Benutzer:Amtiss/Untergrund (Physik)
In der Physik bezeichnet man mit Untergrund (im Englischen wird das Wort background, also „Hintergrund“ genutzt) den Teil der Messdaten, der für alle gleichartigen Messwerte (zum Beispiel für alle Winkel einer Streuungsmessung oder alle Zeitpunkte bei einer veränderlichen Größe) nahezu gleich bleibt und in der Regel den uninteressanten Teil der Messung darstellt. Auch begrenzt der Untergrund die mögliche Genauigkeit einer Messung: Wenn das gesuchte Signal kleiner ist als der Untergrund, kann die Signifikanz des Messwert so gering sein, dass dieser auch durch Zufall oder Schwankungen des Untergrunds entstanden sein könnte. Der Experimentator kann also nicht mit Sicherheit sagen, was die Ursache des Messwerts ist. Einen Untergrund erhält man demnach bei Messungen mit statistisch vielen Werten, was v.a. bei Strahlungsmessungen der Fall ist.
Einen konstanten Untergrund kann man abziehen, begrenzend ist sein Rauschen. Ein quantitatives Beispiel: Ein Photomultiplier mit Diskriminator und Multichannel Analyser zählt weniger als einen Impuls pro Sekunde beim Blick in eine dunkle, evakuierte Reaktionskammer. Nach Einschalten einer speziellen Lichtquelle erhöht sich die Zählrate durch Streulicht sprunghaft und stabilisiert sich auf 1000/s. Befüllen der Kammer mit dem Trägergas Argon erhöht den Untergrund proportional zum Druck, siehe Rayleigh-Streuung, auf 10000/s bei 100 mbar. Blitzlichtphotolyse von in Spuren zugegebenem Wasserdampf erzeugt Hydroxyl-Radikale – nur wenige Milliarden, die aber kurzzeitig das Signal verdoppeln, da sie das spezielle Licht sehr effektiv streuen (Resonanzfluoreszenz, siehe Fluoreszenz). Das Verschwinden der OH-Radikale in Sekundenbruchteilen durch Reaktion mit einer im Überschuss zudosierten Chemikalie interessiert den Reaktionskinetiker. Wie viele Photoelektronen muss von OH gestreutes Licht im Detektor freisetzen, um eine stark verringerte OH-Konzentration bestimmen zu können? Bei einer effektiven Messzeit von 0,5 Sekunden (durch Wiederholung) trägt der Untergrund 5000 Zählimpulse bei, im Mittel. Die tatsächliche Zahl ist eine Poisson-verteilte Zufallsvariable mit einer Unsicherheit von . Bei einer Zählrate von 100 Impulsen/0,5 s = 200/s = 2 % des Anfangswertes verschwindet also das OH-Signal im Rauschen.
Ursachen: Nichtideale Reflexion/Streuung (Rauigkeit,etc), Messgerät. mehr?
Im Fall von kosmischer Hintergrundstrahlung und kosmischer (Teilchen-)Strahlung, die auch einen "Untergrund" in verschiedensten Messung erzeugen, spricht man z. T. auch von Untergrund, auch wenn es sich hierbei um konkrete benennbare Quellen handelt. (Todo: so oder ganz anders, z.B. "Spezialfälle sind...")
Siehe auch: Rauschen (Physik), Signal-Rausch-Verhältnis, Offset [[Kategorie:Messdatenerfassung|!]] [[Kategorie:Metrologie]]