Spektroskopie,Teil 1

1
Grundlagen der Spektralanalyse, Teil 1
Bestimmung eines jeweiligen Lage -angelpunktes,
einer präzisen arealen polarimetrischen Null
-Koordinate.
Vektorielle Atmosphärenanalyse in
polarimetrischen Einzel - Schichtungen
Erstellung vorläufiger adiabatischer
Potentialflächen rel. geschlossener Entropien im
Vergleich zu Übergängen.
Genaue Lichtempfindlichkeit bei den
Einzelspektren
2
Moderne Einzeluntersuchungen der Spektroskopie.
Genaue Untersuchung von Grenzflächenstreuungen
Polarometrie
Wegen der Polarisationseigenschaft gerade auch
hier spektrale Analyse
Bestimmung auch gesamträumlicher
Polarisationskoordinaten zur Ortsbestimmung
Berücksichtigung morphologischer Bodenstrahlung
kosmischer Strahlung, wie auf dem Mars und
Venus, teils durch grobkalorimetrische
physikalische Differenzierungs-verfahren.
3
Genauer differenziernde Verfahren in der
Spektroskopie
energetischer Input -gt energetischer Exput und
vergleichender Abgleich über spektrale
Frequenzwandlung. (Frequezwandler)
Aufsuchen von groben polarimetrischen
Distanzsprüngen mit dem Soleil - Babinet
Kompensator.
Dichteanalysen auch von morphologischen
Strahlungsdichten z.b. am Boden und
Atmosphärenclustern
Untersuchung der energetischen Schnittpunkte als
zusätzliche Energiebasisberechnungswerte,
zusätzlicher Zweikanal lLaser Abgleich mittels
Multifrequenzlaser auch gegenüber rein
monochromatischem Anteil.
Zusätzliche energetisch vergleichende MR -
Spektroskopie aufprallender höherfrequenter
elektromagnetischen Strahlung.
4
Polarimetrie und Spektroskopie für höherer
Vektorgenauigkeit und genauere energetische
Differenzierbarkeit atmosphärischer
Strahlungsspektren in 3D.
Vektorielle Polarisationsanalyse
Genauer differenzierende Kohärenzanalyse
5
Absorption von unterschiedlichen Wellenlängen und
Energien ,Teil - Ionisation und spez.
Frequenzwandlung.
Grundprinzip der atmosphärischen
Spektralfarbenbildung
Grundprinzip der Frequenzwandlung
Grundprinzip der Absorption
der Lichtstrahlen
Lambert-Beer-Gesetz
Formel für Frequenzwandlung w1_Filterkamm -
w2_Filterkamm (w1-w2) Ionisationsverstärkungsf
aktor spez. Resonanz - Medium.
6
Differenzierung rein monochromatischer Anteile
über einen Brodhunschen Würfel und einen
Multifrequenzlaser im Vergleich.
Monochromatische Phasenvermessung
Abgleich mesomerer floureszierender

superfiziell anregender Spektralbereiche,

atmosphärisches Nachleuchten.
Unterscheidung rein dichromatischer Lichtanteile
und deren
Streuung in verschiedenen Linsensystemen.
7
Spektroskopieabhängigkeit von verschiedenen
Lichteigenschaften

• Streuungsarten und verschiedenartige
  Dispersiongrade
• Polarisation durch verschiedene Einstrahlwinkel
  und Spektren
• Spinresonanz verschiedener Gase bei
  Resonanztemperatur
• Kosmische Strahlung mit verschiedener
  energetischer ...Zusammensetzung
• Bodenstrahlung und morphologische
  Oberflächenstrahlung
• Verschiedene Grade der vektoriellen
  Spinionisation
• Versetzte Abbildung der atmosphärischen
  Schichten selber
• Nicht zuletzt die unterschiedlich sich
  beeinflussenden Molekül u.Gaszusammensetzungen
  im Einzelnen.
• Einzel und Mischspektren von Gasen
• Mesomere Gaskomponenten und Gaszusammensetzungen
  
• atmosphärische Feinstaubpartikel

8
Bsp. der Abhängigkeit der Bestimmung der
Mondtemperatur vom solaren Einstrahlwinkel.
Quelle Astrophysik, Ilan Eilmes, Kassel
9
Vergleich mit der Erdoberfläche
10
Vergleichende Spektroskopie, unterschiedlicher
energetischer Ionisation und unterschiedlich
resonanter spektral angeregter Elemente.
Spektralverschiebung / Delta E
Emissionslinien
Die Kohärenzlänge der Frequenzen ist kürzer bei
mehr Ionisationsenergie oder Anregung durch
weißes Licht -gt z.B. gasthermische Rotverschiebung
Spektrensprünge bei idealer Einzel Resonanz auf
der Erde.
Absorptionslinien
Spektral-Absorptions Sprünge unterschiedlicher
Gasresonanzen bei verändertem Einfallwinkel
ergeben sich z.B. mittags und abends im Vergleich.
11
Verschiebbare maximale Strahlenintensität in
Abhängigkeit von der Temperatur des Gases
Große Einflüsse können vielschichtige
Atmosphären, aber auch morphologisch sehr
variabel zerklüftete Planetenoberflächen haben.
Spektrum der Wärmestrahlung das Maximum der
Strahlungsintensität liegt bei umso höheren
Wellenlängen je niedriger die Temperatur ist
(Temperatur in K an den Kurven angeschrieben
rot Raumtemperatur, gelb Temperatur der
Sonnenoberfläche) (Quelle Wikipedia)
12
Unterschied direkte Streck- und Beugeschwingung
zum Untergrund
13
In bestimmten Abbildungssystemen, lassen sich
akute Polarisations - veränderungen, auch als
Oszilloskbilder technisch darstellen.
Quelle Max Planck Institut, Reionisation
des
Intergalaktischen Mediums
14
Einbeziehung von bandenförmig in der Atmosphäre
verbundener Mikroionisation und Spektralwandlung
bei unterschiedlicher temparent verbundener
Resonanzspannung und Einfallswinkel.
symetrisch
asymetrisch
bandartig
bandartige Schwingung
Ein Großteil der atmosphärischen Spektroskopien
entfernter Planeten erfolgt eher tangential über
Millionen Kilometer und beruhen auf bandartiger
Mikroionisation und verbundener
MikroAbsorption.wie eine vektorielle
IonisationskammerAbsorption
Spektroskopiert man senkrecht zurückreflektierend,
entsteht eher eine andere energetische
DunkelstrahlerAbsorption von Oberflächen.
Verhältnis

Bandenartige vektorielle Spektralverschiebespannun
g / gasresonanter lokaler Mikro -
Ionisationsverschiebung
(bei abhängiger Schichttemperatur und
Bodentemperatur)
Der Betrachtungswinkel bestimmt aber auch den
Grad des richtungsabhängigen Ionisationsspins und
der Absorptionsstärke. Wobei keine genauen
Vergleichsdichten und Temperaturen vor Ort
bekannt sind.
15
Untersuchung der Frauenhofscher Beugung.
Sowohl Intensität, als auch durchlaufene Medien
können das Spektrogramm wesentlich verändern.
Deshalb werden zuerst aus großer Distanz
einlaufende Kugelwellen miteinander grob
verglichen.
Quelle Hertel, Atome Moleküle und optische
Physik,Springer
16
Prinzipieller Denkansatz zur Kompensation
Man benötigt somit eine Kompensationsmessanordnung
, mit der man Einzelbandenraster und deren
Verschiebung bei jeweiliger unterschiedlicher
Ionisationsenergiezufuhr (mit Frequenzwandlung)
und auch vektoriell angleichend über
elektrostatische (Bandenverschiebung) untersucht.
Zusätzliche Hilfsmittel des verbesserten
Restlichtverstärker, der auch schwache Spektren,
wie Infrarotspektren über Frequenzwandlung
proportional transformiert in sichtbare Spektren.
Dies läuft z.B in einer Dreiecksanordnung mit
zusätzlich ionisierenden Kondensator zunächst nur
als einfacher Beugungungsfilter der Ionisation
ab, mit Ausgang auf eine denkbare
farbgeschichtete Photomultipierfolie welche,
mechanisch verschiebbar und justierbar ist. Über
einen entgegengesetzt außen herum
dreiecksförmigen angebrachten elektrostatischen
Spiegel kann man durch Zusatzspannung
und über veränderte Interferenzmuster wieder neu
zusammengesetzte künstliche Farbpunkte erzeugen,
die dem Spektrum entsprechen und somit
Differenzen genauer ausgleichen. Dadurch lasst
sich die proportional verknüpfte vektorielle
bandenartige Mikroionisation über
spannungsveränderte Interferenzen als
energetische Differenz am dritten Spiegel
abgleichen In der Mitte entsteht als
Gleichgewicht von Kohärenz und Interferenz ein
frequenzgewandeltes Farbbild ähnlich einem
proportionalen abgeglichenen Restlichtverstärker
. Über diese zwei Meßdreiecke wird Eingang und
Ausgang abgleichend gegenübergestellt.
17
Prinzipieller Denkansatz zur Selektivität

• Niederfrequenter abgestufter Frequenzeingangsfilt
  er ..(durchschiebbar)der im ..Vergleich zum
  höherfrequenten ..abgestuften Ausgangsfilter der
  genau ins Verstärkerintervall passt.
• Ionisationsskala oder Anregungsskala mit
  dazugehöriger ..Spektrallinienverschiebung , die
  genau zu der zusätzlichen ..bandenförmigen
  Ionisation auf Distanz am Planeten gegenüber der
  ..Anregung vergleichbar zu der in der
  Porenionisationskammer passt.
• proportional zurückrechenbare Frequenzwandlung
  am mittleren ..Bildausgang im Verhältnis zu der
  anteiligen Frequenzwandlung ..vergleichsweise
  feinjustierbar am Spektroskopischen Ausgang.
• rasterförmige Selektion des Spektralbandes über
  einen ..verschiebbaren.Interferenzspalt und
  variabler Frequenzkämme.
• zusätzlicher Vergleich verschiedener
  eingesetzter Farbfilter und ..vergleichende
  selektiv ionisierbare Gaseichproben

18
Prinzipiel genaue "Schwellwerterfaßung", ab wann
mit einem kapazitiven Ionisationskanaverstärker
angehobenene " Spektrallinien genau auftauchen",
verblassen oder dominieren, "unter Delta E".
Aufbau des kapazitiven Restlichtionisationskanalve
rstärkers
MCP
Photoelektrischer Bildverstärker
2 Bildverstärker der 2. und 3. Generation. 1
Photokatode auf Faseroptikplatte, 2
Mikrokanalplatte, 3 Leuchtschirm auf
Faseroptikplatte, 4 elektrostatische
Fokussierelektrode.
19
Statt einer Mikrokanalplatte wird bei neueren
Restlichtverstärkern eine hochauflösende und
vertärkende Multidiodentargetschicht verwendet,
deren Energie noch genauer proportional regelbar
ist .
Am besten ohne größeresTargets nur Filter und mit
porenartig transparent durchlässigen kapazitiven
Dioden. sogar einzeln regelbar.
Photoelektrischer Bildverstärker 3 SIT-Vidikon.
1 Eintrittsfenster (Faseroptikplatte) mit
Photokatode, 2 Beschleunigungselektrode (Gate),
3 Fokussierelektrode, 4 Si-Multidiodentarget, 5
Vidikon, Ra Arbeitswiderstand.
20
Beispiel der einfachen Interferenz durch zwei
Umlenkspiegel
Prinzip der spannungsabhängigen
Beugungsinterferenz am Prisma (Castaing-Henry-Effe
kt) mit 2x Umlenkspiegel interferenzübersetzte
Frequenz.
Nur teilweise Kohärenz, da aktives Spiegelsystem
li seitig, überwiegend offen.
Zweiter Umlenkspiegel
Eingang
Frequenz- übersetztes Interferenzbild
Erster Umlenkspiegel
Ausgang
21
Interferenz am drei Spiegeln.
Spiegel 1
Spiegel 3
Spiegel 2
22
Interferenz und Kohärenz durch drei Spiegel
Prinzip der spannungsabhängigen
Beugungsinterferenz am Prisma (Castaing-Henry-Effe
kt) mit 2x Umlenkspiegel interferenzübersetzte
Frequenz und gesammeltes Summationsbild auf dem
dritten Spiegel
Zweiter Umlenkspiegel
Eingang
Frequenz- übersetztes Interferenzbild
Erster Umlenkspiegel
Ausgang
Dritter Sammelspiegel
Halb transparente Rückverspiegelung
23
Kohärenz und Interferenz treten fast immer
gemeinsam auf.
Spiegel 1
Empfänger
Lichtquelle
Spiegel 2
Kohärenz
Interferenz
Transparent rückverspiegelt
24
Kohärenz und Interferenz können auch zueinander
modifiziert werden.
Echte vektorielle Multidiodenporen
- Rasterplatte
Spiegel 1
Empfänger
Lichtquelle
Spiegel 2
Kohärenz
Interferenz
Transparent rückverspiegelt und Spannungsregelbar.
25
Neuartiger vollständiger Restlichtverstärker und
gleichzeitiger resonanter Frequenzwandler
z.B niederfrequenter Infrarot Bildeingang
Gasprobenverstärker bzw.transparentes
Transmissionsdioden Raster bei Strahlungs und
Wärmeresonanz-temperatur zum Vergleich.
Multifspektral-überlappte Infrarotver-stärkerfolie
in übergangs - losen Spektral- Rastern
Messeingang
Mittel- frequenz-abgleich
Photoverstärker mit Ionisationskanälen für
different modulierte Photonen 50-5000 V
Normierte Ionen-Vergleichsmenge
Bildausgang
Bild
Frequenz Wandlungs-Durchschnitt
Messausgang
Differenz bei Einstrahlwinkel Polarisationsfilter
ableitbar.
Man hat somit beides parallel Spektral - Licht
und gleichzeitig Photomultiplier Elektronen
Intensitäts YAG-CCD mit Inter-ferrometer
Lochblende verschiebbar
Bei Bildern, einschiebbare Photomultipier
Multispektralfarb -
übergangslose Raster - Folie
Frequenz gewandelter
modifizierter YAG CCD für
Echtzeitfarben
Frequenz -angehoben ins Normalspektrum pro
forma Ausgang
Lochblende verschiebbar
Rechtwinkeliges Spiegelsystem -Vakuum,
mit Gegenspannung z.B. 50 Volt 5 Mio Volt
26
Modell eines neuartigen Restlichtverstärkers, der
mehrere Spektralfarben als Frequenzwandler je
nach verfügbarer Ionisationsenergie verwendet.
Diese werden dann und in ganz andere
Spektralfarben transformiert und die
Ionisationsenergie als Rückrechnung im jeweiligen
Spektrum, über der jeweils verstellbaren
Lochblende ermöglicht.
27
Spektrale Resonanzmessanordnung für Gase zur
Messung bei unterschiedlichem erforderlichem
Ionisationsgrad
Es wird praktisch nicht polarisierte aber im
Spektrum enthaltene Ionisationisationen, die als
Merkmal Wellenwirbel oder unvollständiger
Spin im Spektrum erzeugt werden, im
Kondensatorfilter ionisierend verstärken.
Daraufhin können sie als Differenz wieder über
eine kompensatorische Meßbrücke die pro
Spektralgipfelenergie die enthaltene
Ionisationsenergie zeigt entsprechend berechnet
werden. Bei Zurückdrehen der Spannung erlöschen
die Einzelnen Spektren auf dem verschieb-baren
YAG - CCD Chip und man weiß dann, daß die
minimale Resonanz - Sättigung der Spektrallinie
hier unterschritten wurde als benötigter
Differenzbetrag. Man kann dann das ganze mit dem
vorherigen Eingangsspektrum vergleichen und auch
Verschiebungen des Spektums direkt berechnend
einzeln in Augenschein nehmen.
28
Prinzip des Ionisationsvergleichs
Prinzip eines messbaren Ionisationsgrades (eine
Art neue Schwarzstrahlermessbox, nur mit
gegenläufiger Ionisation und Photoionenwandlung
bei Spektralverschiebung bei atmosphärischen
Gasen im Differenzbereich einzelner
absorbierender Spektrallinien) Unter
Berücksichtigung von Farbspektralwandlung,
Ionisationsgrad, und seitlich kalibrierbare
Beschleunigungsspannung von Licht-quanten und
Gasdichten, sowie Temperatur im Echtzeitmodell
läßt sich eine Abgleichbrücke von
Ionisationsenergie und Spektral-verschiebung
rekonstruieren. Statt einer reinen
Schwarzkörper-strahlung (nur Farboberfläche in
einer Black Box, welche nur das Auftreffen an
farbigen Oberflächen berücksichtigt). Nach Planck
bräuchte man dazu möglicherweise erweitert eine
ganz neuartige Meßanordnung. Planck integrierte
ja bereits die Boltzmannkon- stante aber noch
nicht so genau den Ereignisraum entfernter
sekundär ionisierter Gase von Planeten.
29
In einem Transmissionselektronenmikroskop erfolgt
bereits eine vollständige Frequenzwandlung und
dann am Schluß ist eine Rückwandlung in einen
sichtbaren Spektralbereich möglich.
Frequenzwandler
Castaing - Henry Filter (Interferenzbeugung
unter regelbarer Beschleunigungs-spannung)
Wandlung in den höherfrequenten Bereich.
Rückwandlung in den sichtbaren Bereich
Der Unterschied zum Magnetlinsensreflexionssystem,
ist eine spannungsabhängige Spektralfrequenzwandl
ung im Lichtbereich bei unterchiedlicher
Ionisationsenergie über eine proportionale
Filterveränderung vom Eingang zum Ausgang und
Abtastung des kohärenten Summationsbildes in der
Mitte, unter fortlaufender interferenter
Rückreflexion.
30
Die Beugung erfolgt über eine erhöhte seitliche
Spannung über einen Castaing - Henry Filter
allerdings ohne steuerbare Ionisationsenergie
allerdings über Interferenz der Magnetspiegels
bei oberer Ankathete und unterer Gegenkathete zur
spannungserhöhten Hypothenuse als
Magnetbeugungsspiegel verwendet. Das ganze läßt
sich somit vom Gedankenmodell auch in einer
Spiegelinterferrenten Ionisationskammer
realisieren.
Teiltransparenter beschichter Interferenzbeugungss
piegel der spannungsabhängig über einen Castaing-
Effekt die Frequenz rauftransformiert zusaätzlich
YAG Schicht welches das transformierte
Ionisationsspektrim in das proportionale
Farbquanten spektrum zur Ausstahlung anregt
Ionisationskammer, dessen Ionisationsleistung von
der kondensatorartigen Spannung
der Porenionisationskammer
an der Hypothenuse dieser
Kammer abhängt.
Mehrfarbiger YAG CCD- Phototransistor
31
Statt gewundene Magnetlinsenspiegel am weiter
verbesserten Elektronenmikroskop (bis
Röntgenspektren) kann man natürlich auch normale
plane Spiegel bei Lichtspektren verwenden.
32
Kohärenz und Interferenz treten fast immer
gemeinsam auf.
Spiegel 1
Empfänger
Lichtquelle
Spiegel 2
Kohärenz
Interferenz
Transparent rückverspiegelt
33
Ablauf der Kohärenzmessung
Vom Quellpunkt P1 gehen Lichtstrahlen in alle
Raumrichtungen aus, speziell die beiden Strahlen
1 und 2 unter dem Winkel f. Diese werden durch
die Anordnung von zwei Spiegeln und zwei
Sammellinsen mit zwei entsprechenden Strahlen 3
und 4, die vom Quellpunkt P2 ebenfalls unter dem
Winkel f ausgehen, im Punkt Z zur Überlagerung
gebracht. Zu einem festen Beobachtungszeitpunkt
habe die Quelle P1 eine Phase ?0 . Die Phase der
Quelle P2 zu diesem Zeitpunkt bezeichnen wir
allgemein mit ?0??, da diese überhaupt nicht mit
der der Quelle P1 korreliert ist.Nun sei der
Aufbau so konfiguriert, dass die optische
Weglänge des Strahles 4 gerade ein Vielfaches der
Wellenlänge beträgt und gleichzeitig die optische
Weglänge des Strahles 1 um eine halbe Wellenlänge
länger als diese ist. Somit besitzt Strahl 1 in Z
die Phase ?0p, während Strahl 4 in Z die Phase
?0?? besitzt. Strahl 3 durchläuft im Vergleich
zu Strahl 1 einen um ?x längeren optischen Weg,
der einem Phasenunterschied ?? entspricht. Strahl
3 besitzt also in Z die Phase ?0??p??. Analog
ergibt sich die Phase von Strahl 2 in Z zu ?0??
. Die vier Strahlen haben aber nur dann eine
gemeinsame definierte Interferenz im Punkt Z,
wenn ??2p, beziehungsweise ?x? gilt. Dann lässt
sich nämlich die Phasenänderung ?? gegenüber den
anderen Beiträgen vernachlässigen, und die
Strahlen 1 (Phase ?0p) und 2 (Phase ?0)
beziehungsweise die Strahlen 3 (Phase ?0??p)
und 4 (Phase ?0??) interferieren (in unserem
Fall) destruktiv im Punkt Z. Damit zwei von
unterschiedlichen Quellenbereichen stammende
Wellenzüge in einem Beobachtungspunkt Z ein
beobachtbares Interferenzmuster hervorrufen
können, ist es also notwendig, dass die folgende,
so genannte Kohärenzbedingung erfüllt ist ?x
? ? a mal sin(f) ?.
34
Prinzip der spannungsabhängigen
Beugungsinterferenz am Prisma (Castaing-Henry-Effe
kt) mit Umlenkspiegel.
Umlenkspiegel
35
Frequenzschift mit nachfolgender Frequenzwandlung

Frequenzwandlung über versetzte Filter,
Interferenz und Verstärkung
Doppelte Eingangsfrequenz auch versetzt abgreifbar
versetzt eingekoppelt
Filter
Mischfrequenz x 2
versetzt ausgekopelt

• Differentielle Frequenzmischung ohne Verstärkung
• rein polar b) energetisch, minus different.,
• bei Zusatzfiltern

QuelleUni Bonn
Bsp.
http//tiny.iap.uni-bonn.de/oll/graphik/kap13/Kap1
304.html http//tiny.iap.uni-bonn.de/oll/graphik/k
ap13/
Beispiel
Quelle Uni München
https//www.google.com/url?saiurlhttp3A2F2Fw
ww.bmo.physik.uni-muenchen.de2Fwwwzinth2FFiles
2FPraesentationen2F2015-06-10_Frequenzwandlung_Re
schauer.pdfpsigAOvVaw3KJ5LCLfPpNe3kwFRVNJswust
1664619628699000sourceimagescdvfeved0CAkQjRx
qFwoTCLCvt8ylvPoCFQAAAAAdAAAAABAD
36
Grundlagen der einfachen Frequenzverdopplung
Senkrechte Phasenwinkelanpassung
37
Einstellungen bei der einfachen
Frequenzverdopplung
Eingang zu Ausgangs - Anpassung
Quasi Phasenanpassung
in gepolten Kristallen
Quelle Uni Bonn
38
Interferenz durch zwei Umlenkspiegel
Prinzip der spannungsabhängig verstärkten
Beugungsinterferenz am Prisma und Spiegel
(Castaing-Henry-Effekt) mit 2x Umlenkspiegel
interferenzüber-setzte Frequenz. (siehe
Transmissionselektronenmikroskop)
Zweiter Umlenkspiegel
Eingang
Frequenz- übersetztes Interferenzbild
Erster Umlenkspiegel
Ausgang
39
Ein UV Photometer arbeitet ähnlich. Wie hier
werden die herausgefilterten Spektrallinien am
Ausgang zum Meßdetektor zurückreflektiert.
Photometer Ein Photometer ist ein genaues
Instrument, das die Stärke der elektromagnetische
Strahlung im Bereich von Ultraviolett bis
Infrarot und einschließlich des sichtbaren
Spektrums misst. Die meisten Photometer wandeln
Licht mit Hilfe eines Fotowide-rstands, einer
Fotodiode oder eines Fotomultipliers in
elektrischen Strom Die Photometrische
Fernerkundung bezeichnet die Ableitung der
Eigenschaften atmosphärischer Komponenten (z.B.
Wasserdampf, Ozon, Aerosole) aus spektralen
Messungen der direkten Strahlung (direkte
Beobachtung) von der Sonne, dem Mond oder den
Sternen.
https//www.fe-lexikon.info/lexikon-a.htm
Quelle
40
Aufbau des YAG-Chips.
41
(No Transcript)
42
Bei Restlichtverstärkung geht dies relativ
einfache über Normalspiegel oder
Dotierungsschichten im Verbund, welche über
mehrere Dotierungsschichten auf den Emitter eines
YAG CCD-Chips mit seitlich auf der Hypothenuse
implantierten farbfähigem YAG CCD Chips die in
das Farbspektrum bereits durch abgestimmte
Filter transfornmierte Transmissionselektronen
auffängt .
43
Bei der Wandlung von Photoionen in einen
Photoelektronenstrom und different detektierter
Lichtquanten können folgende Hilfsmittel
verwendet werden
44
Dabei ist die Einstellung der richtigen
Nyquistfrequenz für ein selektiertes Spektrum
wichtig.
45
Findet man Schnittpunkte der Eingangs und
Ausgangsspektren über einen Frequenzkamm, kann
man die Intervallverschiebungen der Spektren in
Abhängigkeit zusätzlich benötigter
Ionisationsenergien z.B. durch die lokale Plasma
- Temperatur zusätzlich grob abschätzen. Auch
wenn die Kurven genauso verschiebbare
Schnittpunkte aufweisen, aber schon
zusammenfallend auf einem differenten
Energieniveau sind.So müssen sie nicht
identisch ionisierbar sein ohne
genaue Untersuchung in der Einzelspektralanalyse.
Durchschnittliche hypothetisch modulier-bare
Energiekurve, als anpassbares Polynom
Monochromatischer Trennabgleich
Die Schnittpunkte lassen sich mathematisch
berechnen. Über einen Brodhunschen Würfel
und einen Multifrequenz Laser
lassen sich spinpolarisierende Anteile
differenzieren.
46
Messbrückenvergleich zweier beeinflußender
physikalischer Wirkungen

1. Den Einfluß des Photoionisationseffekt auf das
   Spinverhalten und den Mesomerieeffekt in Gasen
   und die resonante F a r b w a n d l u n g
   einzelner Gase vergleichend zu erhaltenen
   Gesamtspektralwerten innen berücksichtigt.
   (z.B. über Restlichtverstärker i o n i s a
   t i o n s p o r e n anoden)
2. Die F a r b v e r s c h i e b u n g s s p a n n u
   n g im Dreieck außen über drei Spiegel und
   benötigte Beschleunigungsspannung werden zu einem
   seitlichen dritten Spiegel hin kompensiert. Es
   ergeben sich verschiedene Kokärenzen am
   umgelenkten Interferenz - Ausgang (erster und
   zweiter Spiegel) mit präzise angekoppelbarer
   Spektralanalyse (im Vergleich Spektrallinien am
   Eingang zu angekoppeltem selektiven
   Spektrallinien und selektiv je nach kompensierter
   Ionisation, korrigiert erscheinenden
   Spektrallinien am Ausgang). Am Spektraleingang
   benötigt man eine anpassbare Lichtvervielfältigend
   e Ionisationskammer an dessen Ende eine bedingte
   Frequenzwandlung stattfindet. Abhängig von der
   veränderlich produzierten abstimmbaren
   Photoionenmenge. Zum Ionisationsgrad benötigt man
   eine vergleichende I o n i s a t i o n s - P o l
   a r i - m e t r i e (Quotient Ionisation/aufgewend
   eter Photomultipierenergie) Eingang zu Ausgang.
   (niedrigfrequenter Licht - Filtereingang zum
   höherfrequentem Licht - Filter Ausgang der
   Messapparatur). Man vergleicht die jeweiligen
   entgegengestellten Meßdreiecke bezüglich A und B
   in einer gemeinsamen integrierten
   Meßkammer.

47
Das Michelson - Interferometer verwendet
praktisch einen halb durchlässigen
Strahlenteilerspiegel in der Mitte und vergleicht
über seitliche Spiegel Laufzeitunterschiede Ein
und Ausgang zur Ausbalanzierung von möglichen
Störfaktoren.
48
Veränderte Interferenz durch Spiegeldistanzeinstel
lung
Will man die natürlichen Interferenzmuster selber
verändern, so muß man die Spiegeldistanz bei
linearen Anordnungen selber verändern.
49
Der Versuchsaufbau zeigt die vereinfachte
physikalisch umsetzbare Funktionsweise
50
Später ist noch ein genauer selektierter
Probeneingang und Messausgang mit Interferogramm
erforderlich
51
Man kann bereits umgekehrt höheres unsichtbares
UV in niederig - Licht - frequentes, sichtbares
UV mit deren Spektralfarben zerlegen.
52
Aufbau eines Messanordnung mit zur Probe
abgeglichenem parallel detektierenden Photometer.
53
UV- Spektrometer bei der Spektroskopie wo keine
Frequenz-wandlung stattfindet, sondern eher eine
gedehnte und aufgespittete Frequenzanalyse
54
Prinzip der Spektroskopie von zwei
interferierenden Seiten unterschiedlich
energiereicher Spektren.
55
Bsp. Einfaches Handspektroskop, zum Nachweis von
Spektrallinien, bei dort unterschiedlicher
Spektren von Glühbirnen und Dioden.
Handspektroskop zur Feststellung verbotener
Glühbirnen Mag sein, dass EU-beauftragte
Leuchtmittelfahnder demnächst mit diesem
praktischen Handspektroskop ausgerüstet werden,
das ihnen die Ausforschung hochkrimineller
Glühlampen ermöglicht. Doch auch dem mündigen
Bürger leistet es trefflichen Dienst Es ist in
wenigen Minuten zusammengebaut und erlaubt eine
erstaunlich genaue Darstellung des Lichtspektrums
aller möglichen Lichtquellen. Sie können damit
unter anderem die Sperrfilter Ihrer
Kameraausrüstung, den UV-Schutz Ihrer
Sonnenbrille und die spektralen Lücken der
Energiesparlampen untersuchen. Außerdem gibt das
Handspektroskop Aufschluss darüber, welche Art
von Leuchtmittel in der Straßenbeleuchtung,
hinter dem Wirtshausschild oder im örtlichen
Polizeipräsidium eingesetzt wird.
56
Spektrometer weisen charakteristische
energetische Absorptionsspektren auf, aber auch
dazwischenliegende aufgesplittete
Emissionsspektren auf.
Umgekehrt zeigen sich Energiepeaks bei
charakteristischen Elementen in den Hauptbanden
aber z.b. auch mengenmäßig in der Breite. Diese
sind zusätzlich bei Plasma von zusätzlicher
Gesamtionisationsenergie abhängig.
Spektrale Leistungsdichte /spektraler Energieskala
Messabfolgen -gt Spektroskop -gt Spektrometer -gt
Spektrogramm? Monochromator -gt Interferenzspektrom
eter -gt Frequenzkamm.
57
Vergleich der Spektrallinien des Sonnenlichtes
mit den Spektrallinien von Elementen.
Sonne
Wasserstoff
Helium
Quecksilber
Uran
58
Der Energieunterschied bei der Spektroskopie
Harmonische Schwingung
59
Das Modell der Molekülschwingung.
symetrisch
symetrisch
symetrisch
asymetrisch
asymetrisch
asymetrisch
bandartig
bandartig
60
Eine Massenschwingung ist folgendermaßen
charakterisiert
Im Falle zweier Massen muß die Masse durch die
reduzierte Masse ersetzt werden.
61
Anharmonische Schwingung und Morse Potential
62
Funktionsprinzip der angekoppelten VIS -
Spektroskopie
63
Spektral und Absorptionslinien verhalten sich
spiegelbildlich.
64
Emissions und Absorbtionsspektren
Bei unterschiedlicher atmosphärischer Schichtung
und unter-schiedlicher Resonanzenergie können
sich die jeweilige Amplitudenbreite und somit die
Mengenbestimmung der atmosphärischen Gase ohne
Mikroionisationsanalyse trotz genauer
Entsprechungen mengenmäßig theoretisch
verfälschen.
65
Das verschobene Spektrum ergibt sich energetisch
genau aus Spin-Vektor und Dispersion.Die
Auf- Trennung erfolgt verktoriell d u r c h eine
Transmissionsdiodenschicht, statt nur
"Black-Box"- Panel.
Emissions und Absorptionsspektrum sind immer
gegeneinander verschoben.
rein energtisch
vektoriell bandenförmig
Differenz Emission und Absorption
Es ist aber generell bei reiner Aufprallmessung
schwer unterscheidbar welcher Anteil
vektortransmissionsbedingt und - rein diffus
energetisch durchtunnelnd bedingt ist.
66
Weitere Sensoren Die Ablenkung der Strahlung
wird vor allem von der elektromagnetischen
Komponente bestimmt, bei elektromagnetischer
Strahlung.
67
Veränderte Polarisation und zunehmende
Energieunterschiede mit steigender
Magnetfeldstärke bezüglich der Spinbeeinflussung.
E h ny -gt E h w
68
Vergleichbar atmosphärischer Schichten und deren
Temperaturen, können wie bei Spiegelschichten,
die realen Gasdichten spektroskopisch verfälscht
werden.
69
Allgemeine Messmethoden in der Spektroskopie, bei
Stoffprobenanalysen.
Ähnlich wie bei der angeregten Stoffproben -
Spektroskopie, kann man auch die
erhaltenen Banden von atmosphärischen Planeten in
einem Restlichtverstärker zunächst aufsättigend
verstärken um die kompletten Spektren einzeln
vergleichend als Einzelspektren, jeder Ordnung zu
erhalten.
70
Durch Mehrfachbeschichtungen entstehen
unterschiedliche spektroskopische
Amplitudenbreiten und auch Filtereigen - schaften
für bestimmte angebundene Frequenzbereiche.
Bei einzelnen Spezial Filter Spiegeln , die
etwas komplexer als Farbfilter sind, braucht man
hingegen als Substrat eine Mehrfachbeschichtung.
Dafür kann man sogar genau
die eingegrenzten Einzelfrequenzen hierbei
rausfiltern.
Du hast ein Substrat, auf diesem Substrat bringst
du abwechselndSchichten mit verschiedenem
Brechungsindex auf. Um eine best.Wellenlänge zu
reflektieren, müssen die Schichten so angeordnet
sein,daß die an einer Grenzfläche reflektierten
Strahlen mit den Strahlen derdarunter/darüber
liegenden Grenzflächen interferieren (zum
selbstnachdenken konstruktive oder destruktive
interferenz?). Je mehrSchichten, desto höhere
die Reflektion für eine(!) Wellenlänge.
71
Vergleichbar atmosphärischer Schichten und deren
Temperaturen können wie bei Spiegelschichten die
realen Gasdichten spektroskopischverfälscht
werden.
72
Man verwendet praktisch gesehen
Transmissionsgitter, z.B. realisiert durch
mehrschichtige Spiegelbeschichtungen bei
unterschiedlichen Frequenzen, um verschiedene
Amplituden breiten zu erzeugen.
73
Es werden heutzutage ganze Gitterkämme an Prismen
zur Auf - trennung der Spektrallinien mittels
Spektroskopie eingesetzt.
74
Beschreibung der Funktionsweise des Gitterprismas.
75
Aufbau des einfachen CCD-Detectors
76
Abbildung und Aufbau des CCD-Chips
77
QuelleCCD contra CMOS, Daniel Göhring,Uni Berlin.
78
(No Transcript)
79
QuelleCCD Kamerasysteme , Christoph Hülk
80
(No Transcript)
81
Um "schichtweise" vergleichende Spektral Bilder
bei Mosaikcapture Chips zu erhalten wird oft
ein Rotationsspiegel zur zeitsynchronen
zeilenweise projezierte Spektralabbildung
verwendet.
An Oberflächen gestreutes Licht ist durchgehend
polarisiert
82
(No Transcript)
83
Bei neueren vielschichtige CCD-Chips ist bereits
zusätzlich eine genaue vielschichtige
frequenzabhängige Tiefenauswertung möglich, so
daß auch spektrale Banden einzeln erfaßt werden.
Mosaik und Schichtcapture im Vergleich
84
Der atmosphärische Einfluß erzeugt eine
Extinktion, Streuung und Eigenanregung.
85
Je nach Einfallwinkel kommt es zu einer
Extinktion und unterschied- licher Filterung, so
daß nachts langwelliger Bereich überwiegt.
86
Die Helligkeit des Nachthimmels hängt z.B. auch
von vielfältigen Faktoren ab.
87
Um atmosphärische Spektren genauer zu
analysieren, muss man diese zuerst extrahieren-.
z.B. am Nachthimmel.
Deshalb ist ein zusätzliches Spektroskop
bezüglich verschiedener Eichparameter wie
verändertes Frequenzverhalten sinnvoll.
88
Physikalische Grundlagen der Spektroskopie bei
atmosphärischer Sonneneinstrahlung.
89
Stärke der Absorbtion in Abhängigkeit von der
Temperatur.
90
Aufbau der Elemente eines Spektroskops
91
Schematische Anordnungsdarstellung eines
Spektrographen
Quelle Uni Kassel
92
Veränderungen am Beugungsgitter
93
Atmosphärische Refraktion und Streuung
94
Einfluß der Dispersion auf Überlappungen der
Spektren
95
Durch unterschiedliche Anregung und Streuung
kommt es zu einem energetischen Shift aber auch
zu einem Streuungs bedingten Shift.
96
Bereits durch Dispersion verschobenes Rohspektrum
im Objektspektrum.
97
Zur Bestimmung der Streuungspolarisation wird
bereits ein Mott-Detektor eingesetzt.

• Der Mott-Detektor arbeitet ähnlich wie der
  interferente Kohärenzwandler
• Der Restlichtverstärker sitzt jedoch außerhalb
  des Dreieckigen Spiegels
• Er kann keine energetische Frequenzwandlung in
  Echtzeit detektieren, ...sondern überwiegend
  allgemeine Streuungspolarisation nachweisen.
• Es besteht keine eindeutige Richtungsbeschleunigu
  ng nur Polarisations -...fenster.

Mott-Detektor
..Interferenter ..Richtungsspin -
Frequenzwandler
Spiegelsystem 1
Spiegelsystem 1
Spiegelsystem 2
Restlicht-verstärker außerhalb
Spiegelsystem 2
Restlicht-verstärker,ionisierendinnen.
Spiegelsystem 2
Spiegelsystem 2
98
Grundlagen der Optik, S. 95- 113
Beugung und Brechung von von Licht
Einfallswinkel
99
Das Reflexionsgesetz
100
Totalreflexion und Reflexion
101
Reflexion und Streuung
102
Beugung an Konvexlinsen und an Konkavlinsen
Quelle Kuchler, Physik,Formeln und Gesetze.
103
Brennweite und Abbildungsfehler
Chromatische Fehler am Rand (Wellenlänge)
104
Verschiedene Spektren und deren angeknüpfte
Lichtzerlegung (Dispersion).
105
Optische Instrumente sollen Bilder erzeugen und
den Sehwinkel vergrößern
106
Funktionsweise des Auges und des Sehapparates
107
Optische Hilfsmittel zur Vergrößerung
Lichtmikroskop und Elektronenmikroskop
Zusätzliche Faktoren bei der Mikroskopie
108
Optische Hilfsmittel bei der Fernsicht
Spiegelteleskop
109
Beugung und Beugung am Spalt
Bei schwachen Energiequellen kann es je nach
bremsendem Medium wie Goldfolie oder
ionisationskammer zu einer negativen
Summationsbeugung in zusammen-führender
Gegenrichtung kommen.
110
Beugung am Beugungsgitter und Interferenzabbildung
en , bei Laser hingegen seitliche Phasen
(bedingt durch interferent aufgelöste
Phasenlaufzeit mit verschachtelter Laserlaufzeit
im Vergleich.
Laufzeitverschiebung der versetzten
Laserphasen zur Laufzeit bekannter Frequenz.
111
Beugungsspektren und optische Auflösung
112
Polarisation und Polarisationsebene sowie
Polarisation durch Doppelbrechung.
113
Die Lichtstärke wird in Candela vereinfacht im
logarithmischen Maßstab gemessen
114
Lichtstrom, Lichtverteilungskurve, Polarigramm
und Beleuchtungsstärke.
115
Lichtmessung und Beleuchtungsstärke
116
Leuchtdichte und Photometrie
Mechanisches Flimmeroszillationsphotometer, bei
dem die übereinstommende Lichtstärke nur bei
schafrandigen Skalenzeilen zutrifft. Chopper.
117
Photometerwürfel zum Vergleich von Leuchtstärken
zweier Quellen miteinander.