DA032 - Lehrstuhl Verbrennungskraftmaschinen und Flugantriebe ...

2. Laserinduzierte Fluoreszenz (LIF) - 11 -
B
0 12
I LIF ∝ N1
A21
Gl. 2-16
B12
+ B21
Hierbei wird der Übergang gesättigt, was dazu führt, dass die Absorption und die spontane
Emission dominieren. Somit wird das Signal unabhängig von der Laserintensität und von der
Stoßlöschrate.
Der zweite Grenzfall tritt auf, wenn die eingestrahlte Laserintensität sehr viel kleiner als die
Sättigungsintensität ist.
A
0
21
I LIF ∝ N1
B12I
v
Gl. 2-17
A21
+ BQ21
Anzumerken ist, dass hierbei die Laserenergie sowie die Stoßlöschrate bekannt sein
müssen, um eine quantitative Auswertung zu realisieren. Im Vorhinein muss die
Abhängigkeit von Temperatur und Druck erfolgen, was sehr aufwändig ist [7].
Zusammenfassend bedeutet dies, dass die Fluoreszenz bei geringen Intensitäten
proportional der Anregungsintensität ist. Bei höheren Intensitäten tritt eine Sättigung auf, und
es werden nahezu alle Fluoreszenzmoleküle angeregt und somit wird die
Fluoreszenzintensität unabhängig von der Anregungsintensität.
Neben dem Fluoreszenzvermögen, welches die Fähigkeit eines Körpers zur Umwandlung
eindringenden Lichtes in Fluoreszenzlicht beschreibt, gibt es weitere wichtige relevante
Parameter. Diese stellen die Fluoreszenzlebenszeit und die Fluoreszenzquanten-
ausbeute dar. Diese charakterisieren die Fluoreszenzeigenschaften des verwendeten
Mediums und sind durch äußere Faktoren beeinflussbar. Die Quantenausbeute stellt
praktisch gesehen den „Wirkungsgrad“ der Fluoreszenzintensität dar.
φ
F
=
k
F
k F
F
+ k
nr
k
=
k
1
τ =
k
1
τ F =
Gl. 2-18
k F
Die Fluoreszenzquantenausbeute stellt das Verhältnis der Anzahl emittierter Photonen zur
Anzahl der absorbierten Photonen dar. Je höher dieser Parameter ist, desto größer ist die
beobachtete Fluoreszenz einer Mischung. In den meisten organischen
Fluoreszenzfarbstoffen ist die Quanteneffizienz temperaturabhängig. Die Änderung ist in der
Regel relativ klein.
Durch die vorher genannten Quenchprozesse ist die Lebenszeit sichtbarer Fluoreszenz
generell kleiner als die natürliche Fluoreszenzdauer. Ebenfalls können Fremdmoleküle
innerhalb der Lösung einen Einfluss auf die Fluoreszenzlebenszeit haben, und diese stark
herabsetzen. Der Definition nach ist die Fluoreszenzlebensdauer der Zeitpunkt, bei dem sich
ein Fluorophor nach dessen Anregung mit einer Wahrscheinlichkeit von 37% = 1/e noch
immer im angeregten Zustand befindet. Die Fluoreszenzintensität I nimmt exponentiell mit