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--- mess:spektrometer_kalibration [2020/06/05 17:52] – sarina
+++ mess:spektrometer_kalibration [2020/06/11 12:53] – sarina
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 ===== Wellenlängenkalibration =====
-Das Spektrometer soll die richtige Wellenlänge an der x-Achse anzeigen. Man kann das leicht anhand der Quecksilberlinien, die im Spektrum von Leuchtstofflampen enthalten sind, prüfen. Die Peaks müssen bei 297 nm, 313 nm, 331 nm 365 nm, 405 nm, 408 nm, 436 nm, 546 nm und 578 nm Wellenlänge liegen.
+Bei einem Spektrometer LR1 Lasertack waren die Spektren auffällig: Viele Lampen schienen nicht-terrestrische UV-Strahlung abzustrahlen. Im Vergleich einer Leuchtstofflampen stellte sich heraus, dass die Quecksilberemissionslinien nicht bei den erwarteten Wellenlängen (297 nm, 313 nm, 331 nm 365 nm, 405 nm, 408 nm, 436 nm, 546 nm und 578 nm) lagen. Im diesem Fall war das gemessene Spektrum 6 nm weit zu kleineren Wellenlängen verschoben.
 [{{ :photometrie:wellenlaengenkalibration1.png?600 | Spektrum einer UVB-Leuchtstofflampe. Die Emissionslinien des Quecksilbers liegen dort, wo man sie erwartet. Das Spektrometer ist gut wellenlängenkalibriert. }}]{{clear}}
-Bei einem schlecht kalibrierten Spektrometer, liegen die Emissionslinien nicht da, wo man sie erwartet sondern um einige Nanometer verschoben. Diese Verschiebung muss nicht über den ganzen Wellenlängenbereich konstant sein. Es kann sein, dass das Spektrum im grünen um 6 nm verschoben ist, im UVB aber um 10 nm. Bei einem schlechten Spektrometer wird das Ergebnis noch dazu anders aussehen, je nachdem wie warm das Spektrometer ist. Es kann also sein, dass die Wellenlänge bei der Messung der Leuchtstoffröhre um 6 nm zu klein gemessen wird, bei der anschließenden Messung einer LED aber plötzich 2 nm zu groß.
+Diese Verschiebung muss nicht über den ganzen Wellenlängenbereich konstant sein. Es kann sein, dass das Spektrum im grünen um 6 nm verschoben ist, im UVB aber um 10 nm. Bei einem schlechten Spektrometer wird das Ergebnis noch dazu anders aussehen, je nachdem wie warm das Spektrometer ist. Es kann also sein, dass die Wellenlänge bei der Messung der Leuchtstoffröhre um 6 nm zu klein gemessen wird, bei der anschließenden Messung einer LED aber plötzich 2 nm zu groß.
 [{{ :photometrie:wellenlaengenkalibration0.png?600 |Spektrum einer Leuchtstofflampe. Die Emissionslinien des Quecksilbers liegen bei 6 nm kürzeren Wellenlängen als man erwartet. Das Spektrometer ist schlecht wellenlängenkalibriert. Es zeigt die Wellenlänge 6 nm kleiner als, als sie tatsächlich ist}}]{{clear}}
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 Das Problem für unsere Anwendung ist: Der Sensor im Spektrometer arbeitet nicht für alle Wellenlängen gleich gut. Vor allem rotes Licht und nahes Infrarot wird weniger gut detektiert. Das Spektrometer misst daher im roten und infraroten weniger Intensität als tatsächlich vorhanden ist.
-Sehr eindrucksvoll sieht man das beim Spektrum des Sonnenlichts oder einer Glühbirne, die bei unkalibrierten Spektrometern einen viel zu geringen Rot-Anteil haben. Leider werden solche Spektren selbst von Firmen veröffentlicht, die ihr Geld mit der Entwicklung und dem Verkauf von Lampen verdienen.
+Sehr eindrucksvoll sieht man das beim Spektrum des Sonnenlichts oder einer Glühbirne, die bei unkalibrierten Spektrometern einen viel zu geringen Rot-Anteil haben. Leider habe ich solche Spektren selbst von Firmen veröffentlicht gesehen, die ihr Geld mit der Entwicklung und dem Verkauf von Lampen verdienen. Es also eigentlich besser wissen sollten um sinnvolle Produkte zu entwickeln.
 [{{  :photometrie:absolutebestrahlungsstaerke_sonne.png?600  |  Spektrum des Sonnenlichts, aufgenommen mit kalibriertem und unkalibriertem Spektromter. Das unkalibrierte Spektrometer sieht weniger Licht im roten und infraroten Spektralbereich  }}]{{clear}}
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 ===== Dunkelkalibration =====
+Das folgende Bild erreichte mich mit der Anfrage, warum das Spektrometer so viel mehr UV-Strahlung misst als ein Solarmeter UV-Index Messgerät: Die gemessene hohe UV-Strahlung von ca. y = 130 zwischen x = 295 nm und x = 305 nm ist keine echte UV-Strahlung sondern Dunkelrauschen des Detektors. Beide Kurvenbündel müssten durch die Korrektur des Dunkelspektrums nach unten verschoben werden und würden dann im UV-Index-Wellenlängenbereich (300 - 315 nm) sehr gut aufeinander liegen, was auch dem gleichen Solarmeter-Messwert von 1.0 entspricht.
+[{{ :mess:dunkelrauschen2.png?200|Obere Messkurven: Sonnenlicht, Solarmeter UV-Index 1.0; Untere Messkurven Leuchtstofflampen, Solarmeter UV-Index 1.0 - beide Messkurven OHNE Abzug eines Dunkelspektrums}}]
 Der Detektor im Spektrometer sendet auch dann ein elektrisches Signal, wenn kein Licht vorhanden ist. Diesen Fehler kennen einige vielleicht vom Fotografieren: Verwendet man eine hohe Belichtungszeit für Nachtfotos, sind die dunklen Stellen auf dem Bild nicht völlig dunkel sondern grau und grieselig. Insbesondere in der Astrofotografie betreiben die Fotografen einen hohen Aufwand, dieses Dunkelrauschen durch Kühlen der Kamera zu reduzieren.