[277;667] Xenon+Filter UVA 1.18 - 1.42
[277;667] Xenon+Filter UVB 1/25 - 16
[676] Sonne (132 Spektren) UV-Index R²= 99.98% nach Korrektur für SZA und Ozon
[119] UV-Lampen,Sonne UV-Index 0.7-6.3
Conrad Glühlampen/Tageslicht Lux 1,000
Conrad tageslichtweiße LEDs Lux 0,990
Conrad Neonröhren weiß Lux 0,870
Conrad Neonröhren blau Lux 1,286
Conrad Neonröhre grün Lux 1,167
Conrad Neonröhre rot Lux 0,671

Literatur

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1)
Beides ist im Beispiel von Sayre & Kligman der Fall ist: Die Empfindlichkeitskurve des UVB-Radiometers hat wenig Ähnlichkeit mit der tatsächlichen UVB-Kurve und die Lampen haben viel Intensität im Bereich 300 nm bis 350 nm.
2)
Um den Einfluss des verwendeten Kalibrationsspektrums $S_\mathrm{K}(\lambda)$ zu eliminieren, kann $E^\mathrm{kalibr.}_\lambda(\lambda)=1$ gesetzt werden. In diesem Fall kann man einen Faktor $\tilde f_1' = 1 - \frac{\int\mathrm{d}\lambda \left| \overline{A}(\lambda) - \overline{W}(\lambda) \right|}{2}$ berechnen. $\overline{A}(\lambda)$ und $\overline{W}(\lambda)$ sidn jeweils auf Fläche=1 normiert. $\tilde f_1'$ liegt zwischen 0, wenn kein Uberlapp vorhanden ist, und 1 bei identischen Spektren.
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mess/radiometer.txt · Last modified: 2020/02/23 14:16 by sarina