Techniklexikon

Mehr-Photonen-Spektroskopie

eine Methode der Laserspektroskopie, bei der die Anregung eines Teilchens durch gleichzeitige Absorption zweier oder mehrerer Photonen geschieht. Die mehrstufige Anregung vom Ausgangszustand |añ in den Endzustand |zñ kann dabei über virtuelle (v) oder reale (resonante, |kñ) Zwischenzustände geschehen. Der wesentliche Unterschied dabei liegt in dem bei resonanten Zwischenzuständen um viele Grössenordnungen höheren Wirkungsquerschnitt für die Absorption und den damit wesentlich höheren Nachweis-Effizienzen. Virtuelle Zustände benutzt man primär dann, wenn keine geeigneten resonanten Zwischenzustände existieren, z.B. wenn eine Zwei-Photonen-Anregung mit nur einem Laser, also mit zwei Photonen gleicher Energie, durchgeführt werden soll, aber in der Mitte auf der Energieskala zwischen Anfangs- und Endzustand kein realer Zustand existiert.

Das wohl grösste Potential der Mehr-Photonen-Spektroskopie liegt in der Kombination mit anderen Methoden, z.B. der Resonanzionisationsspektroskopie, zu höchst-selektiven Elementen- und Isotopen-Nachweisen in der analytischen Spektroskopie. Beim Einsatz extrem schmalbandiger und frequenzstabilisierter Dauerstrichlaser ist es möglich, die Nachweis-Selektivität gegenüber der Ein-Photonen-Spektroskopie mit jedem resonanten Anregungsschritt um Grössenordnungen zu steigern (bis über 10¹⁰). Ebenfalls bedeutsam für eine hohe Selektivität ist auch die Möglichkeit der Ausschaltung der Doppler-Verbreiterung einer Verallgemeinerung der dopplerfreien Zwei-Photonen-Spektroskopie auf zwei oder mehr Photonen.

Der grösste Nachteil der Mehr-Photonen-Spektroskopie liegt im deutlich erhöhten experimentellen Aufwand. Ausser dem gleichzeitigen Betrieb von u.U. mehr als drei aufeinander abgestimmten Lasern, werden speziell bei der dopplerfreien Methode auch höchste Anforderungen an die Anregungsgeometrie gestellt.