4.13. Spektroskopie VIS/NIR

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1 4.13 Spektroskopie VIS/NIR Spektroskopie VIS/NIR Hinweis: Dieser Versuch findet in zwei getrennten Räumen statt: Ziel P621 für das AP-Bio und AP-Spo (Studiengänge: Biological Sciences, B.Sc. und Sportwissenschaft, B.Sc.) P612 für das AP-4 (Studiengänge: Physik, B.Sc. und Physik, B.Ed.) In diesem Experiment sollen die Spektralverteilungen verschiedener Lichtquellen sowie das Transmissionsvermögen verschiedener Körper für elektromagnetische Strahlung im Spektralbereich des sichtbaren Lichtes und der angrenzenden Bereiche untersucht werden. Auch kann die Wirkungsweise von Sonnenbrillen und Sonnenschutzcremes untersucht werden. Sie dürfen (und sollen sogar) für dieses Experiment gerne Ihre eigenen Proben mitbringen. Durch Messung der Transmission eines Fingers bei zwei verschiedenen Wellenlängen wird die Sauerstoffsättigung im Blut bestimmt. Hinweise zur Vorbereitung Die Antworten auf diese Fragen sollten Sie vor der Versuchdurchführung wissen. Sie sind die Grundlage für das Gespräch mit Ihrer Tutorin/Ihrem Tutor vor dem Versuch. Informationen zu diesen Themen erhalten Sie in der unten angegebenen Literatur. 1. Welchen Wellenlängen umfasst das sichtbare Spektrum in etwa? Wie werden die direkt angrenzenden Spektralbereiche genannt? Nicht alles Licht, das auf ein Medium trifft, wird transmittiert. Selbst dann nicht, wenn das Medium (weitestgehend) transparent ist. Welche Vorgänge treten noch auf? Was besagt das lambert-beersches Gesetz? 2. Was ist Schwarzkörperstrahlung? Wie lautet das wienscheverschiebungsgesetz? Wie sieht das Sonnenspektrum qualitativ aus? 3. Wie funktionieren Gasentladungslampen, wie Leuchstofflampen? Wie funktioniert Pulsoxymetrie? Welche Messfehler können auftreten? last change to this section: Revision: 858, Date: :05: (Do, 22 Jun 2017)

2 Versuche zur Optik Zubehör Kompakt-Spektrometer λ = 350 nm nm mit abnehmbarer Lichtquelle für USB-Anschluss PC mit SpectraLab R -Programm zur Steuerung des Spektrometers Multifunktions-Datenerfassungsgerät NI USB-6211 mit Adapterkabel und Fingerclipsensor diverse Lichtquellen Reibschale und Pistill Grundlagen Sichtbares Licht Das menschliche Auge reagiert auf elektromagnetische Wellen mit Wellenlängen (im Vakuum) von ca. 380 nm bis ca. 780 nm mit dem Sinneseindruck hell. 1 Die angrenzenden Spektralbereiche rufen keinen derartigen Sinnesreiz hervor, können aber bei entsprechender Intensität durchaus dauerhafte Schäden am Auge hervorrufen, sodass hier besondere Vorsicht geboten ist. Abbildung : Spektrale Empfindlichkeit des hell- und dunkeladaptierten menschlichen Auges. Eine gängige Einteilung der Spektralbereiche ist in Tabelle dargestellt. 1 Dieser Bereich ist nicht scharf begrenzt. Die Empfindlichkeit der menschlichen Sehzellen nimmt zu den Rändern dieses Bereichs hin stark ab, so dass es letztlich von der Intensität der Strahlung abhängt, ob sie noch sichtbar ist (siehe auch Abbildung ).

3 4.13 Spektroskopie VIS/NIR 407 Abkürzung Bezeichnung Wellenlänge λ im Vakuum Frequenz f Energie E VLF Längstwellen ( engl. very low frequency) λ 10 km 0 f 30 khz 0 E ev LW Langwellen 20 km λ 1km 15 khz f 300 khz ev E ev MW Mittelwellen 1km λ 200 m 300 khz f 1.5MHz ev E ev KW Kurzwellen 200 m λ 10 m 1.5MHz f 30 MHz ev E ev UKW/VHF Ultrakurzwellen ( engl. very high frequency) UHF engl. ultra high frequency 10 m λ 1m 30 MHz f 300 MHz ev E ev 1m λ 0.1m 300 MHz f 3GHz ev E ev Mikrowellen 0.1m λ 1mm 3GHz f 300 GHz ev E ev FIR fernes Infrarot 1000 μm λ 15 μm 300 GHz f Hz ev E ev MIR mittleres Infrarot 15 μm λ 1.4 μm Hz f Hz ev E ev NIR nahes Infrarot 1.4 μm λ 700 nm Hz f Hz ev E 1.77 ev VIS sichtbares Licht ( engl. visible light) 780 nm λ 400 nm Hz f Hz 1.59 ev E 3.1eV UVA Ultraviolett A 400 nm λ 320 nm Hz f Hz 3.1eV E 3.87 ev UVB Ultraviolett B 320 nm λ 280 nm Hz f Hz 3.87 ev E 4.43 ev UVC/VUV Vakuum- Ultraviolett 280 nm λ 190 nm Hz f Hz 4.43 ev E 6.53 ev EUV/XUV extremes 190 nm λ 1nm Hz f Hz 6.53 ev E 1.24 kev Ultraviolett 2 X Röntgenstrahlung ( engl. 12.5nm λ 1.25 pm Hz f Hz 100 ev E 1MeV X-ray) γ γ-strahlung, 0.5nm λ Hz f Hz 2.48 kev E ev Höhenstrahlung 3 Tabelle : Übliche Einteilung der Wellenlängen- und Energiebereiche elektromagnetischer Strahlung. Diese Einteilung unterliegt einer gewissen Willkür und ist nicht international vereinheitlicht. Daher kommt es auch je nach Definition zu Überlappungen der Bereiche. In der Literatur sind durchaus abweichende Einteilungen zu finden.

4 Versuche zur Optik Das in diesem Praktikumsversuch verwendete Spektrometer ermöglicht Untersuchungen im Wellenlängenbereich 1000 nm λ 350 nm, also vom nahen Infrarot über das gesamte sichtbare Spektrum bis zu UVA. Pulsoxymetrie Die Pulsoxymetrie ermöglicht im medizinischen Bereich durch eine optische Absorptionsmessung die nichtinvasive Bestimmung der Sauerstoffsättigung im Blut. Dazu wird der Unterschied in den Absorptionsspektren von sauerstoffreichem und sauerstoffarmem Blut ausgenutzt. Die Messung der Transmission bei mindestens zwei Wellenlängen ermöglicht dann eine quantitative Aussage über die O 2 -Sättigung. Erstmals veröffentlicht wurde die Methode im Jahr 1942 durch G. A. Millikan [Mil42]. Es gibt in seltenen Fällen genetisch bedingte Varianten von Hämoglobin mit anderen Absorptionseigenschaften, die die übliche Pulsoxymetrie-Messung stören. In diesen Fällen wird fälschlicherweise eine zu niedrige Sauerstoffsättigung diagnostiziert, was u. U. sogar zu unnötiger Therapie führen kann.[zhb + 08] Versuchsdurchführung 1. Schließen Sie das Spektrometer am USB-Anschluss an. 2. Starten Sie die Spektroskopiesoftware SpectraLab R. 3. Machen Sie sich unter Anleitung durch Ihre Betreuerin/Ihren Betreuer mit der Bedienung des Programms vertraut. 4. Kalibrieren Sie die wellenlängenabhängige Empfindlichkeit des Spektrometers mit Hilfe einer Glühlampe oder Halogenlampe bekannter Farbtemperatur. 4 (Reiter Spektrometerempfindlichkeit, Menüpunkt Einstellungen/weitere Einstellungen/relative Empfindlichkeit ) 5. Überprüfen Sie die werksseitige Wellenlängenkalibrierung des Spektrometers, indem Sie beispielsweise die Doppellinie der Quecksilberdampflampe identifizieren und ihre 2 Dieser Wellenlängenbereich wurde früher als weiche Röntgenstrahlung ( engl. soft X-ray) bezeichnet, dann aber aus kosmetischen Gründen in EUV umbenannt ein ähnlicher Vorgang wie bei der Kernspintomographie, die heute als Magnetresonanztomographie ( engl. Magnetic Resonance Imaging = MRI ) bezeichnet wird, möglicherweise auch, um das Wort Kern zu vermeiden. 3 Die Obergrenze der Energie von Photonen in der Höhenstrahlung (und damit gleichzeitig der höchstenergetischen bekannten γ-strahlung) ist unklar, die Interpretation der experimentellen Ergebnisse ist derzeit (Stand 2006) offen. Es ist aber davon auszugehen, dass zumindest die sog. Planck- Energie E Planck = ev eine Obergrenze darstellt. Die Photonen stellen nur einen kleinen Teil der gesamten Höhenstrahlung dar. Der überwiegende Teil besteht aus Protonen und α-teilchen. Weiterhin kommen auch schwere Atomkerne, Elektronen und Neutrinos vor. 4 Die Kalibrierung ist notwendig, weil die Empfindlichkeit des Detektors über das gesamte Messintervall stark variiert, so ist z. B. die Empfindlichkeit für infrarote Strahlung sehr viel geringer als für rotes oder grünes Licht.

5 4.13 Spektroskopie VIS/NIR 409 Lage bestimmen. Versuchen Sie außerdem eine Abschätzung für die Unsicherheit der Position einer gemessenen Linie. 6. Nehmen Sie die Emissionsspektren diverser Lichtquellen auf. Hier einige Beispiele: Sonnenlicht mit und ohne Fensterglas, Glühlampe, Leuchtstoffröhre, Energiesparlampe, LED-Taschenlampe, Laserpointer, Schwarzlichtlampe (UV-Lampe zur Prüfung von Geldscheinen) 7. Nehmen Sie einige Transmissionsspektren (Absorbtionsspektren) auf, indem Sie entweder das Spektrum der beiliegenden Lichtquelle für Messungen von Flüssigkeiten oder eine breitbandige Lichtquelle (z. B. Tageslicht) als Referenzspektrum nutzen. Achten Sie bei einer externen Lichtquelle darauf, dass die Lichtquelle dabei möglichst in der gleichen Position bleibt (an Stativ befestigen). Hinweis: Durch Zerkleinern von grünen Blättern mit Reibschale und Pistill und anschließende Zugabe einer Äthanol-Wasser-Mischung lässt sich eine Chlorophyll- Lösung herstellen, die sich gut zur Aufnahme eines Transmissionsspektrums eignet. 8. Nehmen Sie mit Hilfe des Fingerclipsensors eine Zeitsequenz der Transmission durch Ihren Finger auf. Für die Auswertung benötigen Sie die Wellenlängen der verwendeten Diode, bestimmen Sie diese mit dem Spektrometer. Auswertung 1. Stellen Sie sowohl die Emissions- als auch die Absorptionsspektren 5 graphisch dar. Beschreiben und vergleichen Sie die Spektren. 2. Nutzen Sie die im Schritt 8 aufgenommene Sequenz um den Puls und die Sauerstoffsättigung zu bestimmen. Benutzen Sie dazu einerseits (4.13.9)und andererseits ( ) in Verbindung mit Abbildung Vergleichen Sie die beiden Ergebnisse. Fragen und Aufgaben 1. Schätzen Sie aus dem Maximum des gemessenen Sonnenspektrums mit Hilfe des wienschen Verschiebungsgesetzes die Temperatur der Sonne ab. 5 Frage: Wie ist der Zusammenhang zwischen einem Transmissions- und dem zugehörigen Absorptionsspektrum?

6 Versuche zur Optik 2. Warum wird bei modernen (Halogen-)Glühlampen für die Wendel in der Regel Wolframdraht eingesetzt und nicht mehr wie einst von Edison verwendet Kohlenstoff? Ergänzende Informationen Theorie zur Pulsoxymetrie Das Messprinzip In diesem Versuch nutzen wir zur pulsoxymetrischen Messung einen für den Einsatz am Patienten gedachten Sensor. In diesem Sensor untergebracht sind auf der einen Seite zwei mit entgegengesetzter Durchlassrichtung angeschlossene LEDs sowie auf der gegenüberliegenden Seite eine Photodiode, die für das komplette sichtbare Spektrum sowie den IR-Bereich sensitiv ist. Die vertauscht gepolt eingebauten LEDs erlauben es durch das Anlegen einer Spannung mit wählbarem Vorzeichen, jeweils nur eine der Dioden zum Leuchten zu bringen. Das Messprinzip ist nun einfach: während die LEDs mit einer abgewandelten Form einer Rechteckspannung versorgt werden, wird die Spannung an der Photodiode gemessen, der Sensor wird also gepulst betrieben. Die Zeitspanne, während Abbildung : Messprinzip der Pulsoxymetrie. der die LEDs mit der unterschiedlichen Spannung versorgt werden, beträgt 10 ms. Dies ermöglicht es, die Transmission für beide zur Verfügung stehenden Lichtquellen mit einer Frequenz von 100 Hz zu messen. Mit dem Programm Pulsoximetrie Reader auf den Versuchs-PCs können Sie diese Messmethode nachvollziehen.

7 4.13 Spektroskopie VIS/NIR 411 Die Signalverarbeitung Durch die Messung der Spannung an der Photodiode erhält man ein Signal, in dem beide für die pulsoxymetrische Messung erforderlichen zeitlich veränderlichen Größen enthalten sind. Diese werden von der Software Pulsoximetrie aufbereitet und dargestellt. Jeweils für beide zur Beleuchtung benutzten Wellenlängen ergibt sich ein Spannungsverlauf, der linear mit der Transmission zusammenhängt. Eines der Signale ist in dargestellt. Aus diesen Signalverläufen können nun die Sauerstoffsättigung des Blutes sowie auch Abbildung : Spannungsverlauf während der Messung zur Pulsoxymetrie einige andere für die Medizin relevante Größen berechnet werden. Die Signalentstehung Zuerst muss geklärt werden, welche Faktoren eine Absorption des Lichts im Gewebe hervorrufen. Relativ klar sollte sein, dass festes Gewebe wie Haut, Knochen, Muskeln und Bindegewebe zwar für eine Absorption verantwortlich ist, diese sich aber nicht mit der Zeit ändert. Änderungen in der Absorption sind also nur durch leicht zu veränderndes Gewebe bedingt. Die Physiologie des Kreislaufsystems liefert nun einige weitere Erklärungen. Im Kreislaufsystem können zwei unterschiedliche Gefäßsysteme unterschieden werden, das arterielle System, welches Blut vom Herz in das Gewebe transportiert und das venöse System, das für den Rücktransport zum Herz verantwortlich ist. Beide unterscheiden sich im Aufbau erheblich. Während das venöse System eher großvolumig und nur mit wenig Muskulatur ausgestattet ist, befindet sich an den arteriellen Gefäßen relativ viel Muskulatur 6, wodurch diese nur ein geringes Volumen aufweist. Durch die umgebende Muskulatur besitzen Arterien eine hohe Elastizität, eine Voraussetzung für das Ausbreiten von Pulswellen. 6 Diese Muskulatur ist hauptsächlich für die Regelung der Durchblutung der Peripherie verantwortlich.

8 Versuche zur Optik Bei jedem Herzschlag wird Blut mit hohem Druck in das arterielle System gepresst. Die- Abbildung : Entstehung der Absorption im Gewebe se Druckwelle breitet sich im elastischen System der Arterien durch den ganzen Körper aus, sorgt für eine kurzzeitige Dilatation und ist letztendlich für die (auf kurzer Zeitskala) veränderliche Absorption des Gewebes verantwortlich. Das venöse System trägt kaum zu einer veränderlichen Absorption bei. Siehe auch Aufgrund dieser Gegebenheiten erwartet man einen schnellen Anstieg und einen eher langsamen Abfall der Absorption. Etwas Vorsicht ist geboten beim Betrachten der aufgezeichneten Signale (siehe auf der vorherigen Seite), diese sind proportional zur Transmission. Auch hier erkennt man den schnellen Abfall und den eher langsameren Anstieg der Transmission während einer Pulswelle. Noch eine weitere physiologische Gegebenheit ist in den realen Signalen zu erkennen. Während der Anstiegsphase der Transmission ist das Schließen der Aortenklappe des Herzens nach dem Pulsschlag deutlich zu erkennen. Die Berechnung der Sättigung Mit Hilfe des lambert-beerschen Gesetzes können wir nun aus dem Signalverlauf der Photodiode die Sättigung berechnen. Für die Rechnungen nutzen wir folgende Abkürzungen:

9 4.13 Spektroskopie VIS/NIR 413 E Extinktion = Absorbanz = Absorptivität r Extinktionsverhältnis ( ratio ) I Intensität des ausfallenden Lichtes I 0 Intensität des einfallenden Lichtes ε molarer Extinktionskoeffizient c u Konzentration des zusätzlichen ungesättigten Hämoglobins c o Konzentration des zusätzlichen gesättigten Hämoglobins d Dicke der absorbierenden Schicht R rot IR infrarot Hb Hämoglobin (ungesättigt) HbO 2 Hämoglobin (mit Sauerstoff gesättigt) S(O 2 ) Sauerstoffsättigung p Messung zum Zeitpunkt des Pulses (puls) np Messung zwischen zwei Pulsschlägen (nicht-puls) Die gesuchte Größe ist die Sauerstoffsättigung S(O 2 ), berechenbar über S(O 2 ):= c o c o + c u (4.13.1) Die für uns zugänglichen Größen sind ε R,HbO2, ε IR,HbO2, ε R,Hb, ε IR,Hb (aus Abbildung abgelesen) I p,r, I p,ir, I np,r, I np,ir (gemessen) Benötigt wird außerdem das lambert-beersche Gesetz ( ) ( ) I I0 E = lg =lg = ε c d (4.13.2) I I 0 Hinweis: Der im lambert-beerschen Gesetz verwendete Extinktionskoeffizient wird über den dekadischen Logarithmus 7 definiert. Die Extinktionen der einzelnen Bestandteile des Fingers addieren sich: E = ε Hb c u d + ε HbO2 c o d + ε Haut c Haut d + ε Knorpel c Knorpel d + ε Blut c Blut d +... Wenn gerade das Herz schlägt, dann befindet sich für einen kurzen Zeitraum etwas mehr Blut im Gewebe, die Extinktion ist dann etwas höher. Die Differenz der Extinktionen gibt die Extinktion nur für das zusätzliche Blut an. In unserem Fall sieht man dann nur die Extinktion von gesättigtem und ungesättigtem Hämoglobin. E = E p E np (4.13.3) = (ε Hb c u d + ε HbO2 c o d + ε Haut c Haut d + ε Knorpel c Knorpel d +...) (ε Haut c Haut d + ε Knorpel c Knorpel d +...) (4.13.4) Übrig bleibt: E = ε Hb c u d + ε HbO2 c o d 7 Das ist der Logarithmus zur Basis 10, auch geschrieben als lg x =log 10 x, nicht zu verwechseln mit dem natürlichen Logarithmus zur Basis e, auch geschrieben als ln x =log e x.

10 Versuche zur Optik Das Ganze gibt es für zwei Wellenlängen, rot und infrarot: = ε R,Hb c u d + ε R,HbO2 c o d = ε IR,Hb c u d + ε IR,HbO2 c o d Unbekannt ist immer noch die Dicke des Gewebes. Anstatt sie zu messen, kann man sie auch einfach herauskürzen. = ε R,Hbc u d + ε R,HbO2 c o d ε IR,Hb c u d + ε IR,HbO2 c o d = ε R,Hbc u + ε R,HbO2 c o (4.13.5) ε IR,Hb c u + ε IR,HbO2 c o Das Ziel ist nun die Berechnung der Sauerstoffkonzentration (4.13.1). Die dazu benötigten Konzentrationen sind immer noch unbekannt. Man braucht sie auch nicht als Absolutwert, sondern nur als Verhältnis cu c o.dazulösen wir Gleichung (4.13.5) nach den Konzentrationen auf. = ε R,Hbc u + ε R,HbO2 c o ε IR,Hb c u + ε IR,HbO2 c o (ε IR,Hb c u + ε IR,HbO2 c o ) = ε R,Hb c u + ε R,HbO2 c o ε IR,Hb c u + ε IR,HbO2 c o = ε R,Hb c u + ε R,HbO2 c o ε IR,Hb c u ε R,Hb c u = ε R,HbO2 c o ε IR,HbO2 c o ( ) ( ) c u ε IR,Hb ε R,Hb = c o ε R,HbO2 ε IR,HbO2 ( ) ε R,HbO2 ε IR,HbO2 c u = c o ( (4.13.6) E ε R IR,Hb ε R,Hb ) Jetzt setzen wir (4.13.6) in die Formel für die Sauerstoffsättigung (4.13.1) ein. S(O 2 )= c o ( ) ER E ( IR ER ε IR,Hb ) ε,hb IR c o + c o ε R,HbO2 ε IR,HbO2 Der Wert von c o kürzt sich heraus. Übrig bleibt: Den unteren Bruch auflösen: S(O 2 )= 1 ( ) 1+ ε ER R,HbO 2 ε IR,HbO2 E ( IR ER ε IR,Hb ) ε,hb IR S(O 2 )= ( ) E ε R IR,Hb ε R,Hb ( ) ( ) E ε R E IR,Hb ε R,Hb + ε R,HbO2 ε R IR,HbO2

11 4.13 Spektroskopie VIS/NIR 415 Und sortieren: S(O 2 )= ( ) E ε R,Hb ε R IR,Hb ( ) (4.13.7) E (ε R,Hb ε R,HbO2 ) (ε IR,Hb ε IR,HbO2 ) R Fast fertig! Jetzt misst man allerdings nicht die Extinktionen, sondern die Intensitäten. Die Umrechnung geht über das lambert-beersche Gesetz (4.13.2). E = ε c d =lg I 0 I E = E p E np =lg I 0 I p lg I 0 I np =lg I np I p Wer nicht so gerne mit Logarithmen rechnet, der kann beim letzten Umformungsschritt auch einen kleinen Umweg über die Zehnerpotenz machen. Das erleichtert evtl. das Verständnis für die Umformungen: 10 E =10 lg I 0 Ip lg I 0 Inp =10 lg I 0 Ip 10 lg I 0 Inp lg 10 E =lg Inp I p E =lg Inp I p = 10lg I0 Ip 10 lg I 0 Inp = I 0 I p I 0 I np = Inp I p Mit diesem Ergebnis ist das Verhältnis r der Extinktionen r := = lg I np,r I p,r lg I np,ir I p,ir (4.13.8) Setzt man jetzt (4.13.8) in (4.13.7) ein, so erhält man schlussendlich die Sauerstoffkonzentration des Blutes. ( ) lg I np,r I ε R,Hb ε p,r IR,Hb S(O 2 )= lg I np,ir I p,ir (ε R,Hb ε R,HbO2 ) (ε IR,Hb ε IR,HbO2 ) ( lg I np,r I p,r lg I np,ir I p,ir ) (4.13.9) Die Rechnungen sind gar nicht so schwer. Nur länglich Nachschlagen der Sättigung Die Anwendung des lambert-beerschen Gesetztes ist ein physikalisch einwandfreier Weg die Sättigung zu ermitteln, darf aber, da nicht alle Voraussetzungen gegeben sind, eigentlich nicht verwendet werden. Problematisch ist die Nichthomogenität des Gewebes und die Streuung von Licht. Der Zusammenhang muss empirisch ermittelt werden.

12 Versuche zur Optik l/ l l Abbildung : Extinktionskoeffizienten von ungesättigtem Hämoglobin (Hb) und von mit Sauerstoff gesättigtem Hämoglobin (HbO 2 ) [Quelle des Bildes: Scott Wie bei den Rechnungen im vorherigen Abschnitt gesehen hängt die Sättigung von den Quotienten der Logarithmen der Quotienten der Intensitäten ab. Mit einigen Argumentenkannnunbegründet werden, dass r direkt als Näherung des Ausdrucks aus (4.13.8) angesehen werden kann. r = U AC,R/U DC,R ( ) U AC,IR /U DC,IR In dieser Gleichung steht AC bzw. DC für den Wechselspannungs- bzw. Gleichspannungsanteil des Signals. Die Sättigung ist dann eine Funktion des Parameters r. S O2 = S O2 (r) Für den kommerziellen Einsatz wird der Zusammenhang zwischen der Sättigung und dem Parameters r experimentell festgestellt auf der nächsten Seite zeigt eine dieser experimentell ermittelten Kurven. Farbwahrnehmung Die Wahrnehmung von Farben beruht auf der unterschiedlichen Erregung der drei Zapfenarten im menschlichen Auge. Der Vorgang ist recht komplex und es gibt eine Fülle von Publikationen zu diesem Thema. Hier nur der Hinweis auf einige recht informative Webseiten: Internationale Beleuchtungskommission (CIE = Commission Internationale de l Éclairage):

13 4.13 Spektroskopie VIS/NIR 417 p Abbildung : Experimentell ermittelter Zusammenhang zwischen dem Extinktionsverhältnis ( ratio ) r und der Sauerstoffsättigung specrend.c, ein Programm zur Berechnung von Farbwerten aus Spektren (mit ausführlichen Erläuterungen!): Colour & Vision Research Laboratories at the Institute of Ophthalmology (Tabellen zur Farbempfindlichkeit und Umrechung von Farbwerten mit Hintergrundinformationen): Wikipedia (Stand ): Kurven zur optischen Absorption von Hämoglobin.: Moderne Lichtquellen In den letzten Jahren wurde eine Reihe neuartiger Lichtquellen entwickelt, die jeweils gewissen Vorteile aufweisen. Hier einige Beispiele: OSRAM PLANON R, eine flache quecksilberfreie Gasentladungslampe, Clusterlampe, Schwefellampe.

14 Versuche zur Optik Literaturhinweise Originalveröffentlichung zur Pulsoxymetrie von G. A. Millikan aus dem Jahr 1942: [Mil42]. Eine sehr ausführliche Datenbank mit Spektrallinien ist unter [NIS13] abrufbar. Literaturverzeichnis [Mil42] Millikan, G. A.: The oximeter, an instrument for measuring continuously the oxygen saturation of arterial blood in man. Review of Scientific Instruments, 13: , [NIS13] NIST: NIST Atomic Spectra Database Lines Form, http: // physics. nist. gov/ PhysRefData/ ASD/ lines_ form. html, [ZHB + 08] Zur, Berndt, Andreas Hornung, Johannes Breuer, Ulrike Doll, Christine Bernhardt, Michael Ludwig, and Birgit Stoffel- Wagner: A Novel Hemoglobin, Bonn, Causes Falsely Decreased Oxygen Saturation Measurements in Pulse Oximetry. Clinical Chemistry, 54(3): , 2008.