Medizinische Physik 3: Medizinische Laserphysik [2004]

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Abb. 14.32. Gain-Guiding im Kristall 14.5 Freie-Elektronen-Laser 14 Lasersysteme 319 14.5.1 <strong>Physik</strong>alisches Prinzip der Freie-Elektronen-Laser Eine eigene Klasse kohärenter Lichtquellen sind die Freie-Elektronen-Laser (FEL). Das ” Medium“ des FEL ist ein Strahl relativistischer Elektronen eines Beschleunigers, der ein transversales, periodisches Magnetfeld eines sog. Undulators durchläuft (Abb. 14.33). Durch die beschleunigte Bewegung der Elektronen werden Photonen emittiert. Eine Resonanzbedingung, die die Elektronenenergie E0 = γ · m0c 2 ,dieStärke des Magnetfeldes B0 und dessen Abb. 14.33. Prinzip eines FEL
320 J. Bille Periodizität λu enthält, definiert die Wellenlänge der emittierten Strahlung: λ = λu 2γ2 � 1+ K2 � . (14.14) 2 Dabei ist der Undulatorparameter K ∼ λu · B0. Das Spektrum der spontan emittierten Strahlung wird mit der Anzahl N der Undulatorperioden um 1/N eingeengt. Durch einen Resonator kann das emittierte Licht wieder in den Undulator zurückgekoppelt werden. Das ” Lasen“ des Lichtfeldes folgt allerdings noch nicht aus der eben zitierten Resonanzbedingung, sondern es muss die sehr komplizierte Beschreibung des statischen Magnetfeldes sowie das Feld der stehenden Welle im Resonator in Wechselwirkung mit den relativistischen Elektronenpaketen berücksichtigt werden. Die herausragende Eigenschaft von FEL ist die Möglichkeit der kontinuierlichen Durchstimmung von λ durch Variation von λu und der Elektronenenergie γ. So decken die bis 1997 realisierten 31 FEL einen Wellenlängenbereich von 230 nm bis 10 mm ab. Zudem können FEL auch mit extrem hohen Leistungsdichten im Resonator betrieben werden, da kein solides Medium mit einer unvermeidlichen Zerstörschwelle vorliegt. Weitergehende Informationen zu FEL finden sich in der umfangreichen Literatur, z.B. in [3, 5]. 14.5.2 Die Freie-Elektronen-Laser FELIX und S-DALINAC Im Folgenden werden die FEL FELIX in Nieuwegen/Niederlande sowie S- DALINAC in Darmstadt, der als erster deutscher FEL 1996 angeschwungen ist, beispielhaft vorgestellt [11]. Die beiden FEL können im Bereich von 6–7 µm operieren, unterscheiden sich aber stark in der Pulsstruktur (Tabelle 14.13). Der 1991 fertiggestellte Beschleuniger für den S-DALINAC wird hauptsächlich für kernphysikalische Forschung eingesetzt. Der Elektronenstrahl des S-DALINAC kann kontinuierlich mit der Beschleunigungsfrequenz von 3 GHz betrieben werden, sodass als Konsequenz auch ein cw-Photonenstrahl mit Pikosekundensubstruktur erzeugt werden kann (Abb. 14.34). Tabelle 14.13. Vergleich der FEL-Parameter FELIX DALINAC λ 6,4–6,7 µm 7µm τMak 10 µs 1–8 ms τMik ps ps frep 8Hz 31Hz
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Professor Dr. Josef Bille Universit
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VI Vorwort dargestellt. Des weitere
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Inhaltsverzeichnis 1 Das visuelle S
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Inhaltsverzeichnis XI 4.1.3 Räumli
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Inhaltsverzeichnis XIII 9.3.1 Grund
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Inhaltsverzeichnis XV 14.5.2 Die Fr
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Inhaltsverzeichnis XVII 19.4 In Erp
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XX Mitarbeiter Dr.R.Müller Axaron
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2 J.F. Bille et al. die Linse. Sie
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4 J.F. Bille et al. Tabelle 1.1. Pa
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6 J.F. Bille et al. Abb. 1.5. (a) D
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8 J.F. Bille et al. Dies beeinfluß
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10 J.F. Bille et al. Abb. 1.10. Lon
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12 J.F. Bille et al. 1.3 Optische Q
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14 J.F. Bille et al. Abb. 1.14. Mod
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16 J.F. Bille et al. Tabelle 1.2. E
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18 J.F. Bille et al. diale Strecke.
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20 J.F. Bille et al. Abb. 1.19. Das
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22 J.F. Bille et al. Sehqualität.
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24 J.F. Bille et al. Hartmann-Shack
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26 J.F. Bille et al. Zernike-Koeffi
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28 J.F. Bille et al. 1.6 Wellenfron
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30 J.F. Bille et al. Verdampfung ab
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32 J.F. Bille et al. vorgegebenen C
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34 J.F. Bille et al. Abb. 1.33. Zie
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36 J.F. Bille et al. Abb. 1.36. Aus
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38 J.F. Bille et al. Literatur 1. B
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40 M. Niemz Abb. 2.1. Transmission
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42 M. Niemz Abb. 2.2. Optische Abbi
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44 M. Niemz 2.3 Beschichtungen, Spi
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46 M. Niemz Abb. 2.7. Prinzip des A
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48 M. Niemz wobei no, nao für den
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50 M. Niemz 2.6.3 Photomultiplier I
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3 Beugungsoptik R. Müller und T. F
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3 Beugungsoptik 55 Die Beobachtungs
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3 Beugungsoptik 57 ma schmaler. Ist
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Abb. 3.7. Zum Neigungsfaktor. Nach
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3 Beugungsoptik 61 Beim Einfall ein
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Abb. 3.9. Die kreisförmige Blende.
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3 Beugungsoptik 65 Abb. 3.11. Radia
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Abb. 3.12. Verschiedene Auflösungs
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Das Beugungsintegral wird dann zu E
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3 Beugungsoptik 71 venparameter w g
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74 R. Grimm Anwendungen große Bede
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76 R. Grimm Die Kohärenzzeit ist d
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78 R. Grimm dehnung d findet man an
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80 R. Grimm wird Rayleigh-Länge ge
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84 R. Grimm 4.3.2 Klassisches Oszil
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86 R. Grimm man die quantenmechanis
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5 Nichtlineare Optik und kurze Lase
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Amplitudenspektrum Frequenzbereich
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5.2.2 Dämpfung und Verstärkung 5
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Kupfer- Block Nd:YVO Microchip Lase
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112 T. Dreier Abb. 6.1. Potentialku
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114 T. Dreier Abb. 6.2. Zweiniveaum
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116 T. Dreier Abb. 6.3. LIF-Anregun
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118 T. Dreier Abb. 6.5. Elektronisc
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120 T. Dreier Abb. 6.7. Molekulare
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122 T. Dreier Probe zurücklegt, is
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124 T. Dreier Komponenten senkrecht
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7 Nichtlineare Laserspektroskopieme
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7.2.1 DFWM 7 Nichtlineare Laserspek
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8 Konfokale Mikroskopie in der Geno
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Danksagung 8 Konfokale Mikroskopie
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180 S.W. Hell Was bedeutet nun Aufl
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182 S.W. Hell nicht ersetzen kann.
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184 S.W. Hell Abb. 9.2. Punktabbild
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186 S.W. Hell Punktabbildungsfunkti
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188 S.W. Hell und damit die erzeugt
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190 S.W. Hell die Anregung in den S
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192 S.W. Hell λ/(4c) =π/(2ω) ≈
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194 S.W. Hell ξ =6,25 × 10 4 , so
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196 S.W. Hell 9.2.4 Limitierende Ef
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198 S.W. Hell oder Probenzerstörun
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200 S.W. Hell Abb. 9.6. Zweiphotone
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202 S.W. Hell 9.2.7 Auflösung der
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204 S.W. Hell Abb. 9.9. Die gerechn
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206 S.W. Hell Abb. 9.10. Optische A
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208 S.W. Hell 9.3.2 Multiphotonen-4
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210 S.W. Hell Es gibt noch eine wei
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212 S.W. Hell hier nur am Rande bem
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214 S.W. Hell mikroskopie. In Kombi
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216 M. Hausmann 10.1 Historie Das e
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218 M. Hausmann Abb. 10.1. Prinzip
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220 M. Hausmann Während reine Anal
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222 M. Hausmann Abb. 10.3. Divergen
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224 M. Hausmann Aufgrund dieser ein
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226 M. Hausmann (r = Abstand von Ro
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228 M. Hausmann Sei ξ = 2πa λ un
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230 M. Hausmann 10.4 Fluoreszenzmar
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232 M. Hausmann tentials hier einge
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234 M. Hausmann Tröpfchenabriss) d
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236 M. Hausmann 34. Van Dilla MA, D
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238 H. Tiziani a b c Abb. 11.1. (a)
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240 H. Tiziani Abb. 11.3. Prinzip d
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242 H. Tiziani Für die Breite ∆y
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244 H. Tiziani Demnach wird das Bil
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246 H. Tiziani Abb. 11.5. Aufbau ei
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248 H. Tiziani ist ein höhenkodier
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250 H. Tiziani Objektwelle: U0(x) =
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252 H. Tiziani Hauptvorteile der ho
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254 H. Tiziani Abb. 12.2. Holograph
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13 Optische Interferometrie H. Tizi
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13.1.2 Räumliche Kohärenz 13 Opti
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13 Optische Interferometrie 261 Die
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13 Optische Interferometrie 263 Nac
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13 Optische Interferometrie 265 Gas
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13.3.1 Phasenschiebeverfahren 13 Op
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Seite 290 und 291: 14 Lasersysteme J. Bille 14.1 Gasla
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Seite 312 und 313: 14 Lasersysteme 301 Halbleiter- ode
Seite 314 und 315: 14 Lasersysteme 303 zeigt eine Übe
Seite 316 und 317: 14.4 Ultrakurzpulslaser 14.4.1 Piko
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Seite 362 und 363: Abb. 16.7. Prinzipieler Aufbau eine
Seite 368 und 369: Abb. 16.12. Prinzip der internen Sk
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370 C. Rumpf Abb. 17.4. Rechts: Fer
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372 C. Rumpf Abb. 17.6. Faserapplik
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374 C. Rumpf Abb. 17.9. Temperatur
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376 C. Rumpf Abb. 17.11. Röntgenau
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378 C. Rumpf Abb. 17.14. Experiment
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380 C. Rumpf Abb. 17.16. Kryomikrot
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382 C. Rumpf Abb. 17.18. Schnitt na
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384 C. Rumpf • die Temperaturabh
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386 C. Rumpf Unter der Annahme eine
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388 C. Rumpf 15. Helfmann J (1992)
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18 Stereotaktische Laserneurochirur
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Abb. 18.2. Prototyp der stereotakti
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18.3 Diagnosesysteme 18 Stereotakti
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Abb. 18.16. Oligo-Channel Spectrum
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Abb. 18.19. Aufbau eines Closed-Loo
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414 T. Pioch So ” schneidet“ be
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416 T. Pioch ist für das Pulpagewe
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418 T. Pioch 19.3.4 Photodisruptive
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420 T. Pioch Abb. 19.2. Oben: Raste
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20 Lasersicherheit Gerätetechnik 4
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