Dreidimensionale konfokale Absorptionsmessungen zur räumlichen ...

2. Theorie
mit Nfl = Anzahl der Fluoreszenzphotonen und Nabs = Anzahl der absorbierten Photonen
Daraus ergibt sich eine wirkliche Lebensdauer τ1 nach
τ1 = ηfl ∗ τ0
(2.5)
Bei Anwesenheit eines äußeren Strahlungsfeldes geeigneter Wellenlänge ergeben sich noch
weitere Wege, um die Moleküle aus diesem Zustand zu entfernen.
Weg D: Durch stimulierte Emission kann das Molekül ebenfalls auf direktem Weg
(mit Hilfe eines 2. Photons) wieder zurück in den Grundzustand überwechseln. Die
maßgebliche Größe für diesen Prozess ist εSE 1 . Der Koeffizient εSE lässt sich aus dem
Photonenspektrum der Fluoreszenz bestimmen nach [23]:
εSE(λ) = 1
τ0
∗
F (λ) ∗ λ 4 ∗ NL
8 ∗ π ∗ n 2 ∗ c 0 ∗ ln(10)
(2.6)
mit NL = Avogadro-Konstante
Weg E: Durch einen weiteren Absorptionsprozess kann das Molekül in einen höheren
Zustand angehoben werden. Die bestimmende Größe für diesen weiteren Absorptionsprozess
ist der Extinktionskoeffizient ε1.
Um die Wege D und E messtechnisch zu erfassen, ist eine weitere Messlichtquelle
nötig.
Moleküle im ersten elektronisch angeregten Triplettzustand T1
Moleküle in diesem Zustand sind erst einmal gefangen, da die Relaxation in den
elektronischen Grundzustand ebenfalls spinverboten ist. Bei normalen Bedingungen relaxiert
das Molekül dann letztendlich doch noch über einen Weg, der dem Intersystem
Crossing entspricht. Es ergibt sich daraus eine Lebensdauer τT . Der strahlende
Übergang kann ebenfalls beobachtet werden [24]. Dazu muss bei dem hier exemplarisch
beschriebenen Farbstoff aber die Temperatur stark abgesenkt werden, um den bei
Raumtemperatur weitaus effektiveren Weg der Schwingungsrelaxation über intermolekulare
Prozesse zu unterdrücken. An dieser Stelle soll aber nicht verschwiegen werden, dass
andere Farbstoffklassen als bei dem hier beschriebenen Modell-Farbstoff, sog. Phosphoreszenzemitter,
aus diesem Zustand ihre stärkste Emission zeigen. Weiterhin können die
Moleküle in einen höheren Triplettzustand angeregt werden. Da dieser Übergang wieder
“erlaubt” ist, ergibt sich daraus auch ein Extinktionskoeffizient εT , welcher durchaus in
der Größenordnung des Extinktionskoeffizienten der Absorption aus dem elektronischen
Grundzustand liegt.
Weiterhin können die Moleküle in diesem Zustand von Ihrer Umgebung beeinflußt werden.
Hier kommt die Sonderstellung des Sauerstoffes zum Tragen. Die Triplett-Natur des
1 Analog der Größe ε0, die die Absorption aus dem Grundzustand bestimmt, lässt sich für diesen
Vorgang ebenfalls ein Koeffizient der stimulierten Emission εSE angeben.
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