Diplomarbeit Olga Rehband

KAPITEL 1.SPEKTROSKOPIE MIT ULTRADÜNNEN GLASFASERNDas untere Bild zeigt eine ultradünne Glasfaser, deren Durchmesser 500 nmbeträgt.1.2 AbsorbanzWerden Atome oder Moleküle in das evaneszente Feld einer ultradünnenGlasfaser gebracht, so können deren Absorptionseigenschaften gemessen werden.Diese werden von der Absorbanz beschrieben, die sich direkt aus derAbschwächung der Intensität des geführten Lichtes in der Faser ergibt.a)LaserI02r freiIDetektorMoleküleb)l2r FaserMoleküleAbbildung 1.7: Dargestellt sind die sensitiven Flächen für die (a) Freistrahl-Methode, A frei = πr 2 frei und die (b) faserbasierte Methode, A Faser = 2πr Faser l.Für die Spektroskopie von Molekülen oder Atomen kann ebenso ein freierLaserstrahl genutzt werden. In Abb. 1.7 (a) ist schematisch der Aufbaueines Experimentes zur Bestimmung des Absorptionsspektrums eines Adsorbatsauf einer Oberfläche dargestellt. Die ausgesandte Laserintensität I 0tritt senkrecht durch die Oberfläche und wird dahinter von einem Detektorgemessen. Wenn die Frequenz des Lasers mit der Energie eines Übergangsder Moleküle übereinstimmt, so wird Licht absorbiert und der Detektor registrierteine Signaländerung [16]. Jedes Molekül auf der Oberfläche absorbierteinen Anteil des eingestrahlten Lichtes, der dem Verhältnis seines Absorptionsquerschnitteszur Gesamtfläche, die durch den Laserstrahl ausgeleuchtetwird, entspricht. Für eine feste Oberflächenbedeckung ist die Anzahl der ausgeleuchtetenMoleküle proportional zum Querschnitt des Laserstrahles. Diegesamte Absorption durch alle ausgeleuchteten Moleküle ist also unabhängigvon der Größe des Laserquerschnittes.Auf einer Faseroberfläche hingegen hat das Lichtfeld eine sehr kleineeffektive Querschnittsfläche, die ungefähr πrFaser 2 entspricht. Die Moleküleaber entlang der gesamten Taillenlänge l auf der Oberfläche verteilt sind10