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92 KAPITEL 4. FLUORESZENZSPEKTROSKOPIE
Abbildung 4.4: Aufbau für cavity Ring-Down Spektroskopie (links) und entsprechende
Abklingkurven und daraus gewonnenes Absorptionsprofil für die
OH a-X (0,0) P1(15)-Linie [Scho03]
Resonator hoher Güte geleitet, der die zu untersuchende Substanz enthält. Man detektiert
die transmittierte Intensität hinter dem Resonator. Aufgrund der hohen Reflexivität der Resonatorspiegel,
läuft das Licht vielfach hin und her und man beobachetet eine exponentielle
Abnahme der Lichtintensität mit Zeitconstante τCRD. Im Falle eines leeren Resonators hängt
τCRD nur von der Reflexivität R der Spiegel, ihrem Abstand d und zusätzlichen Verlustfaktoren
L ab (z.B. Beugung, Rayleigh Streuung, nicht perfekte Spiegeloberflächen). Ist eine
absorbierende Substanz eingebracht, hängt τCRD zusätzlich von der Länge der Probe l und
der Absorption κ(ω) ab. Diese zusätzliche Absorption reduziert die Zeitkonstante der Abklingkurve:
τCRD =
d
c(1 − R + L + l + κ(ω)
(4.12)
Indem man die Zeitkonstanten für verschiedene Lichtfrequenzen mißt, erhält man ein Absorptionsspektrum
(Abbildung 4.4). Der vielfache Durchlauf durch den externen Resonator
erhöht die effektive Weglänge auf einige Kilometer. Im Gegensatz zu gewöhnlichen ’ Multi-
Pass-Zellen‘worin das Licht unter einem kleinen Winkel zu den Endspiegeln läuft, findet hier
die Absorption auf einer einzigen Linie statt. Hochsensitive quantitative Messungen wurden an
vielen Substanzen und Radikalen demonstriert, insbesondere an HCO, CH3, CN, C2, OH, ...
mit Detektionslimits im ppb oder sogar ppt Bereich.