Medizinische Physik 3: Medizinische Laserphysik [2004]

118 T. Dreier
Abb. 6.5. Elektronische Übergänge beim Natriumatom [3]
gene Niveau ausführt. Dies gilt für einen nicht durch Doppler- oder Druckverbreiterung
gestörten Übergang. Der integrale Absorptionskoeffizient trägt
der Tatsache Rechnung, dass der Übergang eine endliche Linienbreite besitzt,
also für eine gewisse Frequenzbreite eine veränderte Absorptionswahrscheinlichkeit
vorherrscht. Er ist eine Konstante für den betreffenden Übergang und
kann durch die Einstein-Koeffizienten ausgedrückt werden:
�
αikdω = �ωik
c BikNi . (6.10)
Für den integralen Absorptionsquerschnitt ergibt sich dann mit
Bik = πe2
2mε0�ω fik , (6.11)
�
σtot = σikdν = hν
c Bν ik = �ω
2πc Bω ik . (6.12)
6.2.2 Absorptionsspektroskopie mit Lasern
Zunächst sei ein Vergleich experimenteller Methoden bei Verwendung einer
inkohärenten Lichtquelle (Lampe) bzw. eines Lasers angestellt. Vorteile des
Lasers:
• Wegen der hohen Monochromasie des Lasers ist keine Lichtzerlegung
nötig, d.h., die gesamte Intensität der Laseremission, die allein schon
durch die starke Bündelung des Laserstrahls gegenüber einer Lampe
sehr viel größer ist, kann verwendet werden. Allerdings muss zur Aufnahme
eines Spektrums die Laserstrahlung in ihrer Wellenlänge verändert
( ” abgestimmt“) werden können (vgl. auch Abb. 6.6).
• Da beim Laser höhere Lichtintensitäten I vorliegen als bei einer Lampe,
ist das Detektorrauschen vergleichsweise klein, so dass man kleinere Absorptionen
(kleinere ∆I/I) messen kann.