Spektraldaten

Spektraldaten sind Messwerte, die die Verteilung von Lichtintensität in Abhängigkeit von Wellenlänge, Frequenz oder Wellenzahl darstellen. Sie entstehen durch die Erfassung spektraler Strahlung mit Spektrometern, Spektrographen oder vergleichbaren Instrumenten und dienen als Grundlage zahlreicher Analysen in Wissenschaft und Industrie.

Zu den häufigsten Spektraldatentypen gehören Absorptions-, Emissions-, Reflektions- sowie Radiancespektren. In der Spektroskopie werden zudem spezielle Formen wie das Raman- oder Infrarotspektrum verwendet. Die Art des Spektrums hängt von der physikalischen Wechselwirkung zwischen Licht und der untersuchten Substanz oder dem beobachteten Objekt ab.

Die Erfassung erfolgt in Abhängigkeit vom Anwendungsfall durch verschiedene Messaufbauten: In der Astronomie arbeiten Teleskop und Spektrograph zusammen, in der Fernerkundung Imaging-Spektrometer (Hyperspektral- oder Multispektral), in der Materialanalyse Spektrometer wie FTIR oder Raman. Typische Detektoren umfassen CCD-Detektoren, Photodioden oder Photomultiplier.

Datenverarbeitung umfasst Kalibrierung und Normalisierung, Wellenlängen- und Radiometrie-Korrekturen, Hintergrundsubtraktion, Bandpasskorrekturen sowie Rauschreduktion. Weiterhin werden Spektren segmentiert, Baseline entfernt und Peaks bzw. Spektrallinien identifiziert oder quantifiziert. Fehlerquellen wie Instrumentenantwort, Auflösungsgrenze und Störsignale müssen berücksichtigt werden.

Anwendungen von Spektraldaten liegen in der chemischen Identifikation, Stoff- und Konzentrationsbestimmung, Oberflächencharakterisierung, Materialforschung, Astronomie sowie Umwelt- und Fernerkundung. Spektraldaten werden in Formaten wie CSV, FITS, ENVI oder HDF5 gespeichert und in Spektralbibliotheken und Datenbanken (z. B. HITRAN, NIST WebBook) referenziert und verglichen.