Spektrale Faltenglättung

Ob man Objekte im Weltraum untersucht, die Qualität von Licht­quellen charakterisiert, Photovoltaik-Module optimiert oder chemische Verbindungen analysiert – oft ist die spektrale Vermessung von Licht- oder Wärme­quellen das Mittel der Wahl. Herkömmliche Verfahren erzeugen dabei Strahlungs­verteilungs­kurven, die Verzerrungen aufweisen und nachträglich korrigiert werden müssen. Die Physikalisch-Technische Bundes­anstalt (PTB) hat nun ein mathematisches Verfahren entwickelt, das deutlich bessere Ergebnisse bringt und sich in vielen Bereichen der Radiometrie und Photometrie anwenden lässt.

Messsysteme für optische oder thermische Strahlung, wie Radiometer, Spektrometer und Photometer, erzeugen spektrale Verteilungskurven, die Aufschluss geben über die Charakteristika der gemessenen Strahlung, wie z. B. ihre Leucht­dichte, Farbqualität, Temperatur oder Wellenlänge. Doch diese Verteilungs­kurven weisen Verzerrungen auf, die durch das jeweilige Messgerät bedingt sind. Zwar gibt es Korrektur­verfahren, doch diese sind nur bedingt verlässlich.

Wissenschaftler der PTB haben einen neuen Ansatz zur Lösung dieses Problems gefunden: Sie haben die entstehenden Verzerrungen erstmals als mathematische Faltung betrachtet und die Richardson-Lucy-Methode für die Entfaltung verwendet. Ein oft diskutiertes Problem dieser Methode ist die Notwendigkeit eines Kriteriums für den Abbruch der Iterationen. Der dazu neu entwickelte Ansatz funktioniert im Grunde automatisch und unabhängig von zusätzlichen Parametern. Er hat sich sowohl in umfassenden Simulationen als auch in Unter­suchungen an Messdaten als sehr robust herausgestellt. Dabei prüften die Wissenschaftler zahlreiche Szenarien mit unter­schiedlichen Linien­bild­funk­tionen und Signal-Rausch-Abständen. Das auf diese Weise entwickelte Verfahren eignet sich sowohl für die Verbesserung von breit­bandigen spektralen Verteilungs­kurven von Wärme­strahlern vorkommen, als auch von schmalbandigen, wie bei LEDs.

PTB / AH