Kategorie: Ausrüstung
Nachttauchen mit Fluoreszenz wird immer populärer. In den Ausgaben 04/11 und 05/11 von DiveInside wurde bereits ausführlich darüber berichtet. Durch eine neue Entwicklung ergibt sich für den Sporttaucher die Möglichkeit ein und dieselbe Leuchte sowohl für Fluoreszenz als auch für weiße tageslichtähnliche Beleuchtung zu verwenden.
Bericht von Prof.Dr. Horst Grunz
"Wir haben eine Methode entwickelt, mit der wir weiße Tauchleuchten in Blaulichtleuchten und Blaulichtleuchten in tageslichtähnliche Leuchten konvertieren können." Dies ergibt eine preisgünstige Alternativen für den ambitionierten Sporttaucher. Durch die Wahl verschiedener Phosphor-Filter können auch "wärmere" Farbtemperaturen (3500º - Halogen-ähnlich und 2800º Kelvin-Glühlampen-ähnlich) erzielt werden. Die Ergebnisse an einem Korallenriff in hoher Auflösung (HD) sind auch in folgendem Film dokumentiert:
Für den Sporttaucher ein großer Vorteil: ein und dieselbe Leuchte kann sowohl für Fluoreszenz als auch für weiße tageslichtähnliche Beleuchtung verwendet werden. Der Wechsel erfolgt blitzschnell unter Wasser. Durch einen speziellen Filtersatz können starke Taucherlampen mit weißen LEDs (5500º Kelvin) preisgünstig in Blaulichtleuchten konvertiert werden. Geeignete Vorsatzfilter werden in Kürze z.B. von TillyTec für ihre Leuchtenkollektion angeboten.
Beschreibung der Unterwasser-Video Ausstattung
Für die Videoaufnahmen wird ein Sealux Universalgehäuse UNM 190 mit Sony HD-Camcorders HDR-HC9E verwendet. Als Auftriebskörper dienen Trinkflaschen (SIGG) und Polysterol Extruderschaum (XPS - hier weiß).
Der gelbe Sperrfilter ist in der Abbildung hochgeklappt. Die Leuchten werden von 2 TT3 - Akkus (TillyTec, LiCoMn ,je 12 V, 9A) versorgt.
Bei den Leuchten in dieser Abbildung handelt es sich um
A. Blaulichtleuchte (450 nm)
B. Weiße Leuchte mit weißen HiTec-LEDs (5500º Kelvin) plus einschwenkbarem Filtersatz zur Konvertierung in 450 nm Blaulicht.
C. Ebenfalls eine Blaulichtleuchte
In einer anderen Anordnung wird "B" durch eine weitere Blaulichtleuchte ersetzt , die mit einem vorschwenkbaren Phosphorfilter ausgestattet ist.
Was versteht man unter Fluoreszenz?
Die Bezeichnung Fluoreszenz leitet sich von dem Mineral Fluorit (Calciumfluorit, CaF) ab. Dieses Mineral leuchtet im UV-Licht gelblich-grün. Die Bestrahlung bestimmter Objekte mit kurzwelligem Licht führt zur Ausstrahlung von langwelligerem, sichtbarem Licht.
Manchmal wird UV-Licht (Wellenlänge unter 300 nm) verwendet, das dann als "Schwarzlicht" bezeichnet wird, weil es für das menschliche Auge unsichtbar ist. Solches Licht wird häufig in der Fluoreszenzmikroskopie verwendet. Unter diesen Bedingungen leuchten bestimmte Farbträger im Zellgewebe (auch experimentell an Zellstrukturen gebunden) in bestimmten Farben.
Für die Fluoreszenz bei Korallen und anderen Tieren oder Pflanzen wie Algen, Fischen oder Nichtwirbeltieren (Invertebrata) wie Schwämme, Schnecken, Krebse, etc. ist extremes kurzwelliges Licht jedoch nicht geeignet. Es zeigte sich, dass blaues Licht (450-470 nm) die besseren Ergebnisse liefert. Viele Bewohner der Riffe "glühen" in verschiedenen Farben des Regenbogens in Abhängigkeit der artspezifischen GFP-verwandten Eiweiße.
Fluoreszenz sollte nicht mit Phosphoreszenz verwechselt werden. Phosphoreszenz ist eine besondere Form von Lumineszenz. Während Fluoreszenz sofort endet, wenn die Beleuchtung abgeschaltet wird, leuchten phosphoreszierende Objekte Sekunden bis Stunden nach.
Fluoreszenz-Technik (Voraussetzungen und Anforderungen)
Weiterführende Informationen:
Magisch fluoreszierende Unterwasserwelt:
DiveInside Ausgabe 04/11
Technik der Hightech-Fluoreszenz:
DiveInside Ausgabe 05/11
Für die Erzeugung und Dokumentation fluoreszierender Objekte sind spezielle technische Voraussetzungen erforderlich.
Ähnlich wie bei Untersuchungen mit dem Fluoreszenzmikroskop in der Zellbiologie sind folgende technische Ausstattungen notwendig:
1. energiereiche HiTec Fluoreszenzquelle (Emission)
Kurzwelliges Licht (hier 450 -470 nm) wird auf die Objekte gerichtet (Korallen, Fische und Nicht-Wirbeltiere ("niedere" Tiere) gerichtet.
2. fluoreszierendes Objekt (Target)
Das fluoreszierende Objekt wirft längerwelliges Licht zurück (gelb, grün, rot).
3. Spezialfilter für die Analyse (Sperrfilter)
Damit sich das blaue Licht nicht mit den Regenbogenfarben vermischt, wird ein Gelbfilter (Sperrfilter) vor die Maske und die Kamera platziert, der nur Licht mit einer Wellenlänge größer als 500 nm (Farben des Regenbogens) passieren lässt.
Seit 2007 verwenden wir Fluoreszenz-Leuchten mit blauen HiTec-LEDs (450 nm). Sie haben sich als die lichtstärksten Blaulichtleuchten weltweit bewährt. Durch sie werden fluoreszierende Objekte (Korallen, aber auch bestimmte Fische und niedere Tiere oder sogar Pflanzen) in besonders brillanten Farben dargestellt.
Im Folgenden wird beschrieben, wie eine Blaulicht-Leuchte in eine Tageslicht-Leuchte und wie eine Tageslichtleuchte in eine Blaulichtleuchte konvertiert werden kann.
Reversible Umwandlung einer Blaulichtleuchte
Blaulicht(450 nm) wird in Tageslicht (5500º Kelvin) gewandelt.
Starke Fluoreszenzleuchten sind teuer. Sie lassen sich nur für Fluoreszenztauchgänge verwenden. Daher haben wir im Febr.2013 eine Blaulichtleuchte (Wellenlänge 450 nm) durch Einschwenken eines Phosphorfilters in eine Leuchte mit tageslichtähnlichem Effekt (5500º Kelvin) konvertiert. Die Ergebnisse sind in den nachfolgenden Abbildungen und im Film am Ende des Berichts zu sehen.
In der oberen Abbildung (links) ist die mittlere Leuchte mit einem ausschwenkbaren Phosphorfilter versehen. Durch Wahl verschiedener Phosphorfilter können auch anstelle von 5500º Kelvin wärmere Farbtemperaturen erzielt werden, und zwar 2800º K (Glühlampen ähnlich) bzw. 3500º K (Halogen ähnlich). Die beiden Abbildungen rechts zeigen die Lampe als Handleuchte.
Ergebnisse: Blaue HiTec Leuchten mit und ohne Phosphor – Filter
Bei allen Aufnahmen mit Phosphorfilter handelt sich um Screenshots aus den HD-Filmen; siehe auch Film im oberen Bereich des Berichts.
Linke Reihe: Beleuchtung mit 450 nm Blaulicht. Rechte Reihe: Beleuchtung mit Blaulichtleuchte, vor die ein Phosphor-Filter geklappt wurde. Es ergibt sich so eine tageslichtähnliche Beleuchtung. Es ist eine geringe Kontamination mit Blaulicht zu erkennen, da eine weitere Blaulichtleuchte nicht völlig zur Seite geschwenkt wurde.
Reversible Umwandlung einer Tageslichtleuchte
Tageslicht (5500º Kelvin) wird in Blaulicht (450 nm) gewandelt.
Starke Fluoreszenzleuchten sind teuer. Sie lassen sich nur für Fluoreszenz-Tauchgänge verwenden. Daher haben wir im Febr.2013 eine Tageslichtleuchte (5500 º Kelvin) durch Einschwenken eines Blaufiltersatzes in eine Leuchte mit Blaulicht (450 nm) ) konvertiert. Die Ergebnisse sind in den folgenden Abbildungen zu sehen.
In der linken Abbildung ist die mittlere Weißlichtleuchte mit einem ausschwenkbaren speziellen Blaufiltersatz versehen. Dadurch wird das tageslichtähnliche Spektrum (5500ºK) in ein Spektrum um 450 nm (Peak) konvertiert. Die zweite Abbildung zeigt die Details der Leuchte. In der rechten Hälfte der Leuchte befindet sich die Elektronik (3 StepDownBucks und mehrere ALU-Kühlkörper).
Ergebnisse: Weiße HiTec Leuchte (5500º Kelvin) mit zusätzlichen Excitationsfilter
Das Resultat: eine Fluoreszenzlicht (450 nm) Leuchte. Es werden erstaunlich gute Ergebnisse erzielt, die in der Brillanz nur wenig hinter Leuchten mit blauen HiTec LEDs zurückbleiben. In Kürze wird ein entsprechender Filtersatz für die TillyTec - Leuchtenkollektion angeboten werden.
Fluoreszenz mit einer weißen Leuchte (HiTec LEDs, 5500º K) mit vorgeschwenktem Blaufiltersatz. Die Fluoreszenz erreicht fast die gleiche Qualität wie eine Blaulichtleuchte. Hinweis: das funktioniert aber nur mit HighPower-Weißlichtleuchten, die eine besonders starke Intensität besitzen.
Video zum Thema:
Zum Film: Durch die Wahl verschiedener Phosphor-Filter können auch "wärmere" Farbtemperaturen (3500º - Halogen-ähnlich und 2800º Kelvin-Glühlampen-ähnlich) erzielt werden. Die Ergebnisse an einem Korallenriff in hoher Auflösung (HD) sind in diesem Film dargestellt.
Danksagung:
Die Arbeiten wurden am RSEC (Red Sea Environmental Center) in Dahab und bei der Tauchbasis Sinai Divers Backpackers durchgeführt. Besonderer Dank gilt Christian von Mach (Chef des Einzelunternehmens RSEC) für seine Unterstützung, d.h. für die Bereitstellung eines Arbeitsplatzes im Office des RSEC und eines Zimmers im Gästehaus des RSEC.
Die Nachttauchgänge mit Fluoreszenz habe ich mit der Stationsleiterin Nina Milton (MSc. ,Biologin) durchgeführt. Die Aufnahmen, die zusammen mit ihr entstanden, sind besonders gekennzeichnet. Für ihre äußerst freundliche Unterstützung und die fachlich sehr qualifizierte Kooperation bedanke ich mich ausdrücklich.