Aufbau

Für eine ausführliche Beschreibung laden Sie sich bitte die "Jugend Forscht" Ausarbeitung (pdf Format) herunter.

1. Absorption


Abbildung1
1: Lichtquelle: koppelt Licht in das Glasfaserbündel ein
2: Glasfaserbündel: leitet das Licht zum Messort weiter
3: Gefäß: enthält die zu untersuchende Lösung
4: Messkopf: leitet das Licht durch die Lösung hindurch
5: Glasfaserbündel: leitet das Licht zum Spektrometer
6: Spektrometer: untersucht das Licht

 

Strahlengang (vgl. Abbildung1 und Abbildung2):
Das Licht der Lampe wird durch Glasfasern zur zu untersuchenden Lösung geleitet. Dort durchläuft es diese und wird dabei zum Teil absorbiert. Es wird nun wieder in ein Glasfaserbündel eingekoppelt und zum Spektrometer weitergeleitet (siehe Abbildung2). Das Licht fällt dort durch ein optisches Gitter und wird dadurch spektral zerlegt. Eine Webcam nimmt das Spektrum auf und sendet es zur Auswertung an den Computer.
1: Zum Teil absorbiertes Licht wird durch Glasfaser ins Spektrometer eingekoppelt
2:Spalt
3:Gitter
4:Webcam

 

Die Auswertungssoftware berechnet aus dem Bild der Kamera ein Wellenlänge-Absorptions-Diagramm. Daraus lässt sich die Konzentration von Stoffen bestimmen, die im sichtbaren Bereich Licht absorbieren. Da die Kamera mehrere Bilder pro Sekunde aufnimmt, können auch zeitliche Konzentrationsverläufe direkt in Reaktionen außerhalb der Messapparatur vorgenommen werden.

 

2. Emission


1: Glas: enthält die Lösung, die man untersuchen möchte
2: Airbrushpistole: zerstäubt die Lösung
3: Gasbrenner: entzündet das Aerosol und bringt die Salze zum Leuchten
4: Spalt: engt das Licht ein
5: Gitter: spaltet das Licht in seine Spektralfarben auf
6: Kamera: nimmt das Bild auf und sendet es zum Computer

 

Dieses Bild sieht die Kamera (sie ist im Aufbau um 90° gedreht): die helle Linie in der Mitte ist das Licht, das direkt von der Flamme durch den Spalt kommt. Die Linien links und rechts sind die Spektren der Emissionsquelle.

 

Trägt man nun die Helligkeit des Bildes über die dazugehörige Wellenlänge auf, so ergibt sich dieses Diagramm, welches die Software direkt erstellt. Die auftretenden Wellenlängen unterscheiden sich dabei für jedes Element.
Das kann man dazu verwenden, die Metalle der Salzlösung zu identifizieren und ihre Konzentration zu bestimmen.

 

3. UV-Absorption

 


Um auch im UV-Bereich Absorptionsmessungen durchführen zu können wird der folgende Aufbau verwendet:
Eine UV-Lampe (1) strahlt UV-Licht der Wellenlänge 254nm ab. Dieses Licht fällt durch zwei Küvetten (2), in einer befindet sich das Lösungsmittel, in der anderen der zu untersuchende Stoff. Hinter den Küvetten ist eine Dünnschichtchromatographiekarte angebracht, die eine fluoreszierende Schicht enthält. Je nach Intensität des durchgehenden UV-Lichts leuchtet die Karte unterschiedlich hell, dadurch lassen sich mit der nicht UV empfindlichen Kamera (4) die Intensitäten aufnehmen und daraus die Konzentration von UV-Absorbierenden Stoffen berechnen. Es sind aber nur Messungen bei einer Wellenlänge (254nm) möglich, deshalb wird bei diesem Aufbau auch kein Gitter benötigt.