Quantum Efficiency (QE)
Die Quantum Efficiency (QE) – auf Deutsch: Quanteneffizienz – ist ein Maß dafür, wie effizient ein Bildsensor (z. B. CMOS oder CCD) eintreffende Photonen in ein elektrisches Signal umwandelt. Sie gibt an, wie viele der auftreffenden Lichtquanten tatsächlich registriert werden – also zur Bildinformation beitragen – und wird in Prozent angegeben.
Beispiel: Hat ein Sensor eine QE von 80 % bei 656 nm (Hα-Linie), bedeutet das, dass von 100 auftreffenden Photonen 80 ein elektrisches Signal erzeugen. Die restlichen 20 gehen verloren – z. B. durch Reflexion, Absorption oder Streuung im Substrat.
Die Quantum Efficiency ist somit eine der wichtigsten Kenngrößen für die lichtempfindliche Leistung einer Kamera in der Astrofotografie – insbesondere bei Schmalbandaufnahmen, lichtschwachen Deep-Sky-Objekten und Langzeitbelichtungen.
Warum ist QE in der Astrofotografie so wichtig?
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Höhere QE bedeutet: Mehr Lichtausbeute, weniger Belichtungszeit nötig
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Reduziert den Signalverlust bei schwachen Objekten
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Verbessert das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) deutlich
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Besonders entscheidend bei Schmalbandfiltern, z. B. Hα, OIII, SII
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Direkt verantwortlich für die Effizienz einer Aufnahme bei identischer Optik
Formel zur Berechnung des erzeugten Signals
Elektronen=Photonen×QE100\text{Elektronen} = \text{Photonen} \times \frac{\text{QE}}{100}
Rechenbeispiel:
Ein Sensor mit QE = 75 % bei 500 nm erhält 10.000 Photonen:
10.000×0,75=7.500 Elektronen (Signal)10.000 \times 0{,}75 = 7.500 \text{ Elektronen (Signal)}
Ein Sensor mit QE = 35 % würde hier nur 3.500 Elektronen generieren – bei gleichem Licht, gleichem Setup, gleicher Belichtung.
Vergleichstabelle: QE-Werte gängiger Astrokameras
| Kamera-Modell | Sensor | Peak-QE (%) | Typ | Besonderheit |
|---|---|---|---|---|
| ZWO ASI2600MM Pro | Sony IMX571 | ~91 % | CMOS (mono) | Sehr hohe QE, ideal für Schmalband |
| QHY600M | Sony IMX455 | ~87 % | CMOS (mono) | Vollformat, große Fläche |
| ASI533MC Pro | Sony IMX533 | ~80 % | CMOS (color) | OSC, hoher QE für Farbsensor |
| ASI294MM Pro | Sony IMX294 | ~76 % | CMOS (mono) | Sehr empfindlich bei Hα |
| Canon EOS 6D (unmod.) | Fullframe CMOS | ~38–42 % | DSLR | Vergleichsweise geringe QE |
| KAF-8300 (CCD) | Kodak CCD | ~60 % | CCD | Beliebt bei monochromem Setup |
Bullet Points: Was beeinflusst die QE?
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Wellenlänge des Lichts (nm) – Sensoren sind nicht bei allen Farben gleich effizient
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Monochrom vs. Farbsensor – Farbsensoren haben durch Bayer-Matrix geringere QE
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Sensorarchitektur (Back-Illuminated, BSI) – BSI-Sensoren bieten höhere QE
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Vergütung & AR-Beschichtungen – beeinflussen Reflexionsverluste
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Sensoralter & Staubpartikel – können die QE langfristig verringern
FAQ – Häufige Fragen
Ist eine höhere QE immer besser?
Ja – besonders bei schwachen Deep-Sky-Objekten oder bei Schmalbandfiltern. Höhere QE bedeutet höhere Lichtausbeute und besseres SNR.
Warum haben Monochrom-Kameras höhere QE?
Weil sie keine Farbfiltermatrix haben. Jeder Pixel ist voll lichtempfindlich, statt nur für eine bestimmte Farbe.
Was bedeutet „peak QE“?
Das ist die maximale Effizienz bei einer bestimmten Wellenlänge – z. B. 91 % bei 550 nm. Außerhalb dieses Bereichs sinkt die Effizienz.
Wie wichtig ist QE bei RGB-Fotografie?
Auch hier relevant – da du für die gleiche Signalstärke bei niedriger QE länger belichten musst.
Spielt die QE bei Planetenfotografie eine Rolle?
Eher untergeordnet, da dort mit kurzen Belichtungen gearbeitet wird. Dort zählt eher Framerate und Dynamik.
Fazit
Die Quantum Efficiency (QE) ist der Schlüssel zur Beurteilung der Lichtempfindlichkeit eines Bildsensors – und damit direkt entscheidend für die Leistungsfähigkeit deiner Astrokamera. Gerade in der Deep-Sky- oder Schmalband-Astrofotografie macht eine hohe QE den Unterschied zwischen einem verrauschten Stack und einer detailreichen, tiefen Aufnahme. Moderne Monochrom-CMOS-Sensoren bieten heute QE-Werte von über 85 % – ein Quantensprung gegenüber früheren CCDs oder unmodifizierten DSLRs.