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mess:spektrometer_kalibration

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sarina
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 ====== Probleme und Fehlerquellen bei Spektrometern ====== ====== Probleme und Fehlerquellen bei Spektrometern ======
  
-Spektrometer für den sichtbaren und angrenzenden UV- und IR-Bereich gibt es in unterschiedlichen Preiskategorien. Günstige Spektrometer fangen bei etwa 700 € an. Nach oben sind praktisch keine Grenzen gesetzt. ​Typisch für höherwertige ​Laborspektrometer ​sind mittlere fünfstellige Beträge. Die günstigen Spektrometer leisten sich manche lampenbegeisterte Terrarianer. Nicht überraschend ist, dass diese Spektrometer Einschränkungen haben. Doch vielen ist nicht bewusst, welche Einschränkungen das sind. Daher sammle ich hier einige Probleme auf die ich zusammen mit den Besitzern verschiedener Spektrometer gestoßen bin.+Spektrometer für den sichtbaren und angrenzenden UV- und IR-Bereich gibt es in unterschiedlichen Preiskategorien. Günstige Spektrometer fangen bei etwa 700 € an. Nach oben sind praktisch keine Grenzen gesetzt. ​Günstige ​Laborspektrometer ​liegen im Mittleren vierstelligen Bereich, höherwertige Spektrometer im Fünfstelligen. Die günstigen Spektrometer leisten sich manche lampenbegeisterte Terrarianer. Nicht überraschend ist, dass diese Spektrometer Einschränkungen haben. Doch vielen ist nicht bewusst, welche Einschränkungen das sind. Daher sammle ich hier einige Probleme auf die ich zusammen mit den Besitzern verschiedener Spektrometer gestoßen bin.
  
 ===== Wellenlängenkalibration ===== ===== Wellenlängenkalibration =====
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 Bei einem Spektrometer,​ das nicht auf absolute Bestrahlungsstärke kalibriert ist sind alle Berechnungen aus dem Spektrum (effektive Bestrahlungsstärken,​ Farbtemperatur,​ Farbwiedergabe) falsch. Berechnet man den Farbort einer Leuchtstofflampe erhält man meist eine grünstichige Farbe, weil der Sensor in diesem Bereich empfindlicher ist. Auch im UVB und UVC sinkt die Empfindlichkeit des Detektors, so dass die Menge der UV-Strahlung ​ falsch eingeschätzt wird. Bei einem Spektrometer,​ das nicht auf absolute Bestrahlungsstärke kalibriert ist sind alle Berechnungen aus dem Spektrum (effektive Bestrahlungsstärken,​ Farbtemperatur,​ Farbwiedergabe) falsch. Berechnet man den Farbort einer Leuchtstofflampe erhält man meist eine grünstichige Farbe, weil der Sensor in diesem Bereich empfindlicher ist. Auch im UVB und UVC sinkt die Empfindlichkeit des Detektors, so dass die Menge der UV-Strahlung ​ falsch eingeschätzt wird.
  
-OceanOptics zeigen auf Ihrer Webseite das Spektrum einer Lampe mit drei verschiedenen unkalibrierten Spektrometern {{wikindx>859}}. Weil die drei Spektrometer für unterschiedliche Wellenlängenbereiche gedacht sind, haben sie unterschiedliche Detektoren mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten. Die drei Spektren wirken, als wären sie von völlig unterschiedlichen Lampen weil fast keine Gemeinsamkeiten vorhanden sind. So drastisch können die Effekte sein, die durch die Empfindlichkeit des Detektors verursacht werden.+OceanOptics zeigen auf Ihrer Webseite das Spektrum einer Lampe mit drei verschiedenen unkalibrierten Spektrometern {{wkx>859}}. Weil die drei Spektrometer für unterschiedliche Wellenlängenbereiche gedacht sind, haben sie unterschiedliche Detektoren mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten. Die drei Spektren wirken, als wären sie von völlig unterschiedlichen Lampen weil fast keine Gemeinsamkeiten vorhanden sind. So drastisch können die Effekte sein, die durch die Empfindlichkeit des Detektors verursacht werden.
  
 ===== Dunkelkalibration ===== ===== Dunkelkalibration =====
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 Bei der Messung eines Spektrums spielt die absolute Intensität nur eine geringe Rolle, so dass man denken könnte, dass die Kosinuskorrektur bei einem Spektrometer eine untergeordnete Rolle spielt. Man misst das Spektrum mit dem Spektrometer und anschließend die absolute Bestrahlungsstärke mit einem Radiometer, das besser kosinuskorrigiert ist. Für Lampen ist das tastächlich so möglich. Bei der Messung eines Spektrums spielt die absolute Intensität nur eine geringe Rolle, so dass man denken könnte, dass die Kosinuskorrektur bei einem Spektrometer eine untergeordnete Rolle spielt. Man misst das Spektrum mit dem Spektrometer und anschließend die absolute Bestrahlungsstärke mit einem Radiometer, das besser kosinuskorrigiert ist. Für Lampen ist das tastächlich so möglich.
  
-Problematisch ist die Kosinuskorrektur wenn gleichzeitig Licht mit unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung aus unterschiedlichen Richtungen auf den Spektrometereingang fällt. Das ist der Fall, wen das Lichtspektrum direkt im Terrarium mit mehreren Lampen gemessen wird. Es ist aber auch der Fall, wenn das Sonnenspektrum gemessen wird: Hier kommt gelbliches Licht von der Sonne und bläuliches Licht vom gesamten Himmel. Ganz besonders stark ist der Unterschied bei der UVB-Strahlung,​ die zu mehr als der Hälfte nicht direkt von der Sonne sondern vom Himmel kommt. Ein UV-Spektrum des Sonnenlichts aufzunehmen ist für ein Spektrometer daher eine ganz besondere Herausforderung. Um die Zuverlässigkeit von UV-Messstationen abzuschätzen wurde im Juli 1991 der erste Europäische Vergleich von Spektrometern in Panorama, Griechenland,​ durchgeführt {{wikindx>677}}. Sechs Spektrometer von wissenschaftlichen Instituten((Institut für Medizinische Physik, Österreich;​ Universitat für Bodenkultur,​ Österreich;​ Institut d'​Aeronomie Spatiale de Belgique, Belgien; University of Reading, Großbritannien;​ University of Thessaloniki,​ Griechenland;​ University of Tromso, Norwegen)) nahmen gleichzeitig Sonnenspektren auf. Im Bereich unter 400nm wichen die einzelnen Spektrometer teilweise um 20% voneinander ab.+Problematisch ist die Kosinuskorrektur wenn gleichzeitig Licht mit unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung aus unterschiedlichen Richtungen auf den Spektrometereingang fällt. Das ist der Fall, wen das Lichtspektrum direkt im Terrarium mit mehreren Lampen gemessen wird. Es ist aber auch der Fall, wenn das Sonnenspektrum gemessen wird: Hier kommt gelbliches Licht von der Sonne und bläuliches Licht vom gesamten Himmel. Ganz besonders stark ist der Unterschied bei der UVB-Strahlung,​ die zu mehr als der Hälfte nicht direkt von der Sonne sondern vom Himmel kommt. Ein UV-Spektrum des Sonnenlichts aufzunehmen ist für ein Spektrometer daher eine ganz besondere Herausforderung. Um die Zuverlässigkeit von UV-Messstationen abzuschätzen wurde im Juli 1991 der erste Europäische Vergleich von Spektrometern in Panorama, Griechenland,​ durchgeführt {{wkx>677}}. Sechs Spektrometer von wissenschaftlichen Instituten((Institut für Medizinische Physik, Österreich;​ Universitat für Bodenkultur,​ Österreich;​ Institut d'​Aeronomie Spatiale de Belgique, Belgien; University of Reading, Großbritannien;​ University of Thessaloniki,​ Griechenland;​ University of Tromso, Norwegen)) nahmen gleichzeitig Sonnenspektren auf. Im Bereich unter 400nm wichen die einzelnen Spektrometer teilweise um 20% voneinander ab.
  
 ===== Literatur ===== ===== Literatur =====
  
-{{wikindxbib}}+{{wkxbib}}
  
mess/spektrometer_kalibration.txt · Last modified: 2019/02/23 16:34 (external edit)