Dreidimensionale konfokale Absorptionsmessungen zur räumlichen ...

2. Theorie
Sauerstoff-Moleküls ermöglicht es, dass die Energie auf dieses Molekül übertragen werden
kann und es dadurch zu einer Verkürzung der Lebensdauer im T1-Zustand kommt.
Eingehende Untersuchungen zu diesem Wechselspiel findet man in [25].
Photozerstörungen
Durch Photozerstörung der angeregten Moleküle ergibt sich noch ein weiterer Reaktionskanal,
in dem die Moleküle die Anregungsenergie abgeben können. Dabei relaxieren
sie nicht wieder zurück in den elektronischen Grundzustand, sondern reagieren zu Folgeprodukten
ab. Die zuvor absorbierte Energie dient dabei als Aktivierungsenergie dieser
Reaktionen. Maßgeblich wird die Photostabilität eines Farbstoffes davon beeinflusst,
wie oft er im statistischen Mittel einen Anregungs-/Relaxationszyklus durchlaufen kann,
bevor er letztendlich durch diese Photoreaktionen zerstört wird. Für Rhodamine liegt
die durchschnittliche Anzahl von Anregungsprozessen im Bereich von 10 5 Zyklen, bevor
sie irreversibel zerstört werden [28].
2.2. Beschreibung des Grundkonzeptes
Bei dem hier vorgestellten Verfahren zur Bildaufnahme handelt es sich um ein Modulationstransfer-Verfahren.
Dabei wird ein mit der Frequenz ωa in seiner Amplitude modulierten
und fokussierten Laserstrahl der Wellenlänge λa (hier als Anregungslaser bezeichnet)
die zu untersuchende Probe beleuchtet. Die Wellenlänge dieses Lasers ist auf
die Absorptionseigenschaften der zu untersuchenden Probe abgestimmt und sollte im
Bereich der Hauptabsorptionsbande des zu untersuchenden Farbstoffes oder Absorbers
liegen.
Diese Bestrahlung bewirkt innerhalb der Probe aufgrund der Modulation eine oszillierende
Besetzung angeregter Molekülzustände. Die zeitliche Abfolge dieser Besetzung
folgt dabei der eingestrahlten Modulationsfrequenz ωa. Das Maß der Besetzung dieser
transienten Zustände ist aber von der räumlichen Intensitätsverteilung des Anregungslaserfokus
abhängig.
Diese räumlich inhomogene Besetzung angeregter Molekülzustände innerhalb der Probe
bewirkt in der Regel auch eine Veränderung der Transmissionseigenschaften der Probe,
die aufgrund der hohen Intensität am Ort des Anregungslaserfokus besonders ausgeprägt
ist. Je nach Beobachtungswellenlänge λm kann sich nun eine verringerte oder auch
erhöhte Transmission ergeben. Dies ergibt sich aus der Abhängigkeit, dass die Moleküle
ein verändertes Absorptionsspektrum in ihren angeregten Zuständen zeigen. Aufgrund
der periodischen Anregung oszilliert diese Transmissionsänderung mit der Frequenz der
Anregung.
Diese Veränderung wird nun mit einem zweiten, zum Anregungslaser konfokalen Laserstrahl
der Wellenlänge λm (hier als Messlaser bezeichnet) abgefragt. Dieser Messlaserstrahl,
der zunächst in der Intensität unmoduliert ist und auf den gleichen Punkt im
Raum fokussiert wird wie der Anregungslaser, durchleuchtet die Probe und wird durch
die Transmissionsänderung der Probe nun ebenfalls in seiner Intensität moduliert. Die
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