Infrarot-Auslöschung bei Dazuschaltung einer Fotolampe

ChemAxon · Gast

Meine Frage:
Hi @ll!

Hier bin ich als Biologe eher eine Ausnahme, wobei ich natürlich in meinem Grundstudium ein paar Physik-Kentnisse sammeln konnte.

Momentan beschäftige ich mich mit der Rolle von Infrarot in der Biologie.

Bei einem Experiment benutzte ich eine Infrarotlampe (Conrad), welche mit einem Spektrometer einen schönen Peak, der bei ~750 nm anfängt, bei ~820 nm die Spitze erreicht und bei ~900 nm aufhört, anzeigt. Die Intensität der Lampe ist im Peak bei ca. 2 µw/cm²/nm.

Nun habe ich eine Fotolampe von Somikon, diese bildet ein tageslichtähnliches Spektrum mit Peaks bei ~500, 550, und 680 nm bei ca. 1.2 µw/cm²/nm.

Teste ich die beiden Lampen seperat mit dem Spektrometer, so kriege ich schöne Graphen. Schalte ich aber beide Lampen zusammen, so "verschwindet" der Infrarot-Peak, als wäre er nie da gewesen. Auch in verminderter Form ist er nicht sichtbar.

Meine Ideen:
Meine Vermutung ist, dass es sich um elektromagnetische Auslöschung der energiearmen Wellenlängen der IR-Lampe durch die energiereichen (kürzeren und sichtbaren) Wellenlängen der Fotolampe handelt.

Kennt ihr solche Fälle bzw. könnt ihr mir Literatur oder Paper nennen, in denen dieses Phänomen beschrieben wird?

Danke!

Gruss
ChemAxon

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

ChemAxon · Gast

Hallo,

danke für deine Antwort.

du hast die Beschreibung richtig verstanden, man sieht nur noch das Spektrum der Tageslichtlampe wenn man mit beiden Lampen das Spektrometer anleuchtet.

Das Anleuchten des Spektrometers erfolgt entweder durch Überkreuzen der Lichtstrahlen der Lampen auf gleicher Höhe oder durch "Hintereinanderstellen" der Lampen, wobei die Infrarotlampe zum Spektrometer den kürzeren Abstand hat und sich die Tageslichtlampe dahinter befindet. Beide Methoden haben den gleichen Effekt.

Sicher bin ich mir auch, dass die Intensität dieselbe ist, da der Abstand der 2 Lampen ("Hintereinanderschalten") darauf abgestimmt wurde (54 cm), so dass sie beide die gleiche Intensität haben. Darüber hinaus wurden beide Lampen hintereinander mit der gleichen Skala des Spektrometers vermessen.

Hast du sonst noch eine Idee?

ChemAxon

ChemAxon · Gast

Noch ein Zusatzgedanke:

Könnte es sich vielleicht um eine Art "elektrische Interferenz" handeln? Also, dass die elektrischen Spannungen der Fotolampe, die ja auch Wärme abgeben, mit der Infrarotlampe interferieren?

Gruss
ChemAxon

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

mayap · Anmeldungsdatum: 15.12.2009 Beiträge: 301

ChemAxon · Gast

Hallo markus,

Bei dem Spektrometer handelt es sich um ein Modell der Firma Avantes, das den Bereich von 300 bis 1200 nm abdeckt.

In diesem Spektrometer wird das komplette Spektrum angezeigt auf einer Skala, die auf x die Wellenlänge und auf Y die Intensität in µw/cm²/nm stehen hat.

Die Lampen wurden einfach nacheinander in unterschiedlicher Entfernung mit dem Spektrometer (die Sonde war fix befestigt) getestet (keine unterschiedlichen Winkel!) ausgemessen. Der Abstand, wo die Peaks auf einem ähnlichen Level der Einheit liegen, wurde dann als "Abstand der ähnlichen Intensität" genommen.

Die Lampen sind dann in einem Gerüst fix montiert worden, die Infrarotlampe unter der Tageslichtlampe. Mit dem Spektrometer, dessen Sonde nun genau unter diese beiden Lampen gestellt wurde, wurden die Lampen nacheinander (nacheinander ein und ausgeschaltet) vermessen. Das ergibt schöne Graphen. Schaltet man aber beide an, sieht man bei der gleichen Sondenposition und der gleichen Lampenposition nur noch das Spektrum der Tageslichtlampe und keinen Peak beim Infrarot mehr (und ja, es ist die gleiche Skala (y-Achse), diese wurde nicht in ihrem Messbereich verändert).

Gruss
ChemAxon

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Hm, spannend, diese nun genauere Versuchsbeschreibung hört sich eigentlich ziemlich gut an, so dass meine bisherigen Rateversuche noch nicht zuzutreffen scheinen.

Könnte es eventuell noch sein, dass die Intensitätsanzeige der Software des Spektrometers irgendwie automatisch das Bild schonmal so skaliert, dass es schön auf den Bildschirm passt? So dass bei den beiden verschiedenen Lampen vielleicht im gemeinsamen Aufbau doch noch irgendwie eine unterschiedliche Skalierung im Spiel war?

Vielleicht magst du ja auch mal experimentell auszuprobieren, das Licht der Tageslichtlampe stark abzuschwächen, wenn du es gemeinsam mit dem Infrarotlicht ins Spektrometer strahlst. (probiere viele unterschiedlichen starken Abschwächungsgrade aus) Zum Beispiel durch Dazwischenhalten von Absorberplättchen, die nur einen kleinen Prozentsatz des Lichtes dieser Lampe zum Spektrometer durchlassen. Oder falls möglich einfach durch Runterdrehen der Intensität dieser Lampe.

Vielleicht taucht ja dabei dann im gemeinsamen Spektrum ein Zeichen des bisher vermissten Infrarotsignals auf, wenn das im Vergleich zum anderen Signal einfach nur zu schwach gewesen sein sollte.

Was passiert, wenn du einfach zum Beispiel mit einem Stück Papier das Licht der Tageslichtlampe verdeckst und wieder aufdeckst? Tut sich da irgendwas dynamisches in der automatischen Skalierung der Spektrumsanzeige?

Was passiert , wenn du dir mal nur einen Frequenzbereich darstellen lässt, in dem Infrarotlicht, aber kein Tageslicht zu erwarten ist, und du wieder das Licht der Tageslichtlampe abschwächst oder ab- und aufblendest?

Vielleicht stellt sich die Skala der Intensitätsanzeige ja auch irgendwie automatisch unterschiedlich ein, wenn man Signale unterschiedlicher Frequenzbreite draufgibt; die Tagesichtlampe scheint ja die deutlich schmalbandigeren Frequenzpeaks zu haben, während das Infrarotlicht eher nur ein einziger riesenbreiter Peak ist. Da wird ja irgendwo automatisch eine Intensität in Watt pro Fläche und Frequenzbereich berechnet.

mayap · Anmeldungsdatum: 15.12.2009 Beiträge: 301

Prinzipiell hört sich das echt an, als wär das ein vernünftiger Messaufbau und es sollte auch das offensichtlichste getestet sein. Mir würde echt nur noch an einfachen Dingen auffallen, dass die x Achse unterschiedlich dargestellt wird. Nach der Darstellung der Software auf der Avantes Seite ist das ja durchaus möglich.

Oder dass das Spektrometer in irgendeiner Form verändert wurde (Eintrittsspalt oder -gitter geändert).

Ansonsten fielen mir da noch einige Dinge ein, die an der Bauform (Prinzip)des Detektors liegen könnten, und auch durchaus an anderen Messgeräten beobachtbar sind:

- Es kann sein, dass nur ein bestimmter Bereich gleichzeitig vermessen werden kann (so etwas wie ein Autofokus au einen kleineren Spektralbereich). Der angegebene Spektralbereich ist damit nicht gleichzeitig zu vermessen, es kann nur nacheinander vermessen werden

- Der Detektor oder der A/D wandler erreicht Sättigung in einem Fall (zusätzlicher Hintergrund?) und zeigt werte in einem Bereich nicht korrekt an.

- das Gerät ist nicht korrekt kalibriert

Das sind allerdings nur vermutungen, ohne den genauen aufbau und das Datenblatt zu kennen.

Am einfachsten rauszufinden, woran es liegt, wird es wirklich sein, wie markus bereits gesagt hat, sich live anzuschauen, was mit dem Signal passiert, gerade, wenn die Tageslichtlampe abgeschirmt wird.

Zudem wäre interessant, zu prüfen, ob sich das Signal wirklich linear und gleichmäßig verringert, wenn du den Eintrittsspalt des Spektrometers gleihmäßig zudeckst.

Falls du gar keine Lösung finden kannst, kannst du ja auch mal beim Support anrufen, bei solchen geräten sind die leute meist doch ganz hilfreich.

ChemAxon · Gast

Morgen zusammen nochmal,

habe mich nach euren Ratschlägen an die Mitarbeiter von Avantes gewandt. Diese finden diesen Vorfall unerklärlich und kennen so etwas nicht. Sie behaupten, es hätte etwas mit der Ausrichtung der Lampen zu tun. Ich werde mit ihnen weiter korrespondieren.

Daraufhin habe ich nochmal das Experiment gemacht, diesmal ohne den Versuchsaufbau wo die Lampen fest montiert waren. Die Infrarotlampe wurde direkt vor den Sensor des Spektrometers gestellt und deren Peak war sichtbar.

Elektrische Interferenz konnte ich ausschliessen, da ich die Fotolampe unmittelbar neben der Infrarotlampe anmachen konnte, ohne dass der Peak sich veränderte (solange die Fotolampe nicht auf den Sensor scheinte).

Drehe ich jedoch die Fotolampe langsam so hin, dass sie auf den Sensor zeigt, so sinkt der Infrarotpeak in Abhängigkeit vom Winkel der Fotolampe bis auf ein Niveau von Null herab. Das Interessante ist, dass das Spektrum der Fotolampe zu dem Zeitpunkt noch nicht sichtbar ist. Dieses wird nämlich erst sichtbar, wenn man die Lampe noch näher an den Sensor bringt.

Die X-Achse ist konstant auf dem maximalen Niveau des Spektrometers eingestellt und verändert sich während der Messungen nicht, alle Messungen erfolgten direkt hintereinander mit laufendem Spektrometer.

Dass das Spektrometer (Avaspec-2048 mit Sonde Avantes FC-UV200-2.5) nicht in der Lage ist, mehrere Farbbereiche auf einmal darzustellen, kann auch nicht sein, da bei Sonnenschein auf das Spektrometer alle Wellenlängen (auch ein großer Infrarotpeak) sichtbar sind.

Die Kalibration wurde korrekt durchgeführt.

Die Spektrumanzeige wird nicht automatisch kalibriert, das geschieht nur durch manuelle Klicks auf die "Achsenanzeige". Demzufolge sind die Peaks teilweise zu gross oder zu klein für den Bildschirm wenn die Lampen zu nahe dran stehen. Dann kann man mit einem Klick auf den Button die Achse so kalibieren, dass die Spitze sichtbar ist. Jedoch kann die Fotolampe nicht zu hell für das Spektrometer sein, da das Spektrum in gleicher Höhe wie die Infrarotlampe erst auftaucht, nachdem die Fotolampe viel näher herangeführt wurde (und vorher wird das Fotolampensignal ausgelöscht).

Gruss
ChemAxon

PS: Das Spektrum der Fotolampe ist durchaus sehr breit, viel breiter als der Infrarotpeak. Die Breite erstreckt sich von 400 bis 700 nm, mit den Peaks, de schon oben genannt wurden.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

mayap · Anmeldungsdatum: 15.12.2009 Beiträge: 301

Hi!
habe mnal im Datenblatt geschaut:
http://www.avantes.com/UV-/-VIS-Spectrometers/AvaSpec-2048-Fiber-Optic-Spectrometer/Detailed-product-flyer.html

vor allem der Hinweis:
*depends on the starting wavelength of the grating; the higher the wavelength, the bigger the dispersion and the smaller the range to select.

Da ist je nach Grating eine unterschiedliche spectral range angegeben.
z.B. in der 2. tabelle (Grating selection table for AvaSpec-2048 )
der 3. Eintrag. Das heisst zwar, dass 200-750nm Wellenlaenge vermessen werden koennen, aber die spectral range, also das, was gleichzeitig gemessen werden kann, nur 250-220nm ist. Das hiesse bei diesem grating koennte z.B. nicht gleichzeitig sichtbar und infrarot gemessen werden (wenn ich die tabelle so richtig verstehe smile

)

Koennte ein Grund sein. Dass der peak dann abschwaecht liegt daran, dass irgendwann nur noch streulicht auftritt. Warum der andere peak nicht auftaucht, weiss iuch auch nicht smile

koennte aber evtl. mit dem Einfallswinkel zu tun haben.

Der support denkt sich erstmal das gleiche wie wir smile

aber wenn du evtl. nen Foto vonm Aufbau machen kannst und es denen schickst, oder noch besser nen video, dann muessen die dir wohl glauben smile

Kannst die ja auch mal fragen, ob meine vermutung etwas damit zu tun haben koennte....

Gruss und noch viel Erfolg!

ChemAxon · Gast

Hallo mayap,

Das Spektrometer hier ist der erste Eintrag der 2ten Tabelle (Modell UA). Eine spectral range von 900 nm sollte eigentlich ausreichen...

Gruss
ChemAxon

PS: Glauben tun mir die Avantes Leute schon, sie haben nur keinen Schimmer, was es sein könnte.

mayap · Anmeldungsdatum: 15.12.2009 Beiträge: 301

sorry, du hattest ja auch geschrieben, dass es mit Sonnenlicht funktioniert...

Irgendwie hoert sich das ja schon danach an, als wuerde das Licht da interferieren, wenn das allerdibngs tatsaechlich so waere, koenntest du vergessen, woran du grad arbeitest und dieses "interferenzphaenomen" untersuchen. nen Nobelpreis waer sicher Augenzwinkern

Was mir jetzt noch einfallen wuerde ist einen weiteren Detektor (Irgendwas) suchen, das du vor den Detektor halten kannst, um zu ueberpruefen, ob das ein Beleuchtungsseitiges oder Detektorseitiges Problem ist.

Machst die Konfiguration, die den Peak nicht zeigt, obwohl es sollte und setzt davor nen andern detektor (evtl. billige webcam wichtig: billig, denn die teureren haben infrarotfilter drin smile

) Oder es gibt so papierstreifen, wo nen Farbstoffdrauf ist, der anfaengt zu leuchten, wenn infrarotlicht drauf kommt...

Damit sollte man ja rausfinden, ob der Detektor ein prob hat, oder die Beleuchtung.

Kannst ja auch mal versuchen, die IR Lampe zu ersetzen mit einer anderen (normalen) und schaun, ob das wie erwartet funktioniert.

Als allerletzte moeglichkeit kanbnst das Geraet als defekt einschicken...vielleicht ist die elektronik dahinter kaputt, dann koenbnen schon mal komische dinge passieren...

kajax01 · Gast

Hallo,

Eins kann ich dazu sagen:
Das Licht der Tageslichtlampe hat einen Einfluß auf das Inrarotlicht.

Diese Tage bin ich nach ca 18 Monaten drauf gekommen, daß meine
Infrarot-Fernbedienung immer nur dann nicht funktionierte, wenn
die Tageslichtlampe an war.

Hoffe, das hilft euch weiter

Gruß

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

ChemAxon · Gast

Nun, 3 Jahre nach dem Problem ist dessen Lösung aufgetaucht:

Die Infrarotlampe von Conrad war für die Beleuchtung von Gelände gedacht, um nachts mit einer infrarotsensitiven Kamera eben dieses aufnehmen zu können.

Damit aber tagsüber kein Strom verschwendet wird, hat Conrad in eine der LED's einen Tageslichtsensor eingebaut, der je nach einfallender Tageslichtmenge die Infrarotlampe abschwächt und schliesslich ganz ausschaltet. Diese Funktion war so gut versteckt, dass sie nicht mal in der Bedienungsanleitung erwähnt wurde.

Ein Stück Klebeband auf diese LED draufgeklebt, scheint die Infrarotlampe auch bei vorhandenem "Tageslicht" für das Spektrometer messbar.

Die Moral von der Geschicht': Glaub der Elektronik nicht LOL Hammer

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Wow, danke fürs Erzählen der Lösung auch noch nach so langer Zeit smile

Geräte, die komfortablerweise selber intelligent denken und sich automatisch verändern, auch wenn man das vielleicht im konkreten Versuchsaufbau gar nicht möchte, sind natürlich ein interessanter Zusatzfaktor in der Rätsel-Gleichung!

Da lohnt es sich offenbar, beim Raten auf der Fehlersuche künftig öfter auch die Frage miteinzubeziehen: "Für welchen Zweck wurde das Gerät hergestellt und was könnte es versuchen, selber automatisch zu denken und zu verändern?" Augenzwinkern