Licht-im-Terrarium: Literaturdatenbank

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Hoffmann, H. & Kirschner, A. (2010) Leserbrief. Elaphe N.F. 4 76. 
Added by: Sarina (07 Dec 2010 18:18:52 UTC)   
Resource type: Journal Article
BibTeX citation key: Hoffmann2010
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Categories: Deutsch = German
Keywords: Photometrie = Photometry, Ultraviolett = Ultraviolet
Creators: Hoffmann, Kirschner
Collection: Elaphe N.F.
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Abstract
Sehr geehrte Damen und Herren,
in der elaphe 3/2010 schreibt INGO DIEGEL über "Aktuelle Empfehlungen zur UV-Versorgung von Reptilien". Wir teilen mit Herrn DIEGEL die grundlegende Einschätzung der Wichtigkeit der UV-Versorgung für Reptilien. Der Wunsch vieler Terrarianer UV -Strahlung einfach und kostengünstig zu messen ist da nur verständlich. Dies ist aber aus grundsätzlichen physikalischen Gründen, so wie es in dem Artikel beschrieben wird, nicht möglich, wie im Folgenden erläutert wird. Daher können wir sämtlichen im Artikel getroffenen Aussagen bezüglich der "Messung" mit Solarmeter-Geräten der Firma Solartech sowie den darauf basierenden Lampenempfehlungen für UV-Lampen nur widersprechen.
Sämtliche wissenschaftliche Strahlungsmessung erfolgt ausschließlich mit Spektroradiometern, denn nur diese Messgeräte sind in der Lage, die spektrale Bestrahlungsstärke E_L(L) in Watt/m2/nm für jede Wellenlänge L des Lichts einzeln zu messen.Die Notwendigkeit, die einzelnen spektralen Bestrahlungsstärken zu kennen, ergibt sich direkt aus DIN 5031-10. Sämtliche dort beschriebenen photobiologischen Effekte sind abhängig von der Wellenlänge i\. So auch die Vitamin D3-Bildung, für die beispielsweise die spektralen Bestrahlungsstärken E_L(L) im Bereich von L = 255 nm bis L = 320 nm, also insgesamt 66 Werte, 'bekannt sein müssen. Diese 66 spektralen Bestrahlungsstärken E_L(L) sind zuerst einzeln mit dem jeweiligen Wert des Wirkungsspektrums s(L) zu bewerten. Erst dann kann die photobiologisch wirksame Bestrahlungsstärke der Vitamin D3-Bildung in Watt/m2 als Summe der 66 bewerteten Bestrahlungsstärken berechnet werden. Das Vorgehen zur Bestimmung des UV-Index (UVI) erfolgt analog dazu (nach wikipedia.de).
Im Gegensatz zu Spektroradiometern besitzen sämtliche Solarmeter-Geräte nur einen einzigen Detektor (siehe www.solarmeter.com). Daher messen sie eine relative Helligkeit, wie es vergleichbar auch der Belichtungsmesser jeder Fotokamera macht. Es fehlt dabei aber jegliche spektrale Information der zu messenden Strahlung, und somit fehlen auch sämtliche Informationen über die spektralen Bestrahlungsstärken E_l(l). Diese relative Helligkeit kann etwa als reiner Zahlenwert angegeben werden, aber gerade nicht in einer absoluten physikalischen Einheit. Auch kann die spektrale Bestrahlungsstärke nicht nachträglich aus der relativen Helligkeit ermittelt werden. Das wäre so, als ob man aus der Belichtungsdauer (1/60 Sekunde) ein ganzes Digitalfoto mit all seinen Pixeln und Farben erzeugen wollte. Daher können alle von solchen Geräten mit einer absoluten physikalischen Einheit angezeigten Werte (wie µW/cm2, aber auch UV-Index) nur als absolut unwissenschaftlich bezeichnet werden.
Bereits 1992 zeigten SAYRE & KLIGMAN, dass Messungen mit Breitbanden-Geräten, vergleichbar den Solarmetern, besonders im UV-B-Bereich quasi beliebig falsch sein können. Je nachdem, wie die zu messende Strahlung spektral verteilt war, zeigte ein und dasselbe Breitbanden-Gerät nur den 16ten Teil der tatsächlichen Strahlungsleistung an oder aber das 25fache der tatsächlichen Strahlungsleistung! Diese Abweichungen verdeutlichen, dass eine "Messung" mit solchen Geräten in keinster Weise die Aussagekraft und Zuverlässigkeit besitzen, die sich der gewissenhafte Terrarianer davon verspricht.
Die von Herrn DIEGEL aufgrund der Solarmeter-Messungen gegebenen Lampenempfehlungen sind somit wissenschaftlich nicht haltbar. Unsere eigenen Strahlungsmessungen an UV Lampen mit einem Spektroradiometer (Publikation in Vorbereitung) weisen zu den im Artikel gemachten Angaben auch - großteils drastische - Unterschiede auf.

DIN 5031-10: 2000-03 Strahlungsphysik im optischen Bereich und Lichttechnik, Teil 10: Photobiologisch wirksame Strahlung: Größen, Kurzzeichen und Wirkungsspektren.
SAYRE, R. M. & L. H. KLIGMAN (1992), Discrepancies in the measurement of spectral sources. - Photochemistry and Photobiology, 55: 141-143.

HOLGER HOFFMANN, Lazarettgarten 28, 76829 Landau
ANDREAS KIRSCHNER, Staatliches Museum für Naturkunde Karlsruhe, Erbprinzenstr. 13, 76133 Karlsruhe

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Ladies and Gentlemen,
In Elaphe 3 / 2010 INGO Diegel writes about "Current recommendations for UV treatment of reptiles". We agree withMr. Diegel in the basic assessment of the importance of UV treatmant of reptiles. The desire of many reptile keepers to measure UV in a simple and cheap way is as understandable. For basic physical reasons this is not possible in the way described in the article, as explained below. Therefore,we must object to all statements made in the article about "measurements" made with solarmeter equipment by solar tech and recommendations for uv lamps based on these measurements.
All scientific radiation measurement is exclusively done with with spectroradiometers, because only these instruments are able to measure the spectral irradiance E_lambda(lambda) in watts/m2/nm for every wavelength lambda of the light individually. The need to know the individual spectral irradiances results directly from DIN 5031-10. All biological effects that are described therein are subject to the wavelength lambda. Included also, for the vitamin D3 formation, for example, the spectral irradiance E_lambda(lambda) has to be known from lambda=255nm to lambda=320nm, a totalof 66 values must be known. These 66 spectral irradianceE_lambda(lambda) have to be evaluated first individually with the respective valueof the action spectrum s(lambda). Only then, the photo biologically effective irradiance for the vitamin D3 formation in Watt/m² can be calculated as the sum of the 66 weighted irradiances.The procedure for determining theUV Index (UVI) is analogous to that (after wikipedia.de).
Unlike spectroradiometers have all the solar meter devices only have a single detector (see www.solarmeter.com). Therefore, they measure the relative brightness, like the light meter of every photo camera does. But any spectral information to the measured radiation is missing and thus also any information about the spectral irradiance E_lambda(lambda). Thisrelative brightness can be specified as a pure numerical value, but just not as an absolute physical unit. Nor can the spectral irradiance be determined later from the relative brightness. That would be as if one wanted to create an entire digital foto with all its pixel and colours from the exposure time (1/60 second).Thus, any of such devices with a
absolute physical unit reported data (such as µW/cm2, but also UV-Index) can only be onlyme marked as absolutely unscientific.
As early as 1992 SAYRE & Kligman showed, that measurements with broadbandmeters, comparable to the solar meters, particularlyin the UV-B region can be arbitrarily wrong. Depending onhow the measured radiation was distributed spectrally, the same broadbandmeter displayed only the 16th part of the actual radiation level or 25 times the actualradiation power! These differences illustrate that a "measurement" using such devices does in no way have the validity and reliability that a conscientious reptile keeper expects.
The lamp recommendations given by Mr. Diegel on the basis of the solar meter measurementsare therefore scientificallyuntenable. Our own radiation measurements of UV lamps with a spectroradiometer (publication in preparation) show - to the bigger part dramatic - differences to the statements in this article.

DIN 5031-10: 2000-03 radiation physics in the optical range and Light Technology, Part 10: Photo effective radiation: sizes,Short symbols and actions.
SAYRE, RM and LH Kligman (1992), Discrepancies in the measurementof spectral sources. - Photochemistry and Photobiology,55: 141-143.

Holger Hoffmann, Lazarettgarten 28, 76829 Landau
Andreas Kirschner, State Museum for Natural History, Karlsruhe, Erbprinzenstr 16, 76133 Karlsruhe
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