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<!DOCTYPE html>

<title>Quantenausbeute</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Quantenausbeute</span></h1>

</header>

</div>

<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p>Die <b>Quantenausbeute</b> (auch <b>Quanteneffizienz</b> oder <b>Quantenwirkungsgrad</b><sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> (engl. <i>quantum yield</i><sup id="cite_ref-IEC_845-24-035_2-0" class="reference"><a href="#cite_note-IEC_845-24-035-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>); oder im speziellen Fall <b>Fluoreszenzausbeute</b>) gibt das Verhältnis zwischen beteiligten Lichtquanten bei einem resultierenden Ereignis (etwa Lichtabsorption, Fluoreszenzemission, eine photochemische Reaktion eines Moleküls, eine Rekombination von Ladungsträgerpaaren usw.) und dem auslösenden Ereignis (wie die Gesamtheit der dafür zur Verfügung gestandenen Photonen) an. Die Quantenausbeute ist üblicherweise <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \leqq 1}">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \leqq 1}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/42a12526877afbfb21410f7e2c583ddeddb8e2e1.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:3.616ex; height:2.676ex;" alt="{\displaystyle \leqq 1}" loading="lazy"></span>.

</p><p>In der <a href="Fluoreszenzspektroskopie" title="Fluoreszenzspektroskopie">Fluoreszenzspektroskopie</a> gibt die Quantenausbeute eines <a href="Fluorophor" class="mw-redirect" title="Fluorophor">Fluorophors</a> das Verhältnis zwischen der Anzahl der emittierten und absorbierten Photonen an.<sup id="cite_ref-IEC_845-24-035_2-1" class="reference"><a href="#cite_note-IEC_845-24-035-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Die Differenz bildet der dazu in Konkurrenz stehende <a href="Auger-Effekt" class="mw-redirect" title="Auger-Effekt">Auger-Effekt</a>. Das Verhältnis von erzeugten Löchern zu erzeugten Photonen bezeichnet man auch als <i>Fluoreszenzausbeute</i> (engl. <i>fluorescence yield</i>). Die Fluoreszenzausbeute wird üblicherweise einer der ursprünglichen Ionisation entsprechenden Schale zugeordnet und ist somit stets kleiner oder gleich Eins. Die gesamte Fluoreszenzausbeute (Summe über alle Schalen bei Kaskadeneffekten) kann in der Konsequenz also auch größer als Eins werden.

</p><p>Bei Detektoren für Photonen (<a href="Photomultiplier" title="Photomultiplier">Photomultiplier</a>; <a href="Halbleiterdetektor" title="Halbleiterdetektor">Halbleiterdetektoren</a> wie z. B. <a href="Photodiode" title="Photodiode">Photodioden</a> und <a href="CCD-Sensor" title="CCD-Sensor">CCDs</a>) gibt die Quantenausbeute an, mit welcher Wahrscheinlichkeit ein <a href="Elektron" title="Elektron">Elektron</a> durch den <a href="Photoelektrischer_Effekt" title="Photoelektrischer Effekt">photoelektrischen Effekt</a> freigesetzt wird und damit das Photon detektiert werden kann. Bei <a href="Solarzelle" title="Solarzelle">Solarzellen</a> ist die Quantenausbeute für die Energieausbeute entscheidend. Die Quantenausbeute ist jeweils abhängig von der Wellenlänge bzw. Frequenz.

</p><p>Die Quantenausbeute ist auch ein Maß für die Ergiebigkeit einer <a href="Photochemie" title="Photochemie">Photoreaktion</a>.<sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Bei durch Licht induzierten chemischen Reaktionen ist die Quantenausbeute die Anzahl umgesetzter <a href="Molek%C3%BCl" title="Molekül">Moleküle</a> pro Anzahl absorbierter Photonen. Hierbei ist die Quantenausbeute von der Energie des Photons und somit von der <a href="Wellenl%C3%A4nge" title="Wellenlänge">Wellenlänge</a> des <a href="Licht" title="Licht">Lichts</a> (bzw. der <a href="Elektromagnetische_Welle" title="Elektromagnetische Welle">elektromagnetischen Strahlung</a>) abhängig. Bei <a href="Kettenreaktion_(Chemie)" title="Kettenreaktion (Chemie)">Kettenreaktionen</a> (z. B. <a href="Photopolymerisation" title="Photopolymerisation">Photopolymerisationsreaktionen</a>) kann sie sekundär größer eins werden.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Quanteneffizienz_von_Photoempfängern,_Leuchtstoffen_und_Halbleiterlichtquellen"><span id="Quanteneffizienz_von_Photoempf.C3.A4ngern.2C_Leuchtstoffen_und_Halbleiterlichtquellen"></span>Quanteneffizienz von Photoempfängern, Leuchtstoffen und Halbleiterlichtquellen</h2></div>

<p>In der <a href="Photovoltaik" title="Photovoltaik">Photovoltaik</a>, bei <a href="Photodiode" title="Photodiode">Photodioden</a> und anderen Photoempfängern bezeichnet die Quanteneffizienz (QE) bei einer bestimmten <a href="Wellenl%C3%A4nge" title="Wellenlänge">Lichtwellenlänge</a> das Verhältnis von <a href="Elektron" title="Elektron">Elektronen</a> <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle N_{e}}">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle N_{e}}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/14f0666f765a057118c1a5108cb6eda52859c9cf.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:2.865ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle N_{e}}" loading="lazy"></span>, die zum <a href="Photostrom" class="mw-redirect" title="Photostrom">Photostrom</a> beitragen, zur Anzahl der eingestrahlten <a href="Photon" title="Photon">Photonen</a> <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle N_{\gamma }}">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle N_{\gamma }}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/0862e127cb1159486ead59c4a28189c7b6c4f2dd.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -1.005ex; width:2.991ex; height:2.843ex;" alt="{\displaystyle N_{\gamma }}" loading="lazy"></span>:

</p>

<mfrac>

<msub>

</mrow>

</msub>

<mrow>

<msub>

</mrow>

</msub>

</mrow>

</mfrac>

</mrow>

<mfrac>

<mrow>

<msub>

</mrow>

</msub>

</mrow>

</mfrac>

</mrow>

<mfrac>

</mfrac>

</mrow>

<mfrac>

<mrow>

</mrow>

<mrow>

<msub>

</mrow>

</msub>

</mrow>

</mfrac>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle QE(\lambda )={\frac {N_{e}}{N_{\gamma }(\lambda )}}={\frac {I}{q\cdot \Phi _{\gamma }(\lambda )}}={\frac {I}{q}}\cdot {\frac {h\cdot \nu }{\Phi _{L}(\lambda )}}}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/e562a9aedfa113a31ff163fcf432c8d3b17829fb.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.671ex; width:43.335ex; height:6.176ex;" alt="{\displaystyle QE(\lambda )={\frac {N_{e}}{N_{\gamma }(\lambda )}}={\frac {I}{q\cdot \Phi _{\gamma }(\lambda )}}={\frac {I}{q}}\cdot {\frac {h\cdot \nu }{\Phi _{L}(\lambda )}}}" loading="lazy"></span></dd></dl>

<p>Dabei ist

</p>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle q}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/06809d64fa7c817ffc7e323f85997f783dbdf71d.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:1.07ex; height:2.009ex;" alt="{\displaystyle q}" loading="lazy"></span> die <a href="Elementarladung" title="Elementarladung">Elementarladung</a>,</li>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle I}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/535ea7fc4134a31cbe2251d9d3511374bc41be9f.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.172ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle I}" loading="lazy"></span> der <a href="Photostrom" class="mw-redirect" title="Photostrom">Photostrom</a>,</li>

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \Phi _{\gamma }}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/b657c7423949b4acf59f85b75b29f2ce8d049b64.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -1.005ex; width:2.803ex; height:2.843ex;" alt="{\displaystyle \Phi _{\gamma }}" loading="lazy"></span> die Anzahl der Photonen pro Zeit,</li>

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \Phi _{L}}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/5153ef8598101c48c82f65b8f22bc428c98591b1.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:3.03ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle \Phi _{L}}" loading="lazy"></span> die <a href="Strahlungsleistung" title="Strahlungsleistung">Strahlungsleistung</a>,</li>

<mfrac>

</mfrac>

</mstyle>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle h\cdot \nu =h\cdot {\tfrac {c}{\lambda }}}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/d35bc02b54fc9e653b9ad2d82a891e2acf5c3851.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -1.338ex; width:12.161ex; height:3.343ex;" alt="{\displaystyle h\cdot \nu =h\cdot {\tfrac {c}{\lambda }}}" loading="lazy"></span> die Energie eines einzelnen Photons

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \lambda }</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/b43d0ea3c9c025af1be9128e62a18fa74bedda2a.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.355ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle \lambda }" loading="lazy"></span> = Wellenlänge des Lichts</li>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \nu }</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/c15bbbb971240cf328aba572178f091684585468.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.232ex; height:1.676ex;" alt="{\displaystyle \nu }" loading="lazy"></span> = Frequenz des Lichts</li>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle c}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/86a67b81c2de995bd608d5b2df50cd8cd7d92455.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.007ex; height:1.676ex;" alt="{\displaystyle c}" loading="lazy"></span> = <a href="Lichtgeschwindigkeit" title="Lichtgeschwindigkeit">Lichtgeschwindigkeit</a></li>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle h}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/b26be3e694314bc90c3215047e4a2010c6ee184a.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.339ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle h}" loading="lazy"></span> = <a href="Planck-Konstante" title="Planck-Konstante">Planck-Konstante</a>.</li></ul></li></ul>

<p>Entsprechend bezeichnet bei Leucht- und Laserdioden die QE das Verhältnis von ausgesendeten <a href="Photon" title="Photon">Photonen</a> zur Anzahl von rekombinierenden Elektron-<a href="Defektelektron" title="Defektelektron">Loch</a>-Paaren und bei Leuchtstoffen das Verhältnis zwischen der Anzahl abgestrahlter Photonen neuer Wellenlänge zu den absorbierten Photonen der Anregungs-Wellenlänge.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Spektrale_Empfindlichkeit">Spektrale Empfindlichkeit</h3></div>

<p>Die gleiche Größe, unter anderem bei Photodioden, <a href="Solarzelle" title="Solarzelle">Solarzellen</a> oder <a href="Photokathode" title="Photokathode">Photokathoden</a> in der Einheit Ampere pro Watt (A/W) gemessen, wird als spektrale Empfindlichkeit (SR – für engl. <i>spectral response</i>) bezeichnet:

</p>

<mfrac>

<mrow>

</mrow>

</mfrac>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle SR(\lambda )={\frac {I}{P(\lambda )}}}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/fa39ef973ea2edf7fccd5a6d8ee5d103c222db54.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.671ex; width:15.272ex; height:6.009ex;" alt="{\displaystyle SR(\lambda )={\frac {I}{P(\lambda )}}}" loading="lazy"></span>,</dd></dl>

<p>wobei <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle P(\lambda )=\Phi _{\gamma }(\lambda )\cdot h\nu }">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle P(\lambda )=\Phi _{\gamma }(\lambda )\cdot h\nu }</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/fd2a5e7fa67fc148bbf2545860353b821404742b.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -1.005ex; width:18.226ex; height:3.009ex;" alt="{\displaystyle P(\lambda )=\Phi _{\gamma }(\lambda )\cdot h\nu }" loading="lazy"></span> die Lichtleistung bei einer speziellen Wellenlänge ist.

</p><p>Der Zusammenhang mit der Quanteneffizienz <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle QE(\lambda )}">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle QE(\lambda )}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/1da9a4843f776e2db18630e7506dd37317981ca8.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.838ex; width:6.778ex; height:2.843ex;" alt="{\displaystyle QE(\lambda )}" loading="lazy"></span> ist:

</p>

<mfrac>

<mrow>

</mrow>

</mfrac>

</mrow>

<mfrac>

<mrow>

</mrow>

</mfrac>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle QE(\lambda )={\frac {SR(\lambda )}{\lambda }}\cdot {\frac {hc}{q}}\,}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/d303f0915a6525a5369baa64c0c8818683566ed1.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.338ex; width:22.389ex; height:6.176ex;" alt="{\displaystyle QE(\lambda )={\frac {SR(\lambda )}{\lambda }}\cdot {\frac {hc}{q}}\,}" loading="lazy"></span>,</dd></dl>

<p>mit

</p>

<mfrac>

<mrow>

</mrow>

</mfrac>

</mrow>

<msup>

</mrow>

</msup>

<mfrac>

</mrow>

</mrow>

</mrow>

</mfrac>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\frac {hc}{q}}=1{,}239842\cdot 10^{-6}{\frac {\mathrm {m} }{\mathrm {A/W} }}}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/8bb06b5163ac927dfe3b63b1a81554e0f764dddc.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.671ex; width:27.532ex; height:6.176ex;" alt="{\displaystyle {\frac {hc}{q}}=1{,}239842\cdot 10^{-6}{\frac {\mathrm {m} }{\mathrm {A/W} }}}" loading="lazy"></span>.</dd></dl>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Messprinzip">Messprinzip</h3></div>

<p>Für die Messung der Quanteneffizienz ist die genaue Kenntnis der (absoluten) eingestrahlten Lichtleistung/Photonenzahl notwendig. Dies wird meist dadurch erreicht, dass ein Messgerät über die bekannte Quanteneffizienz eines (kalibrierten) Vergleichsempfängers, <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle QE_{\mathrm {cal} }}">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle QE_{\mathrm {cal} }}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/42d6c52a42f64f6ca8b65b6c95688de148b945f8.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:5.795ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle QE_{\mathrm {cal} }}" loading="lazy"></span>, kalibriert wird. Es gilt dann:

</p>

<msub>

</mrow>

</msub>

<mfrac>

<msub>

</mrow>

</msub>

<msub>

</mrow>

</msub>

</mfrac>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle QE=QE_{\mathrm {cal} }\cdot {\frac {I_{\mathrm {mes} }}{I_{\mathrm {cal} }}}}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/3b930ee6530c08db5116bf8ead3fba87e541e50d.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.338ex; width:19.025ex; height:5.676ex;" alt="{\displaystyle QE=QE_{\mathrm {cal} }\cdot {\frac {I_{\mathrm {mes} }}{I_{\mathrm {cal} }}}}" loading="lazy"></span></dd></dl>

<p>wobei <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle I_{\mathrm {mes} }}">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle I_{\mathrm {mes} }}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/b2f78d6e2b79183e2d8471301e68aa8e880c9a0b.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:4.002ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle I_{\mathrm {mes} }}" loading="lazy"></span> der für die Testzelle gemessene Strom und <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle I_{\mathrm {cal} }}">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle I_{\mathrm {cal} }}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/820d8e7250f0d100bbc3dc9dcbcbc0ca12ba0a6b.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:3.265ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle I_{\mathrm {cal} }}" loading="lazy"></span> der für die Vergleichszelle gemessene Strom sind.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Messaufbau">Messaufbau</h3></div>

<p>Für die Beleuchtung sind eine Lichtquelle (<a href="Xenon-Bogenlampe" class="mw-redirect" title="Xenon-Bogenlampe">Xenon-</a> und/oder <a href="Halogenlampe" class="mw-redirect" title="Halogenlampe">Halogenlampe</a>) und ein <a href="Monochromator" title="Monochromator">Monochromator</a> zur Auswahl von Wellenlängenintervallen notwendig. Als Monochromator kommen Filtermonochromatoren oder Gittermonochromatoren in Frage. Das monochromatische Licht wird möglichst homogen auf die zu testende Empfängerfläche geleitet.

</p><p>Die Messung des Signals erfolgt oft mit <a href="Lock-in-Verst%C3%A4rker" title="Lock-in-Verstärker">Lock-in-Verstärkern</a> zur Verbesserung des <a href="Signal-Rausch-Verh%C3%A4ltnis" title="Signal-Rausch-Verhältnis">Signal-Rausch-Verhältnisses</a>; dafür muss das Lichtsignal mit einem <a href="Modulator_(Optik)#Chopper" title="Modulator (Optik)">optischen Chopper</a> periodisch moduliert (gepulst) werden.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Quanteneffizienz_vs._Quantenausbeute">Quanteneffizienz vs. Quantenausbeute</h2></div>

<p>Es gibt zwei Faktoren, die einen quanteninduzierten Prozess in seiner Effizienz begrenzen:

</p>

<ol><li>die Rate der Photonen, die überhaupt wirksam wird (der Rest wird auf andere Weise absorbiert)</li>

<li>der Anteil der Energie des Photons, der übertragen wird (abgesehen von der Multiphotonenabsorption wird nur je ein Photon beteiligt sein): die Energie des emittierten Photons wird um den <a href="Stokes-Shift" class="mw-redirect" title="Stokes-Shift">Stokes-Shift</a> geringer sein als die des eingestrahlten Photons.</li></ol>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Praktische_Bedeutung">Praktische Bedeutung</h2></div>

<p>Die Quantenausbeute ist unter anderem für die Charakterisierung von <a href="Photodiode" title="Photodiode">Photodioden</a>, <a href="Photokathode" title="Photokathode">Photokathoden</a> von <a href="Photozelle" title="Photozelle">Photozellen</a>, <a href="Bildverst%C3%A4rker" title="Bildverstärker">Bildverstärkern</a> und <a href="Photomultiplier" title="Photomultiplier">Photomultipliers</a>, aber auch von <a href="Leuchtstoff" title="Leuchtstoff">Leuchtstoffen</a>, <a href="Faserlaser" title="Faserlaser">Faserlasern</a> und anderen (lichtgepumpten) <a href="Festk%C3%B6rperlaser" title="Festkörperlaser">Festkörperlasern</a> von Bedeutung.

</p><p>Die Quantenausbeute von Photokathoden kann Werte von über 50 % erreichen. Derzeitige Spitzenwerte sind:

</p>

<li><a href="Galliumarsenidphosphid" title="Galliumarsenidphosphid">GaAsP</a> um die 460…540 nm: ca. 50 %</li>

<li><a href="Indiumphosphid" title="Indiumphosphid">InP</a>-InGaAsP knapp über 1000 nm: ca. 1 %</li></ul>

<p>Die Quantenausbeute von einkristallinen Photodioden kann 90 % erreichen; einkristalline Silizium-Photodioden erreichen bei der optimalen Empfangswellenlänge um 900 nm eine spektrale Empfindlichkeit von etwa 0,5 A/W;<sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Solarzellen erreichen diesen Wert meist nicht – sie sind polykristallin oder amorph, auch ist ihre Effizienz auf einen möglichst breiten Bereich im sichtbaren Spektralbereich (Sonnenlicht) optimiert.

</p><p>Es finden sich Quantenausbeuten von zur Analyse verwendeten Fluoreszenzfarbstoffen von 2 bis 42 %, die stark von der verwendeten Lösung abhängen.<sup id="cite_ref-5" class="reference"><a href="#cite_note-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Der Farbstoff Indocarbocyanin weist bei einer Anregungswellenlänge von 678 nm (rot) und einem Fluoreszenz-Maximum bei 703 nm einen Wert von 28 % auf.<sup id="cite_ref-6" class="reference"><a href="#cite_note-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Die Quantenausbeute von zu Beleuchtungszwecken verwendeten Leuchtstoffen (<a href="Leuchtr%C3%B6hre" title="Leuchtröhre">Kaltkathodenfluoreszenzlampen (CCFL)</a>, <a href="Leuchtstofflampe" title="Leuchtstofflampe">Leuchtstofflampen</a>, weiße <a href="Leuchtdiode" title="Leuchtdiode">Leuchtdioden</a>) ist nach verschiedenen Quellen nahe 100 %. Nach <a href="Henning_H%C3%B6ppe" title="Henning Höppe">Henning Höppe</a> gibt es Quantenausbeuten von 70 bis 90 % bei Anregungswellenlängen von 253,65 nm (Quecksilberdampf-Gasentladung) und 450 nm (blaue LED).<sup id="cite_ref-7" class="reference"><a href="#cite_note-7"><span class="cite-bracket">[</span>7<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-Paras_N._Prasad_8-0" class="reference"><a href="#cite_note-Paras_N._Prasad-8"><span class="cite-bracket">[</span>8<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Die Quantenausbeute spielt auch bei der <a href="Photosynthese" title="Photosynthese">Photosynthese</a> und der Produktivität landwirtschaftlicher Kulturen eine Rolle.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Siehe_auch">Siehe auch</h2></div>

<ul><li><a href="Sonnensimulator" title="Sonnensimulator">Sonnensimulator</a></li>

<li><a href="Photovoltaik" title="Photovoltaik">Photovoltaik</a></li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.enargus.de/search/?q=Quantenwirkungsgrad">Quantenwirkungsgrad</a></span>

</li>

International Electrotechnical Commission (IEC): <i>International Electrotechnical Vocabulary.</i> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.electropedia.org/iev/iev.nsf/display?openform&ievref=845-24-035">ref. 845-24-035, photoluminescence quantum yield</a> (abgerufen am 19. Januar 2025).</span>

</li>

<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text"><a href="Eberhard_Breitmaier" title="Eberhard Breitmaier">Eberhard Breitmaier</a>, <a href="G%C3%BCnther_Jung" title="Günther Jung">Günther Jung</a>: <i>Organische Chemie.</i> Georg Thieme Verlag, 2005, ISBN 978-3-135-41505-5, S. 554 (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://books.google.de/books?id=Ld-AGnffxXIC&pg=PA554#v=onepage">eingeschränkte Vorschau</a> in der Google-Buchsuche).</span>

</li>

<li id="cite_note-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-4">↑</a></span> <span class="reference-text">Datenblätter gängiger Photodioden</span>

</li>

<li id="cite_note-5"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-5">↑</a></span> <span class="reference-text"><a href="Cord_Meyer" title="Cord Meyer">Cord Meyer</a>: Fluoreszenzfarbstoffe als Proteinaffinitätssonden und Potentialsonden in HTS-Verfahren, <a href="Dissertation" title="Dissertation">Dissertation</a> an der <a href="Heinrich-Heine-Universit%C3%A4t" class="mw-redirect" title="Heinrich-Heine-Universität">Heinrich-Heine-Universität</a>, Düsseldorf 2004, S. 90. <span class="-print" style="white-space:nowrap"><a href="Deutsche_Nationalbibliothek" title="Deutsche Nationalbibliothek">DNB</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://d-nb.info/973929472">973929472</a></span>.</span>

</li>

<li id="cite_note-6"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-6">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="http://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/volltexte/2002/1935/pdf/05_Grundlagen.pdf"><i>Untersuchung von Membran-DNA Komplexen in äußeren elektrischen Feldern</i></a>, Versuchsgrundlagen Fluoreszenzanalyse, Universität Heidelberg, S. 13 (PDF).</span>

</li>

<li id="cite_note-7"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-7">↑</a></span> <span class="reference-text"><a href="Henning_H%C3%B6ppe" title="Henning Höppe">Henning Alfred Höppe</a>: <i>Optische, magnetische und strukturelle Eigenschaften von Nitridosilicaten, Oxonitridosilicaten und Carbidonitridosilicaten</i>, <a href="Dissertation" title="Dissertation">Dissertation</a> <a href="Ludwig-Maximilians-Universit%C3%A4t_M%C3%BCnchen" title="Ludwig-Maximilians-Universität München">Universität München</a> 2003, S. 77 (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://edoc.ub.uni-muenchen.de/6972/1/Hoeppe_Henning_A.pdf">online - PDF, 328 Seiten, 9,2 MB</a>).</span>

</li>

<li id="cite_note-Paras_N._Prasad-8"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-Paras_N._Prasad_8-0">↑</a></span> <span class="reference-text">Paras N. Prasad: <cite style="font-style:italic">Nanophotonics</cite>. John Wiley & Sons, 2004, ISBN 0-471-67024-3, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>167</span> (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://books.google.de/books?id=wc7l8rBumg0C&pg=PA167#v=onepage">eingeschränkte Vorschau</a> in der Google-Buchsuche).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Quantenausbeute&rft.au=Paras+N.+Prasad&rft.btitle=Nanophotonics&rft.date=2004&rft.genre=book&rft.isbn=0471670243&rft.pages=167&rft.pub=John+Wiley+%26+Sons" style="display:none"> </span></span>

</li>

</ol></div><div><div class="zim-footer">

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