Der Bereich des Nahen Infrarot (NIR) bei Wellenlängen um 1 Mikrometer ist heute Dank der empfindlichen CMOS-Chips auch für Amateure zugänglich. Da Thorlabs ebenfalls für das NIR-optimierte Transmissionsgitter zu einem vernünftigen Preis anbietet, habe ich ein solches Gitter für den Einsatz in der spaltlosen Spektroskopie getestet. Verwendet wurde das 25 x 25 mm 300 l/mm-Gitter (24.8° blaze angle):
https://www.thorlabs.com/nir-transmissi ... e=Overview
Die folgenden Spektren von Arkturus und Pollux sind bis ca. 9800 Angström gut auswertbar und zeigen neben dem bekannten NIR Ca II Triplet auch intensive tellurische Wasserbanden:
Aufgrund der unterschiedlichen Luftmasse und Luftfeuchtigkeit unterscheiden sich die tellurischen Wasserbanden in den Spektren erheblich in ihrer Intensität. Mittlerweile gibt es umfangreiche Datenbanken für die hochaufgelösten Spektren der tellurischen Linien, wie z.B. die HITRAN-Datenbank:
https://hitran.org/
Vor einiger Zeit bin auf auf ein sehr schönes Online-Tool gestoßen, das sich hervorragend für die Linienzuordung eignet und auf die HITRAN-Datenbank zugreift:
https://spectraplot.com/
Mit diesem Tool lassen sich die Spektren sehr einfach auswerten und für eine Kalibration im NIR heranziehen. Hier als Beispiel für die intensive Wasserbande bei ca. 9400 A, welche durch die Wechselwirkung von Rotations- und Schwingungsübergängen eine komplexe Struktur besitzt:
Ein interessanter Vergleich der tellurischen Absorptionsbanden mit den Emissionsbanden einer Butangasflamme zeigt auf Anhieb, dass
die NIR-Wasser-Banden zwar in denselben Bereichen des Spektrums liegen, im Detail jedoch nicht identisch sind:
Bei der Emission begünstigt die sehr hohe Temperatur Linien mit wesentlich höherer Rotationsenergie, und folglich erstreckt sich das Band in beide Richtungen weiter vom Bandenursprung weg, und die Linien der mehrfachen R-Zweige können einen Wendepunkt erreichen und auf der kurzwelligen Seite eine Bandenkante bilden:
Dieser Vergleich wurde bereits im Jahr 1942 von Gaydon eindrucksvoll beschrieben: "Considerable thicknesses of water vapour are required to show
the absorption bands in the visible, and it is perhaps surprising to find the bands emitted so strongly from a centimetre or so of hot water vapour."
https://rmets.onlinelibrary.wiley.com/d ... 9706829603
https://www.jstor.org/stable/97808?seq=1
Beste Grüße
Matthias
