Dreidimensionale konfokale Absorptionsmessungen zur räumlichen ...

4.3. Rauschanalyse
4. Experimenteller Aufbau
Die Nachweisgrenze des hier vorgestellten Messverfahrens wird im Wesentlichen durch die
Intensitätsfluktuationen des Messlaser beschränkt. Um die Größe dieser Intensitätsfluktuationen
genau zu bestimmen und so Aussagen über die experimentelle Nachweisgrenze
machen zu können, wurde folgender Messaufbau und Messelektronik entwickelt.
Abbildung 4.2.: Prinzip des Rauschmessplatz
Es wird das zu untersuchende Messlicht auf eine Photodiode gegeben, die an dem
rauscharmen Stromverstärker angeschlossen ist. Das Eingangsrauschen dieses Verstärkers
liegt dabei deutlich unter dem zu erwartenden Schrot-Rauschen, dass man aufgrund
der detektierten Lichtintensität erwartet. Um Sättigungseffekte bei der Detektion auszuschliessen,
kann zusätzlich zu dem zu vermessenden Lichtsignal ein zweites moduliertes
Signal über eine Quarzglasplatte eingekoppelt werden. Dazu wird dieses Signal in Frequenz
und Phase auf den zur Messung dienenden Lock-In-Verstärker abgeglichen und
die Signalintensität mit und ohne Messlicht bestimmt.
Es hat sich experimentell gezeigt, dass bei Lichtintensitäten, die einen Photstrom
über 5 mA generieren, die Amplitude dieses Zusatzsignals gedämpft wurde und damit
die Messung als nicht mehr linear anzusehen ist. Deshalb wurde das Messlicht mittels
Graufiltern wenn nötig so weit abgeschwächt, dass dieser Photostrom nie überschritten
wurde. Der Hintergrund liegt in dem Aufbau dieser Halbleiterdektoren begründigt.
Einzelheiten dazu sind in [37, 39] beschrieben, sollen aber hier nicht weiter erläutert
werden.
Weiterhin wird um diese Sättigungseffekte innerhalb der Photodiode zu minimieren,
diese mit einer stabilisierten Gegenspannung (BIAS-Voltage) von ca. 10 V betrieben
[40]. Dieses Vorgehen wird in dem Datenblatt des Herstellers der verwendeten Photodiode
empfohlen und erweitert den Bereich der linearen Photostromgenerierung. Diese
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