Ermittlung Optischer Materialeigenschaften
Optische Materialeigenschaften beinhalten Messgrößen wie Reflexion, Transmission, Absorption, Fluoreszenz und Fotolumineszenz. Gigahertz Optik GmbH bietet Messgeräte wie Spektralphotometer, Komplementärprodukte, Kalibrierstandards und Kalibrierungen zur Messung bzw. Ermittlung optischer Materialeigenschaften an. Auf dieser Seite werden Anwendungsbeispiele dieser Produkte vorgestellt.
Bei allen Fragen rund um das Thema Optische Materialeigenschaften steht Ihnen unser Vertriebsteam gerne jederzeit zur Verfügung.
UV/VIS/NIR Spektralphotometer für klare, trüben bzw. diffusen Proben
Die UV/VIS/NIR Spektroskopie ist eine seit Jahrzehnten etablierte Messtechnik mit vielen Anwendungen.
Vermessung klarer Proben:
Der häufigste Fall ist die Vermessung von klaren Proben. Hierbei werden meist Absorption, Reflexion und Transmission gemessen (DIN 5036-3, CIE-130-1998). Gerade der spektrale Absorptionskoeffizient µa ist für die weitere Analyse eine wichtige physikalische Größe, da sie Aussagen über die Zusammensetzung der Probe erlaubt.
Herausforderung diffuse bzw. trübe Proben:
Eine größere Herausforderung ist diese Vermessung bzw. Untersuchung bei streuenden/trüben Proben da hierbei eine Vielzahl von Effekten wie die Streuungen im Material, die Absorption und die Remission berücksichtigt werden müssen. Für die Streuung liefert der effektive Streukoeffizient µs' (auch reduzierter Streukoeffizient genannt) weitere Analysemöglichkeiten.
Designkriterien für eine universell einsetzbare Ulbrichtkugel zur Messung lichttechnischer Stoffkennzahlen
Lichttechnische Stoffkennzahlen beschreiben die optischen Eigenschaften von Materialien in Form ihrer Reflexion, Transmission und Absorption. Zur Messung der Stoffkennzahlen werden die Materialproben mit optischer Strahlung beaufschlagt. Die optische Strahlung wird von den Proben teilweise reflektiert, transmittiert oder absorbiert. Die üblichen Messgeräte für lichttechnische Stoffkennzahlen von Materialien unterschiedlichster Zusammensetzung sind Spektralphotometer. Diese bestehen aus einer Lichtquelle zur Probenbeleuchtung, einem Probenhalter mit Messgeometrie zur Erfassung der reflektierten bzw. transmittierten Strahlung und einem Detektor zur Messung der Strahlung. Wenn die Lichtquelle eine spektral breitbandige Beleuchtung der Probe bereitstellt, ist der Detektor ein Spektrometer, typischerweise Array-basiert. Alternativ kann die Probe mit monochromatischer durchstimmbarer Strahlung beleuchtet werden. In dieser Konfiguration werden Fotodioden oder Photomultiplier als Detektoren verwendet.
Zerstörungsfreie Messung der Lichttransmission von großen Glasscheiben
Für Glasscheiben in Automobilen, Flugzeugen, Zügen, Fenstern, Glastüren usw. ist die Transmission maßgebend wie sie von uns Menschen empfunden wird. Die Lichttransmission erfordert daher eine Bewertung optischer Strahlung mit der photometrischen Empfindlichkeit des menschlichen Auges. In stationären Messgeräten wie Spektralphotometern aber auch z.B. im ECE R43 Messaufbau zur Qualifizierung der gesetzlich vorgegebenen Lichttransmission von Autoscheiben können nur relativ kleine Glasscheiben vermessen werden. Zur Vermessung großer Scheiben müssen diese in kleine Proben geschnitten werden. Mobile Spektralphotometer helfen diesen zeit- und kostenträchtigen Aufwand zu vermeiden und ermöglichen sogar vor Ort die Messung der Lichttransmission eingebauter Scheiben.
Die große Herausforderung beim Entwurf eines mobilen Spektralphotometers ist die Umsetzung der Messgeometrie. Die klassische Messanordnung wie z.B. die der ECE R43 mit Probenbeleuchtung durch ein paralleles Lichtbündel und einer Ulbrichtschen Kugel als Detektor repräsentiert das konventionelle stationäre Messgerät.
Hochleistungslichtquelle zur Materialprüfung bzw. Alterungsuntersuchungen mit sonnenähnlichem Spektrum AM1.5
Material wird durch die Sonne stetig sehr viel Energie, gerade im hochenergetischen blauen und UV, zugeführt, was zu Alterungseffekten führen kann. Um dies zu Testen sind neben der hohen Strahlungsleistung (Intensität) auch die spektrale Verteilung (sonnenähnlich) auch eine homogene Beleuchtung wichtig. Ulbrichtkugellichtquellen eignen sich hier hervorragend als Basistechnologie.
Kalibrierung von Spektralphotometern für 8/d Reflexion
Ulbrichtkugeln finden sich in vielen kommerziell angebotenen Spektralphotometern als Messoptik zur Messung der Reflexion von Materialproben. Die 8/d Messgeometrie ist die für streuende Materialproben übliche Wahl. Bei dieser wird die Probe mit einem Strahlenbündel unter 8° Einfallswinkel beleuchtet und die gesamte diffuse reflektierte Strahlung gemessen. Reflexion ist eine relative Messgröße und weist die Differenz zu 100 % aus. Spektralphotometer zur Messung der Reflexion müssen vor den Messungen auf 100 % abgeglichen werden. Zum Abgleich von 8/d Reflexions-Spektralphotometern sind streuend reflektierende Kalibrierstandards erforderlich. Üblich sind solche aus gepresstem Bariumsulfat-Pulver oder solche aus synthetischen Materialien. Letztere sind wesentlich robuster und können bei Verschmutzung durch Nachbearbeitung der Reflexionsfläche gereinigt werden. Zudem bieten diese auf PTFE basierenden weißen Kunststoffe einen breiten nutzbaren Spektralbereich von 250 nm bis 2400 nm.
