Fotografie im UV-Bereich

Typisch für die moderne Digitalfotografie ist der Schutz des Bildsensors vor UV-A und UV-B Strahlung im Wellenlängenbereich von 280 – 380 nm^​1​. Zu diesem Zweck werden UV-Sperrfilter eingesetzt, die nichts anderes sind als Langpassfilter mit einer minimalen Transmission im UV-Bereich und einer maximalen Transmission im VIS-Bereich. Bei modernen Kameraobjektiven ist dieser UV-Schutz bereits durch die verwendeten Linsen gegeben. Ein zusätzlicher UV-Filter ist daher aus optischen Gründen nicht sinnvoll. Stattdessen werden sie als mechanischer Schutz für die Frontlinse des Kameraobjektivs eingesetzt.

In diesem Experiment wird ein Langpassfilter verwendet, der genau umgekehrt funktioniert (Abb. 1). Dieser Filter ist nur für Wellenlängen kleiner als 400 nm durchlässig und sperrt den VIS-Bereich. Dies ermöglicht anschaulich die Untersuchung von UV-Strahlung absorbierenden Materialien wie Sonnenschutzmitteln.

Der UV-Filter stammt aus einem alten Fluoreszenzmikroskop und wurde für die Anregung von Fluophoren im ultravioletten Bereich verwendet, insbesondere von dem DNA-Fluoreszenzfarbstoff 4′,6-Diamidin-2-Phenylindol (DAPI)^2​.

Zur Veranschaulichung des optischen Spektrums habe ich mehrere Messungen mit meinem selbst entwickelten und gebauten Spektrometer durchgeführt. Die Wellenlänge ist gegen die relative Intensität (dimensionslose Einheit) aufgetragen. Eine handelsübliche Halogenlampe dient als Kontrolle. Ihr Spektrum ist blau dargestellt und deckt den gesamten VIS- sowie den nahen UV- und Infrarotbereich ab. Setzt man den UV-Langpassfilter davor, so wird deutlich, dass sie für Wellenlängen zwischen 400 und 680 nm praktisch undurchsichtig ist (rote Kurve). Erst im nahen Infrarotbereich ist die Transmission wieder erhöht. Wird stattdessen ein UV-Laser in Kombination mit dem UV-Filter als Lichtquelle verwendet, wird seine hohe Transmission im UV-Bereich deutlich (graue Kurve).

Filterhalterung

Ich habe einen Filterhalter für die alten Leitz- oder Leica-Mikroskopie-Filter entworfen und 3D-gedruckt. Der Halter passt direkt auf das Canon EF 50 1.4 Objektiv. Auf diese Weise wird das gesamte Licht durch den Filter geleitet. Darüber hinaus können alle Filter der Serie schnell und einfach ausgetauscht werden.

Die älteren Filter bestehen aus durchgefärbtem Glas, wie es in den 1960er Jahren üblich war. Dies hat den Nachteil einer allgemein geringeren Lichtdurchlässigkeit, unabhängig von der Wellenlänge. Jeder dieser Filter wirkt auch als signalabschwächender Filter über den gesamten Spektralbereich

Fotografie

Aufgrund der allgemein geringen Transmission des Filters ist das Fotografieren schwierig. Ich habe eine Canon EOS 6D in Kombination mit einem Canon EF 50 mm f1.8 verwendet. Die Kamera war fest auf einem Stativ montiert. Für die Aufnahme habe ich den Filter abgenommen, fokussiert, auf manuellen Fokus umgeschaltet und dann den Filter wieder aufgesetzt. Das Foto wurde mit einer Blende von f1,8, 6 s Belichtungszeit und ISO 800 aufgenommen. Während der Aufnahme war es sehr bewölkt, entsprechend niedrig war die UV-Strahlung.

Material

• PETG filament, black

References