Medizinische Physik 3: Medizinische Laserphysik [2004]

112 T. Dreier
Abb. 6.1. Potentialkurven für die wichtigsten elektronischen Übergänge im OH-
Radikal. Anregung in verschiedene Schwingungsniveaus des elektronischen A- 2 Σ-
Zustands durch Absorption von UV-Strahlung aus dem elektronischen Grundzustand
X 2 Π bei 308 bzw. 278 nm (gerade Pfeile) und nachfolgende Emission von
Photonen (gewellte Pfeile)
Deshalb ist im Allgemeinen die ausgesendete Fluoreszenzstrahlung zu längeren
Wellenlängen gegenüber der Anregungsstrahlung verschoben ( ” Stokes-
Shift“). Wenn das Molekül nach Emission in andere Schwingungs-Rotations-
Zustände übergeht als demjenigen, aus dem heraus es angeregt wurde, wird
die ausgesendete Fluoreszenzstrahlung schwächer. Absorptionsquerschnitte
sind ein quantitatives Maß für die Wahrscheinlichkeit, dass ein Photon vom
Molekül absorbiert wird. Als solches sind sie wesentlich größer als z.B. Raman-
Streuquerschnitte. Deshalb ist die Empfindlichkeit der LIF zum Nachweis
geringer Konzentrationen um viele Größenordnungen höher als die der spontanen
Raman-Streuung, selbst wenn man für letztere häufig Laserstrahlung
mit wesentlich höherer Intensität als bei der LIF einsetzt.
Folgende Überlegungen sollten bei der Ausführung eines LIF-Experiments
berücksichtigt werden:
• Absorptions- und Emissionsspektrum müssen bekannt sein, denn man
muss einerseits Laserstrahlung in dem entsprechenden Wellenlängenbereich
für die Anregung bereitstellen, andererseits auch das vom Molekül
emittierte Fluoreszenzlicht durch ein geeignetes optisches Filter vor dem
Detektor von störendem Streulicht anderer Lichtquellen befreien (Tabelle
6.1).
• Das Molekül sollte im angeregten Zustand für einen Fluoreszenznachweis
nicht durch weitere Zerfallsprozesse wie etwa Dissoziation oder Ionisation
noch mehr zur Verfügung stehen.
• Die Strahlungslebensdauer muß bekannt sein: je kürzer sie ist, desto
besser! Die Wahrscheinlichkeit der Emission von Photonen aus dem an-