Guten Morgen,
studiere momentan im ersten Semester Chemie und wir haben gestern in allg. Chemie kurz die Spektroskopie mittels eines Prismas angesprochen.
Grundlegend kann man ja sagen, bei z.B. einer Gasentladung haben wir ein Linienspektrum, bei z.B. einem stark erhitzen Metall ein kontinuierliches Spektrum.
Irgendwann kam die Frage dann von einem Kommilitonen, was denn bei einer LED sei.
Der Dozent konnte uns dies nicht beantworten und verwies darauf, dass er sich nicht mit dereb Funktionsweise auskenne.
Eine LED produziert nur ein ganz schmales Frequenzband an
Licht.
Für die Spektroskopie also unbrauchbar.
Wieso sollte eine LED grundsätzlich unbrauchbar sein für die Spektroskopie?? In der Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) werden klassischerweise auch Linienstrahler (Hohlkathodenlampen) eingesetzt und dann gibt es auch noch die sogenannte Laserspektroskopie die ebenfalls mit monochromatischen „Lichtquellen“ arbeitet.
Mir ist zwar nicht bekannt, ob und wo Dioden in der Spektroskopie eingesetzt werden, wenn du aber eine LED mit genau der richtigen Emissionsfrequenz für eine bestimmte Anregung herstellen kannst und diese dann auch noch eine ausreichende Leistung besitzt, dann sollte der Verwendung für diese Zwecke doch eigentlich nichts im Wege stehen, oder??
Mir ist zwar nicht bekannt, ob und wo Dioden in der
Spektroskopie eingesetzt werden, wenn du aber eine LED mit
genau der richtigen Emissionsfrequenz für eine bestimmte
Anregung herstellen kannst und diese dann auch noch eine
ausreichende Leistung besitzt, dann sollte der Verwendung für
diese Zwecke doch eigentlich nichts im Wege stehen, oder??
Hallo
Eine Leuchtdiode für eine bestimmte Frequenz herzustellen ist zu teuer. Das dürfte sich nur in einer Massenproduktion rechnen.
Methoden, die eine besonders hohe Energiekonzentration erfordern, sind ebenfalls mit Leuchtdioden nur schwer möglich.
MfG
Eine LED produziert nur ein ganz schmales Frequenzband an
Licht.
Für die Spektroskopie also unbrauchbar.
Wieso sollte eine LED grundsätzlich unbrauchbar sein für die
Spektroskopie?? In der Atomabsorptionsspektroskopie (AAS)
werden klassischerweise auch Linienstrahler
(Hohlkathodenlampen) eingesetzt und dann gibt es auch noch die
sogenannte Laserspektroskopie die ebenfalls mit
monochromatischen „Lichtquellen“ arbeitet.
Vermutlich täusche ich mich, aber Laser, die für Spektroskopie eingesetzt werden
dürften durchstimmbar sein. LEDs sind aus Prinzip auf ihre Wellenlänge (+/- ca.
20nm Halbwertsbreite) festgelegt. Weiß LED strahlen in drei Farben.
Vermutlich täusche ich mich, aber Laser, die für Spektroskopie
eingesetzt werden dürften durchstimmbar sein.
Ja, sowas gibt es auch.
Beispiel: Die Emmissionswellenlänge von Laserdioden ist etwas
Temperaturabhängig. Es gibt also z.B. das Verfahren des
Durchstimmens über einen eher sehr kleinen bereich durch
Thermostatierung der LD.
Ansonsten ist es eben viel einfacher aus einem breitbandigen
Spektrum einen Auschnitt zu nehmen. Dazu wird eben ein Prisma
oder auch ein (holografisches) Gitter verwendet.
Weiß LED strahlen in drei Farben.
Man kann zwar weißes Licht aus RGB zusammensetzen, aber die
meisten weißen LED haben sind einfach blaue LED, deren Chip
mit einer Leuchtschicht überzogen ist (ähnlich Leuchtstoffröhren).
Deren Spektrum ist dann tatsächlich recht breitbandig. Durch die
Dicke und das mat. wird die Lichttemp. bestimmt.
Bei den meisten weißen LED ist die Schicht sehr dünn, um geringe
Absorbtion zur erreichen. In Konsequenz kommt aber noch ein
kräftiger Blaustich (bative Wellenlänge des Chip) durch.
Bei den warmweißen LED ist die Schicht dicker, so daß der
Blaustich von der nativen Wellenlänge des Chip nicht mehr
so stark durchkommt.
Hier kann man Beipiele für LED-Wellenlänge finden: http://www.luxeon.com/pdfs/DS56.pdf
Man kann zwar weißes Licht aus RGB zusammensetzen, aber die
meisten weißen LED haben sind einfach blaue LED, deren Chip
mit einer Leuchtschicht überzogen ist (ähnlich
Leuchtstoffröhren).
Stimmt, daran hatte ich nicht gedacht (hatte hauptsächlich mit einfarbigen LED zu
tun).
Meine Antwort auf die Frage, wieso man LED’s nicht in der Spektroskopie einsetzt hat ja zu vielen Kommentaren geführt. Darum hier mal ne kurze Zusammenfassung:
THEORETISCH!!! könnte man mit einer geeigneten LED (Wellenlänge, Leistung…) spektoskopisch arbeiten, wenn auch nur in einem sehr begrenzenten Wellenlängenbereich!
Wieso dieses Verfahren nicht angewendet wird liegt daran, dass es bessere und günstigere Lichtquellen für diese Aufgaben gibt. Durchstimmbare Laser bieten den Vorteil, dass sie zwar monochromatisches Licht aussenden, die Frequenz allerdings leicht beeinflusst / verändert werden kann. Man benötigt für verschiede Fragestellungen also nur eine Lichtquelle wo hingegen man beim Einsatz von LED’s für jede Wellenlänge eine eigene Lichtquelle benötigen würde. Dazu kommt noch eine hohe Leistung eines Lasers. Diese Argument gilt auch für reine Linienstrahler wie die Hohlkathodenlampe. Diese besitzt eine wesentlich höhere Leistung als eine LED und ist damit für die Spektroskopie wesentlich besser geeignet.
Bei der immer weiter fortschreitenden Miniaturisierung, auch auf dem Gebiet der chemischen Analytik, denke ich, dass es in einigen Jahren vielleicht wirklich zu "Spezial"anwendungen in der Spektroskopie kommen könnte, in denen dann kleine LED’s verwendet werden. Dies ist aus meiner Sicht der einzige große Vorteil von Leuchtdioden gegenüber anderen Lichtquellen in Bezug auf die Spektroskopie…
Aber nun noch eine andere Frage: Warum werden in der Atomabsorbtionsspektroskopie noch immer größtenteils Hohlkathodenlampen anstelle von durchstimmbaren Lasern eingesetzt? Zu teuer? Nicht genug Leistung? Frequenz nicht stbil? Zu kurze Lebenszeit? Wer weiß was???
Aber nun noch eine andere Frage: Warum werden in der
Atomabsorbtionsspektroskopie noch immer größtenteils
Hohlkathodenlampen anstelle von durchstimmbaren Lasern
eingesetzt?
warum sich das Leben künstlich schwer machen?
Hohlkathodenlampen haben automatisch! die richtige Frequenz, ohne irgend eine Notwendigkeit der Monochromatisierung, mit allen Problemen, die damit zusammenhängen.
warum sich das Leben künstlich schwer machen?
Hohlkathodenlampen haben automatisch! die richtige Frequenz,
ohne irgend eine Notwendigkeit der Monochromatisierung, mit
allen Problemen, die damit zusammenhängen.
Ja schon, aber in der AAS benötigst du für jedes zu messende Element eine eigene Lampe. OK, es gibt auch Multielementlampen aber wenn du sämtliche Metalle messen möchtest (z.B. in der Umweltanalytik) dann ist das zum einen recht kostspielig und auch aufwendig (Lampenwechsel, Justierung…). Ein durchstimmbarer Laser müsste einmal eingebaut und dann nur elektronisch (oder wie auch immer) auf die richtige Wellenlänge eingestellt werden. Man könnte so viel „Rüstzeit“ sparen und verschiedene Elemente schnell nacheinander messen…
Es gibt mittlererweile einen HErsteller für Atomabsorbtionsspektrometer der den Weg von der klassischen Hohlkathode zur Xenonlampe (Kontinuumstrahler) gegangen ist und die entsprechende Wellenlänge dann per Monochromator einstellt. Ist zwar von der Technik her aufwendiger, spart aber jede Menge Zeit und ist sehr komfortabel in der Anwendung.
Es geht also prinzipell auch ohne Hohlkathodenlampe, aber warum nicht mit Lasern was meiner Meinung nach viel Naheliegender wäre als eine Xenonlampe die speziell für diese Anwendung entwickelt wurde?