Dissertation

80 4.5. Optimierung der Messkonfiguration
4.5. Optimierung der Messkonfiguration
Durch die Anwesenheit eines Partikels wird das dreidimensionale Lichtfeld hinter
einem Gitter beeinflusst. Wird ein Detektor in einer Selbstabbildungsebene platziert,
beispielsweise in einem oder in mehreren dunklen Streifen, so bestimmt die
Position des Partikels im dreidimensionalen Raum und der Parameter g ∗ , der den
Partikelradius und die Gitterperiode ins Verhältnis setzt, die Stärke des Signals.
Bild 4.30 zeigt die dreidimensionale Lichtverteilung die mit dem Algorithmus aus
Kapitel 4.3 berechnet wurde. In (a) ist noch kein Partikel vorhanden, Talbotteppich
und Selbstabbildung sind unverändert. In (b), (c) und (d) wandert ein
Partikel entlang der optischen Achse. Bei (d) ist zu erkennen, dass Licht in den
dunklen Streifen der Selbstabbildung gelangt. Das ist das am Partikel gebeugte
Licht, das zur Partikelcharakterisierung ausgenutzt werden soll.
(a)
(c)
ohne
Partikel
Talbotteppich
Selbstabbildung
(b)
(d)
mit
Partikel
Licht im
dunklen
Streifen
Bild 4.30.: Dreidimensionale Lichtverteilung. (a) Ohne Partikel, (b), (c) und (d)
mit Partikel auf der optischen Achse.
Ein Talbotinterferometer wird normalerweise mit einem zweiten Gitter aufgebaut,
das in einer Selbstabbildungsebene des ersten Gitters positioniert wird,
so dass das Licht der hellen Streifen geblockt wird (vgl. Kapitel 4.1.6). Dann
kann ein flächiger Detektionsbereich einer bestimmten Größe ausgelesen werden.
Eigentlich werden nur die dunklen Streifen ausgelesen, da die hellen durch die
undurchsichtigen Bereiche des zweiten Gitters abgedeckt werden. Je nach Gitterperiode
füllt eine bestimmte Anzahl an dunklen Streifen die Detektionsebene.
Bewegt sich das Partikel genau senkrecht zu den Streifen, so erfährt der erste
Streifen ein bestimmtes Signal. Der nächste Streifen erfährt das gleiche Signal
eine Periode später und so weiter. Das Gesamtsignal ist also die Summe der Einzelstreifen.
Daher wird im Folgenden zunächst ein Streifendetektor betrachtet,
der nur den Bereich eines dunklen Streifens in der Selbstabbildungsebene abdeckt.
Das durch die Partikelbeugung in diesen Streifen einfallende Licht wird
detektiert.