Dreidimensionale konfokale Absorptionsmessungen zur räumlichen ...

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3. Beschreibung des Experimentes Ia,(0,0,0) = 3, 18 ∗ 10 4 W/m 2 = 3, 18 W/cm 2 = 3, 18 J/(s ∗ cm 2 ) 1 W := 2.7 ∗ 10 18 P hotonen/s Ia,(0,0,0) = 8, 6 ∗ 10 18 P hotonen/(s ∗ cm 2 ) σ0 = 4 ∗ 10 −16 cm 2 => 3440 P hotonen/s auf σa,0 τtrans = 20 µs Ia,(x,y,z) ∗ σa,0 ∗ τtrans = 8, 6 ∗ 10 18 ∗ 4 ∗ 10 −16 ∗ 20 ∗ 10 −6 = 0, 07 (!) (3.60) Aus diesem Beispiel, ist ersichtlicht, dass bei einer eingestrahlten Anregungslichtmenge von 100 nW ein typisches Rhodamin 6G-Molekül sich nur zu ca. 7 % der Zeit in einem angeregten Zustand befindet. Für ein einzelnes Molekül ergibt sich nun aus dem vorherigen Rechnenbeispiel eine Transmissionsänderung � � ∆P P single von: � � ∆P = P ∆σM ω2 (3.61) m ∗ π single Für den einfachsten Fall, dass die Farbstoffmoleküle einfach nach erfolgter Anregung zu 100 % ausbleichen und λM = λA, so geht der die Änderung des Absorptionsquerschnitt ∆σM einfach in den Absorptionsquerschnitt σM über. Das hier skizzierte Zahlenbeispiel ergibt für diese Rechnung: � ∆P P � single ∼ = 4 ∗ 10 −16 cm 2 4 ∗ 10 −8 cm 2 ∼ = 1 ∗ 10 −8 (3.62) D.h. aber im Umkehrschluss auch, dass ich die Laserleistung nach der Probe auf 1∗10 −8 genau bestimmen muss. Bei Verwendung eines gegebenen Lasers lässt sich nun für jeden Absorber über eine relativ einfach zu bestimmende Rauschmessung eine absolute Nachweisgrenze für die Detektion in einer Anzahl von Absorbern Nmin Absorberangeben. 3.7. Zusammenfassung � � ∆P P limit Nmin Absorber = � � ∆P P single (3.63) In diesem Kapitel wurde eine mathemathische Beschreibung einer experimentellen Methode hergeleitet, die es gestattet die dreidimensionale Struktur bzw. Konzentrationsverteilung einer Probe aufzuklären und als Grundlage für ein bildgebendes Verfahren dient. Die Bildaufnahme erfolgt identisch mit der <strong>konfokale</strong>n Bildgebung indem man die 42
3. Beschreibung des Experimentes Probe relativ zu dem Fokuspunkt abrastert. Weiterhin ist man in der Lage, intrinsiche Moleküleigenschaften ebenfalls ortsaufgelöst zu spektroskopieren. Weiterhin wurde eine einfache Beziehung hergeleitet, mit der direkt die absolute Nachweisgrenze eines gegebenen Messaufbaus direkt bestimmt werden kann. 43
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