Laser Spektroskopie
-> Absorption ist molekülspezifisch
-> Spezifische Konzentrationsmessung von Gas in Gemisch
Photoakustische Spektroskopie
-> Selektive Messung der Massenkonzentration
-> Erwärmung mit modulierter Anregung => Druckwelle=> Schallamplitude prop. Zu Konzentration
->Anregungswellenlänge bestimmt Analyt
Phototermale Spektroskopie
o Analog zu Photoakustik
o Erwärmung führt zu Änderung des Brechungsindexes
o Dispersion proportional zu Konzentration
o Genau, kompakt
Optische Größe Licht
-> Welle-Teilchen Dualismus
-> Welle: Beugung, Brechung
-> Teilchen: Quantisierte Energie, Impuls
Light dependent Resistor (LDR)
-> Fotoeffekt -> Strahlung regt Elektronen an -> Widerstandsänderung
-> Spektrum je nach Material
-> Obsolet wegen Fotodiode
Fotodiode
-> (innerer) Fotoeffekt in Sperrschicht => Strahlung mobilisiert Elektronen in Sperrschicht
-> Beleuchtungsstärke proportional zu Sperrstrom
-> Dunkelstrom proportional zu Temperatur
Fotodiode besondere Bauformen
▪ Optosensoren – Fotodiode mit Transimpedanzversätker
▪ Avalance Diode – Betrieb mit hoher Sperrspannung
▪ Anordnungen mehrerer Fotodioden:Quadrantenanordnung, Zeilenanordnung
▪ „Integrierte“ Farbkorrekturfilter
Lateraleffektdioden
▪ Große Fotodiode mit Elektroden an gegenüberliegenden Seiten
▪ Detektion positionsempfindlich – 0,05 % der aktiven Länge
▪ Keine Bereichsunterteilung
Fototransistor
-> Bipolartransistor mit lichtsensitiver Basis (innerer Photoeffekt)
-> Verstärkung V = 100-1000
-> Nichtlinear, sehr viel empfindlicher als Fotodioden
Charge Coupled Device (CCD)
-> Array von lichtsensitiven Kondensatoren
-> Ladung proportional Zu Beleuchtungsstärke
-> Auslesung über Schieberegister
-> Anwendung bei bildgebender Detektion
Photoelektronenverfielfacher (PMT)
-> Elektronen in E-Feld beschleunigt und vervielfacht
-> Verstärkung 106 -> Nachweis einzelner Photonen möglich
Breitbandige Strahlungsempfänger
-> Wellenlängenunabhängige Erwärmungsmessung
-> Thermosäulen => Verschaltung von Thermoelementen
-> Bolometer => Absorbierende Schicht mit thermischer Masse verbunden mit Wärmereservoir, Messung der Änderung von R
-> Pyroelektrische Strahlungsempfänger => Sensor erzeugt Ladung wenn er eine Temperaturänderung erfährt
UV-Sensoren
-> Standard Si-Halbleiterbauteile sind im UV-Bereich nicht empfindlich, da SiO2 (Siliziumdioxid) UV-Strahlung absorbiert.
-> UV-Sensoren verwenden eine phosphoreszierende oder fluoreszierende Beschichtung.
-> Die Beschichtung absorbiert UV-Strahlung und emittiert detektierbare Wellenlängen.
-> Back-Lighted-CCD: Bei dieser Methode wird das SiO2 auf der Rückseite des CCD (Charge-Coupled Device) entfernt, um die Rückseite zu bestrahlen.
-> Deep-Depletion-CCD: Diese Technologie erweitert die Verarmungszone im CCD, um die Wahrscheinlichkeit der UV-Absorption zu erhöhen.
Lichtquellen
o Emission charakteristisch für Lichtquellen
o Lichtquellen dienen als Normale und zur Anregung
o Unterschiedliche Arten von Lichtquellen: thermische/nichtthermische Strahler, Flammen, chemische Reaktionen, Lichtbögen, LASER-Quellen, Gasentladungen usw.
Planck’sche Strahler
o Strahlung idealer schwarzer Körper (𝛼 = 1)
o Planck'sches Strahlungsgesetz
o Näherungsweise Realisierung mit Hohlraumstrahlern
o Thermische Strahler sind nichtideale Planck'sche Strahler
o Schwarze Körper sind auch ideale Absorber
o Anwendungen: breitbandige Emitter (Infrarot), Farbnormal, Pyrometer
Gasentladung
o Prinzip der Gasentladung: Stoßionisation von Gasmolekülen im elektrischen Feld
o Spontane Emission von Anregungsenergie in Form von 𝛾-Strahlung
o Emission definierter Wellenlängen möglich
LASER
o LASER steht für "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation"
o Photonenemission durch Relaxation angeregter Elektronen
o LASER-Pumpen, Populationsinversion, Resonator (Hohlraum), kontinuierliche Emission
o Eigenschaften der Laserstrahlung: monochromatisch, direktional, kohärent
o Unterschiedliche Laser-Systeme und Bauarten
Optische Normale
o Normale dienen als metrologischer Vergleichsgegenstand
o Primärnormale und Gebrauchsnormale
o Basis der Kalibrierung und Zuordnung von Messwerten zu Messsignalen
o Rückführbarkeit auf physikalische Grundgrößen (SI-Einheiten)
o Unterscheidung zwischen strahlungsphysikalischen und lichttechnischen Größen
o Einheiten: Candela (Lichtstärke), Lumen (Lichtstrom)
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