Was ist mit Spektroskopie mögl < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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Hallo,
ich bin Elektrotechnikstudent und bin auf ein interessantes neuartiges IC gestoßen, dass die Spektren aus Licht digital ausgeben kann. Es gibt dann Intensitätswerte <1 für folgende Wellenlängen aus:
450 nm, 500 nm, 550 nm, 570 nm, 600 nm und 650 nm
Nun bin ich mit der Thematik noch nicht besonders vertraut und mich würde interessieren worauf ich mit den erhaltenen Werten schließen könnte (Abgesehen davon, dass ein Rot- oder Grünanteil im Licht enthalten ist).
In einem Artikel dazu heißt es: "So können jetzt beispielsweise sperrige Laboranalysegeräte durch Handheldversionen ersetzt werden"
Für eine richtige, aussagekräftige Spektralanalyse würde ich doch ein deutlich breiteres Spektrum mit engeren Messbereichen benötigen oder?
Es gibt ein weiteres IC, welches Intensitäten folgender Wellenlängen bestimmen kann und mit dem anderen in Kombination betrieben werden könnte:
610 nm, 680 nm, 730 nm, 760 nm, 810 nm und 860 nm
Wo seht ihr da mögliche Einsatzbereiche? Was könnte man aus den erhaltenen Werten bestimmen/berechnen?
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Hallo!
Das menschliche Auge hat auch nur drei verschiedene Zäpfchentypen, die auf Rot, Grün und Blau empfindlich sind. Dabei überlappen sich die Empfindlichkeitsbereiche so, daß dennoch das gesamte dazwischen liegende Spektrum sichtbar ist.
Die Farbe Gelb erzeugt ein unterschiedlich starkes Signal bei allein drei Typen, und diese Mischung ergibt dann den Farbeindruck.
Und damit ist schon extrem viel möglich, findest du nicht?
Allerdings, das Auge kann nicht unterscheiden, ob es grade das reine Gelb einer Natriumdampflampe sieht, oder ob doch nur eine Mischung aus Rot, Grün und Blau sieht, die von der Mischung her den gleichen Farbeindruck erzeugt. Genau das macht man sich ja z.B. bei Monitoren zunutze.
Ein Mensch, der durch eine genetische Mutation auch noch einen vierten Zäpfchentypen hat, würde einen deutlichen Unterschied zwischen einer Natriumdampflampe in Natur und einem Foto erkennen.
Zum Erkennen von Farben ist eine Digitalkamera etwa so gut wie das menschliche Auge, aber dein Sensor mit den sechs Wellenlängenbereichen ist dem haushoch überlegen.
Ein "richtiges" Spektrogramm ist natürlich noch sehr viel besser, erzeugt aber auch sehr viel mehr Daten, die verarbeitet werden wollen. Aber es gibt sehr viele Anwendungen, die so viele Daten gar nicht brauchen, und mit den sechs Wellenlängen deiner ICs auskommen.
Ich finde das Argument, daß man mit diesem Sensor jetzt kleine, leichte Geräte bauen kann, für nicht ganz zutreffend. Ein Spektrometer kann man auch sehr klein bauen, an meiner Uni haben Studenten eine Kamera mit einem optischen Gitter und einer Blende zu einem Spektroskop umfunktioniert. Und wie klein Kameras mittlerweile sind, wissen wir ja. (Die Farbempfindlichkeit ist dabei egal, es kommt alleine auf die Position der Striche an.) Auch Microcontroller werden immer leistungsfähiger, und kommen mit den Datenmengen klar. Man könnte daher höchstens mit dem Energieverbrauch argumentieren.
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Vielen Dank für deine Antwort.
Über das Spektrum an sich und die Farbmischung weiß ich schon einigermaßen bescheid. Was mich mehr interessiert, bzw. was ich mir nicht vorstellen kann, ist was man damit anstellen kann. Und vor allem wie.
Zum Beispiel kann man eine Transmissionsspektroskopie mit irgendeiner Lösung machen und daraus die Konzentration bestimmen. Aber wie soll das funktionieren? Wo soll ich Referenzlösungen hernehmen? Welche Erkenntnisse kann ich sonst aus so einer "Messung" gewinnen?
Daneben gibt es noch die Möglichkeit einer Reflexionsspektroskopie. Was kann ich aus den aufgenommenen Spektren schließen?
Alles was ich im Netz so finde erklärt nur ganz grob worum es sich handelt und stellt Formeln als gottgegeben hin.
Ich habe zwei Probleme:
1. Irgendwie hat mich das Thema gerade voll gepackt und ich will es verstehen.
2. Ich bin eine Niete in Chemie.
Das passt super zusammen ich weiß. Gibt es eine gute Literatur zu dem Thema, die man ohne Chemiestudium verstehen kann, bzw. kann mir jemand eine nennen?
>>Aber es gibt sehr viele Anwendungen, die so viele Daten gar nicht brauchen, und mit den sechs Wellenlängen deiner ICs auskommen.
Was wären denn solche Anwendungen zum Beispiel?
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Hallo!
Vielleicht erstmal ein ganz anderes Beispiel:
Um die Temperatur eines Körpers berührungslos zu bestimmen, kann man sich das gesamte Spektrum seiner ![[]](/images/popup.gif) Wärmestrahlung anschauen. Technisch ist das aber sehr aufwändig. Stattdessen schaut man sich nur zwei Wellenlängen an, denn das Verhältnis ihrer Intensitäten hängt ja auch von der Temperatur ab. Nur so sind die kleinen und günstigen Infrarotthermometer möglich, die man heute kaufen kann.
Deine Sensoren sind da ganz ähnlich. Im Prinzip sind das auch Spektrometer, nur mit einer extrem eingeschränkten Anzahl an Wellenlängen. Damit wird man niemals so gute Analysen wie mit einem richtigen Spektrum machen können, aber oft genug reicht es.
Analog zum obigen Beispiel:
Um die Konzentration eines blauen Stoffs in einer Lösung zu bestimmen, kann man messen, wie viel blaues Licht noch durch geht. Aber natürlich wird die Lichtmenge durch den Aufbau selbst oder Fremdstoffe beeinflusst, und man erhält falsche Ergebnisse. Wenn man aber gleichzeitig das rote Licht misst, das durch die Substanz nicht beeinflusst wird, kann man aus dem Verhältnis dann doch wieder darauf schließen, wieviel blaues Licht von der Substanz selbst geschluckt wurde.
Natürlich muß man vorher einmal wissen, wie sich ein bestimmter Stoff in dem Apparat verhält, das muß man bei einem "richtigen" Spektrum aber auch.
Und in einem "richtigen" Spektrum sieht man Spektrallinien, mit denen sich viele Stoffe präzise bestimmen lassen, und zwar auch dann, wenn man eine Mischung aus mehreren Stoffen hat. Diese Fähigkeit ist bei deinen Sensoren natürlich stark begrenzt.
Andererseits würde ich für Aufgaben der ernst gemeinten Spektroskopie wohl eher auf besagte Spektrometer zurückgreifen, Hamamatsu hat da was in der Größe einer Fingerspitze im Angebot. Allerdings kostet das Teil bestimmt 1000€. Das ist aber kein Preis für Laborequipment.
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