01.10.2013
Licht- und Wärmespektren besser messen
Ob man Objekte im Weltraum untersucht, die Qualität von Lichtquellen charakterisiert, Photovoltaik-Module optimiert oder chemische Verbindungen analysiert - oft ist die spektrale Vermessung von Licht- oder Wärmequellen das Mittel der Wahl. Herkömmliche Verfahren erzeugen dabei Strahlungs-Verteilungskurven, die Verzerrungen aufweisen und nachträglich korrigiert werden müssen. Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) hat nun ein mathematisches Verfahren entwickelt, das deutlich bessere Ergebnisse bringt und in vielen Bereichen der Radiometrie und Photometrie angewendet werden kann. Die passende Software gibt es kostenlos auf der PTB-Webseite zum Herunterladen.
Messsysteme für optische oder thermische Strahlung, wie Radiometer, Spektrometer und Photometer, erzeugen spektrale Verteilungskurven, die Aufschluss geben über die Charakteristika der gemessenen Strahlung, wie z. B. ihre Leuchtdichte, Farbqualität, Temperatur oder Wellenlänge. Doch diese Verteilungskurven weisen Verzerrungen auf, die durch das jeweilige Messgerät bedingt sind. Zwar gibt es Korrekturverfahren, doch diese sind nur bedingt verlässlich. Wissenschaftler der PTB haben einen neuen Ansatz zur Lösung dieses Problems gefunden: Sie haben die entstehenden Verzerrungen erstmals als mathematische Faltung betrachtet und die Richardson-Lucy-Methode - ein iteratives Verfahren - für die Entfaltung verwendet. Ein oft diskutiertes Problem der Richardson-Lucy-Methode ist die Notwendigkeit eines Kriteriums für den Abbruch der Iterationen. An der PTB wurde dazu ein neuartiger Ansatz entwickelt, der im Grunde automatisch und unabhängig von zusätzlichen Parametern funktioniert. Dieser neue Ansatz hat sich sowohl in umfassenden Simulationen als auch in Untersuchungen an Messdaten als sehr robust herausgestellt. Dabei prüften die Wissenschaftler zahlreiche Szenarien mit unterschiedlichen Linienbildfunktionen und Signal-Rausch-Abständen. Das auf diese Weise entwickelte Verfahren eignet sich sowohl für die Verbesserung von breitbandigen spektralen Verteilungskurven, wie sie beispielsweise bei Wärmestrahlern vorkommen, als auch von schmalbandigen, wie im Bereich von LEDs.
Quelle: Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)