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photoakustische Spektroskopie

Laserphysik und -technikBiophysik, optoakustische Spektroskopie, Verfahren zur Untersuchung von Gasen mit Verunreinigungen bzw. der Oberflächen kondensierter Phasen (Flüssigkeiten, Gele, Festkörper). Bei Einstrahlung von moduliertem (Laser-)Licht treten bei Absorption periodische Erwärmungen bzw. periodische Dichteschwankungen auf, welche mit einem empfindlichen Mikrophon aufgezeichnet werden können. Mit dieser Methode können Gasverunreinigungen bis zur Grössenordnung von 10-9 Molekülanteilen bestimmt werden.

Im Beispiel der Untersuchung von Gasen wird ein Teil der Moleküle des Gases, das nachgewiesen werden soll, durch Absorption von Photonen eines Lasers in einen angeregten Zustand gebracht. Bei Stössen mit anderen Molekülen wird diese Energie abgegeben und in kinetische Energie (Translations-, Rotations- und Schwingungsenergie) umgesetzt, was gleichbedeutend mit einer Temperaturerhöhung innerhalb des Gases und - bei konstanter Dichte in der Zelle - einem Druckanstieg ist. Wird der Laserstrahl nun periodisch mit einer bestimmten Frequenz unterbrochen, ist auch diese Druckschwankung periodisch und kann mit einem empfindlichen Mikrophon in der Zelle nachgewiesen werden. Bei einem kontinuierlichen Durchstimmen der Wellenlänge des eingestrahlten Laserlichtes über die Resonanz des angeregten Moleküls erhält man am Mikrophon ein Ausgangssignal, das proportional zur absorbierten Energie aus dem Laserstrahl ist.

 

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