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Grundlagen Laserspektroskopie

 

 Laserspektroskopie

 

LAS - Laser Absorption Spectroscopy

 

TDLAS - Tuneable Diode Laser Spectroscopy

 


LAS oder TDLAS
(zu deutsch: „Absorptionsspektroskopie mittels durchstimmbarer Laserdioden“)

beschreibt ein Verfahren, bei dem anhand der gemessenen Absorption Rückschlüsse auf die Konzentration oder Dichte des zu untersuchenden Gases bzw. der Gasbestandteile getroffen werden können. Aufgrund der Laserdiode(n) als Strahlungsquelle wird die LAS bzw. TDLAS zu den Verfahren der Laserspektroskopie gezählt. TDLAS hat sich als Begriff für den Einsatz von Laserdioden im NIR Bereich durchgesetzt, während LAS etwas allgemeiner auch Lasertechnologien im MIR Bereich wie Distributed-Feedback Laser (DFB), Quantenkaskaden Laser (engl. Quantum Cascade Laser - QCL), External Cavity EC-QCL oder Intercavity Laser (ICL) mit einbezieht. 

 

Die Absorption erfolgt dabei in verschiedenen Spektralbereichen und wird durch Übergänge zwischen verschiedenen Energiezuständen eines Atoms oder Moleküls hervorgerufen. Wird mit Infrarotstrahlung gearbeitet, treten gewöhnlich verschiedene Vibration-Rotations-Schwingungen eines Moleküls auf, die für die Absorption des Lichts verantwortlich sind.

 

Die Emissionswellenlänge der Lichtquelle - meist ein Laser - muss bei diesem Verfahren veränderlich sein. Dies ist bei  durchstimmbaren Laserdioden, z.B. VCELS, QCLs (Quantum Cascadum Laser, dt. Quantenkaskadenlaser), DFBs (Distributed Feedback, dt. Laser mit verteilter Rückkopplung) durch Veränderung des Stromes durch die Laserdiode bzw. durch Veränderung deren Temperatur möglich. Dadurch wird es möglich, ein Absorptionsspektrum des Durchstimmbereichs aufzunehmen, das dann ausgewertet werden kann.

 

Neben der Dichte können bei dem TDLAS auch Rückschlüsse auf den Druck und die Temperatur des Gases anhand der Absorption gezogen werden.

 

Die TDLAS findet heutzutage Anwendung in der Untersuchung von Teilchendichten in Plasmen, in der Umwelttechnik (Bestimmung von Schadstoffkonzentrationen), bei der Bestimmung der Zusammensetzung der Erdatmosphäre sowie in der Medizintechnik.

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