Guten Abend zusammen, ich interessiere mich seit kurzem sher für Photowiderstände. Soweit ich mich nun umgesehen habe, liegt das Absorptionsmaximum wohl meist zwischen 550 und 600 nm. Ich würde allerdings auch gerne deutlich tiefere (UV, sprich bis ~200 nm) und etwas höhere (~900 nm) Bereiche abdecken können. Ich habe leider keine Kennlinien gefunden (ok, diese selbst auszunehmen wäre kein Thema), aber meine konkreten Fragen sind nun: - hat jemand Tipps/Erfahrungen (vielleicht sogar etwa eine Liste mit Herstellern?) mit den entsprechenden Produkten? - fällt jemandem ein anderer Weg ein, den Bereich zwischen 200 und 900 nm zu "messen"? (kurze Erklärung für die, die es nicht sowieso schon erkannt haben: ich möchte ein Photometer bauen und dazu den Widerstand (gemessen amm LDR durch monochromatisches Licht) gegen die entsprechende Wellenlänge auftragen. viele Grüße, Mark
Für eine Wirkliche Lichtmessung sind Photowiderstände ohnehin nicht so die beste Wahl, da sie nicht besonders linear und temperaturabhängig sind. Photodiode haben i.A. auch das bessere Signal-Rauschverhältnis. Im Bereich von etwa 350-1000 nm sind Silizium Photodioden recht gut. Zu den kleinen Wellenlängen muss man mit dem Fenster aufpassen, ggf. finden sich auch da passende Si Dioden. Bis 900 nm sollten die meisten Typen gehen zwischen etwa 900-1050 nm hängt es vom Type ab, wie gut es da noch geht. Für längere Wellenlänge gibt Germanium Photodioden und Photodioden aus Verbindungshalbleitern. Da wären ann ggf. Photowiderstände aus Bleisulfid für den Bereich bis rund 3500 nm als vergleichsweise günstige Alternativen zu den teuren speziellen IR Dioden möglich.
"LDR datasheet" bei Google: http://www.gotronic.fr/pj-1284.pdf http://kennarar.vma.is/thor/v2011/vgr402/ldr.pdf Bei beiden sind Kennlinien dabei. Für ~200nm sollen Galliumphosphid Photodioden wohl am besten geeignet sein. Die gehen bei Mouser ab 44€ Netto los.
Hi, danke für die Antwort! Das Problem bei einer Photodiode wäre aber doch dann, dass ich keine Intensität messe, sondern eher einen "bool'schen" Wert? Mit dem Widerstand kann ich (nach digitalisierung und Software-kalibrierung) eben eine Intensität relativ zur Wellellänge feststellen, bei einer Diode höchstens ob bei der entsprechenden Wellenlänge das Licht an oder aus war?
Vielen Dank für die Datenblätter!! Wird nun wohl auf ein Array aus verschiedenen Dioden hinauslaufen, damit alle Bereiche möglichst gut abgedeckt sind. Grüße
Mark schrieb: > Das Problem bei einer Photodiode wäre aber doch dann, dass ich keine > Intensität messe, sondern eher einen "bool'schen" Wert? Das kommt drauf an, wie man sie betreibt. Üblich ist es, den Photostrom zu messen und der ist über mehrere Größenordnungen linear abhängig von der Bestrahlungsstärke.
In besseren Photometern sind Photomultiplier eingebaut. Die gehen von 190nm (Ozongrenze) bis über 800nm. Daten kann man bei Hamamatsu besichtigen. Die Linearität ist hervorragend. Auch 2 Vakuum-Fotozellen decken den Bereich ab. Der langwellige Bereich ist selten von Nöten, die meisten Messungen finden im VIS und UV statt. Wenn Du einen Typ ausgesucht hast, kann ich vielleicht aushelfen, ich habe einige Seitenfenster-Multiplier aus Atomabsorptions-Geräten und einige ältere Fotozellen. Gruß - Werner
Mark schrieb: > ich interessiere mich seit kurzem sher für Photowiderstände. Dann wäre es praktisch, wenn Du Dich anhand der Datenblätter informierst. Wenn Du dann noch Fragen hast hilft man Dir sicher gerne :-) Falls Du eher Photodioden meinst - kannst Du auch danach (und den entsprechenden Datenblättern) googlen - und anschließend gezielte Fragen stellen.
Hast Du schon mal nach Photometer und z B. Arduino ge-googlet? Hast Du Dich überhaupt schon mal informiert? Mach das bitte mal ... und komm dann wieder :-)
Für den größten Teil des Bereichs sollte ein Si-Photodiode gut genug sein. Photowiderstände sind mehr eine Notlösung für Bereiche, wo man keine guten Photodioden günstig bekommt, etwa den Bereich von 2000-3500 nm. Für die Messung einer Intensität sollte man die Photodiode mit einem Transimpedanzverstärker betreiben - dann ist sie gut linear über einen großen Bereich. Photomuliplier sind gut für sehr wenig Licht und im UV / blauen Bereich, aber zunehmend schlechter im roten / NIR. Vor allem braucht man eine Hochspannung und die Linearität / Stabilität der Empfindlichkeit ist auch nicht unbedingt so gut.
Heayho, ist ja super wie schnell und nett einem hier geholfen wird! Die Eckdaten wie schon geschrieben: Wellenlängenbereich von ~200 nm bis ~900 nm sollte komplett abgedeckt sein, sowohl vom Emitter, als auch vom Detektor. (Das dies gerade bei Verwendung von verschiedenen Widerständen/Dioden eine gute -oftware-technische Eichung benötigt, ist kein Problem.) dieser LDR hier sieht ganz gut aus: http://www.pollin.de/shop/downloads/D120797D.PDF Das Signal wird natürlich hinterher entsprechend Verstärkt und wie gesagt auch digital prozessiert.
Werner H. schrieb: > Die gehen von 190nm (Ozongrenze) ... Wohlgemerkt, dass ist die untere Ozongrenze. Die Ozonabsorption reicht von irgendetwas um 190 bis 320nm (Fig.3) http://www.atmos-meas-tech.net/7/609/2014/amt-7-609-2014.pdf Mark schrieb: > Wellenlängenbereich von ~200 nm bis ~900 nm sollte komplett abgedeckt > sein > ... > dieser LDR hier sieht ganz gut aus: > http://www.pollin.de/shop/downloads/D120797D.PDF Oberhalb von 750nm wird das schon recht mau. Das gleiche gilt im UV-Bereich unterhalb von 350nm. Es kommt natürlich auf deine Lichtquelle, deinen Monochromator und deine Ansprüche an. Üblicherweise sind die verfügbaren Lichtintensitäten im UV eher gering (sofern man z.B. keine Deuteriumlmpe verwendet) und dann hat man dort mit Falschlicht zu kämpfen, d.h. für zuverlässige Messungen mit etwas höherer Dynamik ist dort meist ein Doppelmonochromator pflicht.
...mit Ozongrenze meinte ich die 190nm, weil alle kürzere Strahlung von der Luft unter Ozonbildung absorbiert wird. Die dann hohe Ozonkonzentration erzeugt in kurzer Zeit heftiges Kopfweh. Spektrometer für den unteren UV-Bereich arbeiten unter Schutzgas (N2, Ar) oder am besten im Vakuum. Alle handelsüblichen Spektrometer haben als Empfänger Photomultiplier oder Si-Dioden mit Quarzfenster (auch bei Hamamatsu erhältlich), keine anderen. Als Lichtquellen dienen Glühbirnen, Halogenbirnen und für das UV ausschließlich Deuteriumlampen. Die Halogenlampen sind bis etwa 320nm brauchbar, aber nur die alten. Neuere, blau schimmernde aus dem Laden haben einen UV-Absorber im Quarzglas und emittieren dort nicht mehr. Die Strahlung der Deuteriumlampen ist für das Auge sehr gefährlich. Wenn die Augen zu schmerzen anfangen sind sie bereits irreversibel geschädigt! D2-Lampen werden öfters bei ebay angeboten, man benötigt zum Betrieb ein Netzteil, das 300 mA Konstantstrom bei 60 V liefert und eine abschaltbare Versorgung für den Glühfaden. Zur Optik: wegen des großen Wellenlängenbereichs werden ausschließlich Optiken aus Hohl- und Planspiegeln verwendet. (Linsen-Achromate für den Gesamtbereich sind nicht wirtschaftlich machbar). Da die Meßgenauigkeit/Reproduzierbarkeit nur dreistellig, bestenfalls vierstellig erreichbar ist, sind keine Doppelmonochromatoren (mehr) üblich, wohl aber Tandem-Monochromatoren für höchste Wellenlängen-Auflösung. Ich kenne Spektrometer aller Art (IR bis Vakuum-UV) von meinem gesamten Berufsleben und würde deshalb nie eines bauen wollen. Ich würde mir ein Gebrauchtgerät, das ja von vielen Fachleuten konstruiert worden war, zulegen und für meine Zwecke adaptieren. Bei ebay werden zeitweise welche angeboten, Gebrauchtgeräte-Händler sind meist teurer. Eine Übersicht über das technisch machbare kann man im "Kohlrausch" nachlesen. Dieses hervorragende Standardwerk kann man bei der PTB in Braunschweig als PDF downloaden. Ich empfehle die einzelnen Kapitel als PDF, das Gesamt-PDF wird wegen der Größe zu langsam in der Betrachtung... Gruß - Werner
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Werner H. schrieb: > Alle handelsüblichen Spektrometer haben als Empfänger Photomultiplier > oder Si-Dioden mit Quarzfenster (auch bei Hamamatsu erhältlich), keine > anderen. Soso, keine anderen. Dann frage ich mnich, wozu sich Hamamatsu die Mühe macht, extra back-thinned CCDs für UV-Spektroskopie zu bauen, wenn man da nur Dioden nimmt. Sollte man Hamamatsu mal sagen. Oder Thermopiles in IR-Spektrometern. Wird völlig überbewertet, schließlich kommt man mit Si locker bis 1100nm, und wen interessiert schon MIR. Mark schrieb: > dieser LDR hier sieht ganz gut aus: Wie kommst Du darauf, dass der bis 200nm runter kann? Da ist ein "resin glue" drauf, also irgendein Epoxykleber. Unter UV-Licht fängt der erstens an zu fluoreszieren, sprich verändert Dein Messsignal, und dann geht er kaputt. Außerdem darf alles unter 350nm kein Glas-, sondern muss ein Quarzfenster haben. Unter 300nm nimmst Du entweder erwähnte back-thinned CCD, wenn Du ein Spektrum messen willst, oder Du versuchst SiC-Dioden zu bekommen: http://www.ifw-optronics.de/deutsch/produkte/sic-dioden/ Die messen aber nur im Bereich 200-400nm. Den Rest kannst Du mit normalen Si-Photodioden abdecken. Vergiß das mit den Photowiderständen! Vergiß es einfach! Vergiß es! Macht kein Mensch und das hat seine Gründe.
Der Standart für UV/VIS Spectrometer sind nach wie vor Photodioden. Da gibt es vom Hamamatsu die für den UV-Bereich bis 190nm optimiert sind. Sie decken 190-1100nm ab mit einem deutlichen Empfindlichkeitsmaximum bei 900nm aber immerhin noch fast 10% quanteneffizienz im UV. Will man das ganze dann noch spektral aufgelöst werden in gängigen System Photodiodenarrays verwendet. z.b. 1024er auch von Hamamatsu. Ausgelesen werden die Photodioden zumeist über Transimpedanzverstärker bzw. über integrierende Systeme. Dabei Kann die Photodiode entweder im Kurzschlussbetrieb laufen oder aber über charge accumulation. Die meissten Systeme messen Absorption, betreiben also relativmessingen und es kommt mehr auf Auflösung und Drift an. Solltest du tatsächlich "absolut" messen wollen, also z.b die Strahlungsleistung bestimmen dann wird das ganze eine Nummer komplizierter. Wie bereits erwähnt sind für den UV-bereich nur noch Quarz oder Spiegeloptiken zu gebrauchen. Calciumflourid ist auch ab und an mal zu sehen.
Mark schrieb: > Das Problem bei einer Photodiode wäre aber doch dann, dass ich keine > Intensität messe, sondern eher einen "bool'schen" Wert? Im Gegenteil, Photodioden sind im Gegensatz zu Photowiderständen analoge hochlineare Licht-Sensoren. Was du meinst, sind Phototransistoren, die sind eher digital einsetzbar weil der analoge Kennline mehr von der Temperatur als vom Licht abhängt. Und wenn man UV nd IR abdecken will, braucht man eben 2 Photodioden unterschiedlichen Halbleitermaterials.
Mark schrieb: > (kurze Erklärung für die, die es nicht sowieso schon > erkannt haben: ich möchte ein Photometer bauen und dazu den Widerstand > (gemessen amm LDR durch monochromatisches Licht) gegen die entsprechende > Wellenlänge auftragen. So etwas würde mich auch interessieren. Die BPX61 deckt ja schon mal einen relative großen Bereich ab. Unter 400nm wird es schon etwas schwieriger, und deutlich teurer. http://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A500/BPX61_OSRAM_DE-EN.pdf http://www.mercateo.com/p/108EL-564(2d)021/Centronic_OSD5_8_7Q_Fotodiode_Infrarot_Ultraviolett_Si_Durchsteckmontage_TO39_Gehaeuse_Herst_Teile_Nr_OSD5_8_7Q.html Gruß Thomas http://docs-europe.electrocomponents.com/webdocs/007f/0900766b8007f1a7.pdf
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Was spricht gegen eine kleine Solarzelle? Der Kurzschlussstrom ist zu Beleuchtungsstärke proportional.
Thomas B. schrieb: > Die BPX61 deckt ja schon mal einen relative großen Bereich ab. Naja, wenn man Spektroskopie betreiben will, nimmt man eher weniger eine Feld-Wald-und-Wiesen-PD. Erstmal muß man sich im Klaren werden, auf welche Art man messen will, sprich den Spektrometeraufbau, was man messen will, sprich die Objekteigenschaften und wie schnell man messen will. Damit entscheiden sich: Hab ich viel Licht, kann ich eine PD mit kleiner Fläche nehmen und schnell messen, hab ich wenig Licht, brauche ich vielleicht eine große Fläche, aber das hängt auch vom optischen Aufbau ab. Nicht viel hilft viel, mit größerer Fläche steigt auch das Dunkelrauschen... Und dann kann man sich bei sowas umschauen: http://www.osioptoelectronics.com/standard-products/silicon-photodiodes/uv-enhanced-photodiodes/inversion-layer-photodiodes.aspx Will ich gar Fluoreszenzspektroskopie betreiben, kann ich nach einen Photomultiplier schauen. Aber ich kenne auch Leute, die haben schon vor 20 Jahren Fluoreszenzspektroskopie mit back-thinned, multistage-peltiergekühlten (um das Rauschen zu drücken), mehrzeiligen CCDs gemacht und konnten dabei 8 Kanäle gleichzeitig messen. Also ohne genauere Definition der Aufgabenstellung ist das Stochern im Trüben. Und dafür nimmt man dann wieder ATR-Sonden.
Wie sieht es denn mit diesen 4-poligen LEDs als Lichtquelle aus? Damit sollte sich ja recht gut ein (nahezu) kontinuierliches Spektrum erzeugen lassen, oder entgeht mir da etwas? Dass die Ansteuerung nicht ganz einfach ist (da z.B. die roten LEDs knapp ein Volt weniger Spannung brauchen, als die blauen) und die "Übergänge" von einer zum nächsten Farbton ja auch entsprechend gut ausgelegt sein muss... Das ist aber meiner Ansicht nach größtenteils Software-Sache. Ich habe hier eine Hand voll G005937 LEDs, zum Leuchten, auch mit Mischfarben bringe ich sie nun schon (Yippie!), allerdings nur per rumgestöpsel mit Widerständen auf dem Breadboard. Nun muss ich mich daran machen, meinem Arduiuno beizubringen langsam von einer Farbe auf die nächste oassende zu schwenken und dabei auch den richtigen Widerstand zu erwischen. Wenn das soweit ist, nehme ich mit allem was hier Photo- Widerständen und Dioden herumliegt, auch mit den (ja ich weiß, falscher Wellenlängenbereich) in einem abgedunkelten Raum (also eine Stahlschatulle) eine Kennlinie auf und poste sie hier. Setzt nattürlich vorraus, dass ich die Schaltung mit den LEDs hinbekomme :D Gute Nacht!
Mark schrieb: > Damit > sollte sich ja recht gut ein (nahezu) kontinuierliches Spektrum erzeugen > lassen, oder entgeht mir da etwas? Ja, das hast du nicht verstanden. Weisses Licht ist ein subjektiver Eindruck, der entsteht, wenn deine Rezeptoren für die drei Grundfarben im Auge "gleichmäßig" gereizt werden. Das kann durch ein spektrales Kontinuum wie dem Licht der Sonne geschen, oder durch die selektive Anregung auf den Empfindlichkeitsmaxima der Farbrezeptoren. Von letzerem machen die LED Hersteller Gebrauch und versuchen mittels spektral genau passender LEDs Licht, das du gar nicht oder nur schlecht sehen kannst, gar nicht erst herzustellen. Z.B. also möglichst kein IR und kein UV, denn das würde nur Strom kosten, und du hättest nichts davon. P.S.: Mark schrieb: > Wenn das soweit ist, nehme ich mit allem was hier Photo- Widerständen > und Dioden herumliegt, auch mit den (ja ich weiß, falscher > Wellenlängenbereich) in einem abgedunkelten Raum (also eine > Stahlschatulle) eine Kennlinie auf und poste sie hier. Das kannst du gerne machen, denn dabei lernst du etwas, aber wirkliche Messungen sind schwerer als du glaubst. Weil das so ist, vertrauen die Profis da eher auf die vom Hersteller gemachten Angaben im Datenblatt. Instruktiver ist es vielleicht, wenn du dir die Lichtquellen in einem Spektroskop anschaust. Da das Auge einen sehr weiten Intensitätsbereich überdeckt, kannst du dabei evtl. auch Farben finden, die eine LED in einem geringen Maße erzeugt, die die Hersteller aber gerne unter den Tisch fallen lassen. Es gibt preisgünstige Spektroskope, die i.W. aus einer Pappschachtel mit aufgedruckter Wellenlängenskala und einer Beugungsgitterfolie bestehen, und ganz Arme nehmen als Beugungsgitter eine CD oder DVD. P.P.S.: Mark schrieb: > ich interessiere mich seit kurzem sher für Photowiderstände. Soweit ich > mich nun umgesehen habe, liegt das Absorptionsmaximum wohl meist > zwischen 550 und 600 nm. Das Absorptionsmaximum interessiert meist nicht, sondern das Empfindlichkeitsmaximum. Dafür gibt es unterschiedliche Angaben, je nachdem, ob man sich auf die Stromausbeute pro Lichtleistung oder auf die Stromausbeute pro Lichtquant bezieht. Photowiderstände auf Basis von CdS werden meist als grünempfindlich oder orange-empfindlich angeboten. Ich besitzte allerdings ein uraltes Zeiss-Spektrometer, das für den IR-Bereich bis 2,5µm einen PbS-Photowiderstand verwendet. Für UV-VIS dann den 1P28A Photomultiplier. Noch ein Wort zu diesen Spektralcharakteristiken: Jemand schrieb: > LDR datasheet" bei Google: > http://www.gotronic.fr/pj-1284.pdf Man kann an der Farbe erkennen, ob man es mit CdS oder CdSe zu tun hat, oder irgend etwas dazwischen. CdS ist honiggelb, CdSe ist rot. Alle Mischungsverhältnisse von S und Se sind möglich und die Farbe ändert sich entsprechend. Wegen der schönen und reinen Farben hat man diese giftigen Substanzen früher auch als Farbpigment verwendet um damit z.B. den Kunststoff von Bierkästen einzufärben. Eine tolle Sauerei !!!
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Die LEDs (außer den weißen auf Basis blauer LED und gelbem Phosphor) habe eine relativ schmales Spektrum 640-680 nm für eine Sorte rot) z.B. Mit 4 LEDs halt man da also mehr 4 relativ schmale Linien und kein kontinuierliches Spektrum. Das geht eher in die Richtung das mit mit etwa 20 LED verschiedener Wellenlänge eine Art einfache Spektrometer aufbauen kann, indem man das Verhalten für die einzelnen LEDs misst. Das Spektrometer legt auch über die Optik fest wie groß der Detektor sinnvollerweise ist. Bei einem eher kleinen Spalt braucht man da i.A. keinen großflächigen Detektor, außer man will parallel messen mit einem ortaufgelösten Detektor.
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