Discussione: misuratore di radiazione

Ciao a tutti, una informazione per un profano (che poi sarei io): si trovano a relativamente poco prezzo misuratori di radiazione luminosa, che mi forniscono intensità della radiazione e quindi posso sapere in un dato momento quanti W/m2 stanno arrivando sulla mia testa. Ma esistono strumenti che mi indicano l'intensità in funzione della lunghezza d'onda? Cioè che mi dicono che dei 1000W/m2 che stanno arrivando sulla terra, per esempio, 700W sono nella banda visibile, 200 nell'UV e 100 nel VIR? Magari anche con una differenziazione maggiore (tot watt tra 250 e 350 nm, altri tot tra 350 e 450 nm, etc.)? Se ho fatto una domanda idiota abbiate pietà di un novellino, grazie :-)

ciao, si potrebbe provare ad usare diversi led uv blu verdi gialli arancioni, rossi e infrarossi e provare a misurare la corrente generata da ogni led al sole, dovrebbe essere 1 metodo molto economico

Non capisco per quale uso dovresti misurare tutta la gamma per singole lunghezze d'onda, ma comunque il sistema comunemente utilizzato è quello di mettere il sensore su di una slitta mobile, in modo che venga colpito dalla lunghezza d'onda selezionata da un prisma o da un reticolo di diffrazione.

Naturalmente, quella è la parte facile ed economica... il costo è nel sensore e nell'interpretazione dei dati.

l'idea era di capire in che modo contribuiscono le tre fasce dello spettro (uv, visibile e ir) all'energia totale ed eventualmente tagliare fuori la parte meno rilevante per risparmiare sul raffreddamento delle celle (non so se rendo l'idea).
Comunque pensavo esistessero degli strumenti appositi, che so, uno spettrografo o spettrometro o come potrebbe chiamarsi, ma forse la vita così sarebbe troppo facile

Beh, almeno ora si capisce che si tratta di fotovoltaico... l'apporto calorico nell'FV è dato da due cose:
-radiazione infrarossa, che ha appunto effetti termici
-circolazione di corrente elettrica

La prima si può eliminare con una accurata scelta dello strato protettivo (vetro, policarbonato etc) e con lamine filtranti.
La seconda è invece perfettamente naturale, ed indica che il pannello sta lavorando. Quando si supera il livello di soglia in cui i fotoni riescono a sradicare gli elettroni dal semiconduttore, comincia acircolare corrente elettrica edil pannello produce. Praticamente, quando arriva un fotone con sufficiente energia, una carica elettrica salta ad un livello energetico superiore e diventa energia elettrica. E naturalmente, il passaggio di energia elettrica produce riscaldamento.
Questo livello di soglia dipende dal tipo di semiconduttore utilizzato, ma così a spanne ti posso dire che il silicio ha una Eg = 1.127eV
Il problema è che tutta l’energia solare sotto il livello di soglia (la differenza tra i due livelli energetici, il “bandgap”) non ha alcun effetto, e tutta l’energia solare oltre il livello della soglia ha un effetto pari alla soglia stessa, e tutta l’energia in eccesso è sprecata.
Con il silicio, la soglia in cui i fotoni diventano abbastanza energetici da spostare cariche eletttriche (che dipende dalla frequenza) si piazza intorno agli 1,1 micrometri (cioè siamo già nell'infrarosso, e ci becchiamo anche la parte termica dell'irraggiamento solare.
Tutto quello che ha lunghezza d'onda superiore, infrarossi medi e lontani, non ha alcun effetto.
Ti consiglio un link, di media difficoltà:
http://www.studiovasco.it/ef.pdf

Comunque pensavo esistessero degli strumenti appositi, che so, uno spettrografo o spettrometro

E' appunto quello di cui parlavo prima... lo spettrometro ha "il sensore su di una slitta mobile, in modo che venga colpito dalla lunghezza d'onda selezionata da un prisma o da un reticolo di diffrazione"
Se cerchi spettrometria o spettrometro (specie nei siti degli astrofili) ne trovi a bizzeffe.

Grazie per la dettagliata spiegazione e per gli spunti. Comunque sto "ragionando" sul fotovoltaico a concentrazione con lenti di fresnel. La mia richiesta che può sembrare strana (e magari lo è davvero, di fotovoltaico a concentrazione ne so ancora poco) nasce dal fatto che la lente non fa passare tutta la radiazione incidente ma una parte ne verrà tagliata fuori in base alla propria trasmittanza. Mi chiedevo quindi, provando lenti di più materiali, come capire quali componenti sopravvivono

"Comunque pensavo esistessero degli strumenti appositi, che so, uno spettrografo o spettrometro"

Solo a titolo di curiosità:
Lo strumento in questione si chiama spettrofotometro, ed è usato dai grafici professionisti per la profilatura delle curve di colore, ti misura l'intera gamma senza slitte o parti meccaniche.
Anche se credo che il costo sia sproporzionato per quello che ci vuoi fare (siamo sui 400 euro per un modello base).

Si possono fare le stesse misurazioni con un fotometro (intensità) e un spettrometro (spettro) , ma occorrono due apparecchi distinti, e come avere un manometro e un termometro, oppure un termomanometro.

N.B. Prima che qualcuno posti il solito collegamente a ebay con un prodotto da 10 euro, o quelli che ti regalano quando acquisti un plotter, preciso che il prezzo è riferito a prodotti per uso professionale e non giocattoli.

Ninos, lo strumento che citi, pur appartenendo alla folta schiera degli spettrofotometri, avendo di solito un sistema CCD è più propriamente indicato come fotocolorimetro (ed infatti, si "tara" sul colore bianco), mentre invece uno spettrofotometro classico ha come minimo un monocromatore.
Inoltre, non offre una quantificazione energetica sulla radiazione rilevata, e non lavora, ad esempio, negli infrarossi.

Gli spettrofotometri sono in genera basati su prismi o reticoli di diffrazione, ed usano di solito sistemi multipli di rilevazione, fra cui le termopile. Alcune categorie:

Astronomical Spectroscopy Energy from celestial objects is used to analyze their chemical composition, density, pressure, temperature, magnetic fields, velocity, and other characteristics. There are many energy types (spectroscopies) that may be used in astronomical spectroscopy. Atomic Absorption Spectroscopy Energy absorbed by the sample is used to assess its characteristics. Sometimes absorbed energy causes light to be released from the sample, which may be measured by a technique such as fluorescence spectroscopy. Attenuated Total Reflectance Spectroscopy This is the study of substances in thin films or on surfaces. The sample is penetrated by an energy beam one or more times and the reflected energy is analyzed. Attenuated total reflectance spectroscopy and the related technique called frustrated multiple internal reflection spectroscopy are used to analyze coatings and opaque liquids. Electron Paramagnetic Spectroscopy This is a microwave technique based on splitting electronic energy fields in a magnetic field. It is used to determine structures of samples containing unpaired electrons. Electron Spectroscopy There are several types of electron spectroscopy, all associated with measuring changes in electronic energy levels. Fourier Transform Spectrosopy This is a family of spectroscopic techniques in which the sample is irradiated by all relevant wavelengths simultaneously for a short period of time. The absorption spectrum is obtained by applying a mathematical analysis to the resulting energy pattern. Gamma-ray Spectroscopy Gamma radiation is the energy source in this type of spectroscopy, which includes activation analysis and Mossbauer spectroscopy. Infrared Spectroscopy The infrared absorption spectrum of a substance is sometimes called its molecular fingerprint. Although frequently used to identify materials, infrared spectroscopy also may be used to quantify the number of absorbing molecules. Laser Spectroscopy Absorption spectroscopy, fluorescence spectroscopy, Raman spectroscopy, and surface-enhanced Raman spectroscopy commonly use laser light as an energy source. Laser spectroscopies provide information about the interaction of coherent light with matter. Laser spectrocopy generally has high resolution and sensitivity. Mass Spectrometry A mass spectrometer source produces ions. Information about a sample may be obtained by analyzing the dispersion of ions when they interact with the sample, generally using the mass-to-charge ratio. Multiplex or Frequency-Modulated Spectroscopy In this type of spectroscopy, each optical wavelength that is recorded is encoded with an audio frequency containing the original wavelength information. A wavelength analyzer can then reconstruct the original spectrum. Raman Spectroscopy Raman scattering of light by molecules may be used to provide information on a sample's chemical composition and molecular structure. X-ray Spectroscopy This technique involves excitation of inner electrons of atoms, which may be seen as x-ray absorption. An x-ray fluorescence emission spectrum may be produced when an electron falls from a higher energy state into the vacancy created by the absorbed energy.

Links:
http://didattica.uai.it/img/Spettroscopio_ORIGINALE.pdf
http://amscampus.cib.unibo.it/archiv...otometria2.pdf
http://www.prweb.it/chimica_biologic...fotometria.pdf

Originariamente inviata da itec

Grazie per la dettagliata spiegazione e per gli spunti. Comunque sto "ragionando" sul fotovoltaico a concentrazione con lenti di fresnel. La mia richiesta che può sembrare strana (e magari lo è davvero, di fotovoltaico a concentrazione ne so ancora poco) nasce dal fatto che la lente non fa passare tutta la radiazione incidente ma una parte ne verrà tagliata fuori in base alla propria trasmittanza. Mi chiedevo quindi, provando lenti di più materiali, come capire quali componenti sopravvivono

Ciao ... se è per un FV a concentrazione, le uniche lenti sono UVT acriliche. Ti lascio una interessante panoramica nel pdf sottostante.
E auguri per i tuoi esperimenti.
PS: io uso uno spettroradiometro diode array della Ocean Optics. Il rivelatore della Hamamatsu costa da solo circa 3000 dollari. Non sono strumenti a portata dell'hobbista, non credo che esistano strumenti sotto i mille dollari. Della nostrana Delta Ohm ti segnalo uno spettroradiometro UVB UVA a celle che dovrebbe stare sotto i 500 euro.
E' anche possibile costruirselo "in casa" utilizzando filtri e fotodiodi, il risultato è sempre dubbio ... ma questa è un'altra storia

http://www.fresneltech.com/pdf/FresnelLenses.pdf

Per livingreen:
In effetti lo strumento di cui parlo lo si usa in campo grafico professionale (li usa mia moglie, io non so usarli, ma li ho visti), da quel che ne so comunque misura anche l'intensità e sempre dal quel che so è lui uno strumento di taratura (anche del bianco), quando lui stesso necessita di tarature, deve essere spedito al produttore.
Il fotocolorimetro è un'altro strumento che usano, non è lo stesso.
In pratica il primo serve a tarare tutte le macchine dal monitor, alla fotounità, al CTP (la macchina che produce le lastre), all'eventuale plotter per le bozze, alla macchina da stampa, in modo che quello che vedi sia in tutti i passaggi sempre uguale, il secondo serve invece per rilevare la cromia per farla uguale o per controllo finale.
Inoltre la taratura fatta in questo modo (loro la chiamano profilatura) consente di mandare il materiale da stampare su qualsiasi macchina compatibile con questa tecnica (ha una sigla che non ricordo ma spesso è un'opzione da decina di migliaia di euro), il file generato, oltre ai dati da stampare contiene anche dei dati che vengono usati dalla macchina per la taratura automatica .
Poi usano anche altri strumenti che modificano le tarature in base all'umidità e alla temperatura e alle caratteristiche degli inchiostri e delle lastre fotosensibili, ma questi non ho mai capito cosa fanno esattamente.
Comunque come dicevo prima, non è il mio campo pertanto potrei anche sbagliarmi.

Effettivamente son riuscito a parlare con una azienda di roma, la bfio, che mi ha detto appunto che lo strumento che farebbe al caso mio è uno spettroradiometro, ovvero uno spettrometro "calibrato" con una lampada ad ultravioletti (?). Questo strumento dovrebbe fornirmi i W/m2 per tutte le frequenze d'onda per cui è stato tarato. Prezzi: per una banda da 300 a 800 nm circa 3-4000 euro per lo spettrometro più 2000 per la lampada. L'alternativa è comprare lo strumento già calibrato, ma la calibrazione va effettuata una volta l'anno e tutte le volte che si effettua della manutenzione sullo strumento. Va riportato in azienda e provvedono loro per 500 euro. Morale: proverò con i fotodiodi

E' certo possibile, ti rimando ad un articolo per l'autocostruzione di questo tipo di strumentazione. Fra tutti sceglierei quello con fotodiodo ed amplificatore operazionale.
La differenza UV A-B-C può essere ottenuta usando dei semplici filtri di teflon come evidenziato nel testo.
Non ho notizia di fotometri autocostruiti usando i comuni LED blù come dice l'autore ... ma forse potresti fare da gentile cavia.
http://www.pages.drexel.edu/~brooksdr/DRB_web_page/papers/UsingTheSun/using.htm

Originariamente inviata da Elektron

E' certo possibile, ti rimando ad un articolo per l'autocostruzione di questo tipo di strumentazione. Fra tutti sceglierei quello con fotodiodo ed amplificatore operazionale.
La differenza UV A-B-C può essere ottenuta usando dei semplici filtri di teflon come evidenziato nel testo.
Non ho notizia di fotometri autocostruiti usando i comuni LED blù come dice l'autore ... ma forse potresti fare da gentile cavia.
http://www.pages.drexel.edu/~brooksdr/DRB_web_page/papers/UsingTheSun/using.htm

Articolo assai interessante e anche quello sulle lenti, grazie!

Altri link:
http://www.radioastrolab.it/ra/doc_pdf/RX_IR.PDF
IRDIS - sensori di luce
http://www.bo.cnr.it/linguaggiodella...one_solare.pdf

Saluti e grazie per la informazione:
volevo sapere si c'e qualche link che puo dare informazione su la radiazione w/m2 nel territorio italiano ( come si fose una carta geografica ) e anche d'altri paese.
C'i sara qualche ente che da questa informazione ?
Grazie ancora.