Bis zum Abwinken
Wir arbeiten an einer Neuigkeit, die da lauten könnte: Der erste digitale Polychromator der Welt ist da. Nun werden die meisten gar nichts damit anfangen können. Die Funktion ist leicht beschrieben. Man erzeugt ein optisches Spektrum, d.h. ein Farbband, aus dem man Wellenlängen ausblenden kann und mischt dann alle verbleibenden Farben wieder zusammen.
Alle Geräte, die man alltäglich kennt, die Farben erzeugen, machen das nach einem anderen Prinzip. Sie mischen in der Regel nur drei Farben zusammen, meistens rot, grün und blau und erzeugen so einen Farbeindruck, der der wahren Farbe schon sehr nahe kommt. Will man aber ermitteln, aus welchen spektralen Anteilen sich diese Farbe zusammensetzt, erhält man immer nur dieselbe, sich nur in den Anteilen ändernde dröge Antwort, nämlich rot, grün, blau.
Trotzdem kann man sich fragen, wozu es gut sein sollte, echte Farben darzustellen. Viele Stoffe haben allerdings ganz definierte Absorptionslinien, die für den Stoff charakteristisch sind. Diese Linien nennt man auch Spektren. Bisher werden in sog. Spektralphotometern, die Wellenlängen langsam durchgefahren und dann die Absorptionslinien ermittelt. Es gibt auch schon Polychromatoren, die ein komplettes Spektrum aufzeichnen, also könnte man die Probe einfach mit weißem Licht, das alle Wellenlängen enthält, durchstrahlen und dann das resultierende Spektrum aufnehmen. Da liegt also noch nicht der entscheidende Vorteil unseres digitalen Monochromators.
Will man aber eine Probe gleichzeitig mit definierten Wellenlängen anregen, wenn man also Licht einer ganz speziellen, frei wählbaren spektralen Zusammensetzung braucht, dann ist das nur mit einem digitalen Polychromator möglich. Da bieten sich besonders Anwendungen in der Mikroskopie biologischer Proben an. Bestrahlt man zum Beispiel Zellen mit einer definierten Wellenlängenzusammensetzung können ganz bestimmte zelluläre Prozesse ausgelöst werden. Auch mikrochemische Anwendungen sind vorstellbar.
Nun stellen sich der Konstruktion fast unlösbare Probleme entgegen. Ein dreidimensionaler Strahlengang muss bewältigt werden. Es muss sichergestellt werden, dass das Licht den Polychromator in Hin- und Rückrichtung ohne Abbildungsfehler durchläuft. Die Wirkung der optischen Bauelemente muss aufs Genaueste modelliert werden.
Glücklicherweise stehen uns in diesem Jugend forscht Projekt starke Partner zur Seite. Bei den Optikrechnungen hilft das Ingenieurbüro Reinecke. Das optische Gitter wurde von Zeiss gesponsort und nun hoffen wir noch auf die Hilfe einer mechanischen Werkstatt in Teltow, FMT, die das mechanische Herzstück auf einer CNC Maschine fertigen sollen.
Christian Rempel im Waltersdorfe, den 27.4.2015