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Q: Quantenoptik

Q 322: Laser in der Medizin und Umweltmesstechnik

Q 322.2: Vortrag

Mittwoch, 6. März 2002, 16:45–17:00, HS 22/108

Hochempfindlicher Formaldehydnachweis in der Atmosphäre mittels Infrarot-Cavity-Leak-Out-Spektroskopie — •Hannes Dahnke, Golo von Basum, Peter Hering und Manfred Mürtz — Institut für Lasermedizin, Universität Düsseldorf

Formaldehyd ist ein bereits in geringen Spuren giftiges Gas, welches auch in der Chemie der Atmosphäre eine bedeutende Rolle spielt. Die Variation der Formaldehydkonzentration in der sauberen Atmosphäre und in belasteten Innenräumen variiert von wenigen ppb (parts per billion) bis hin zu 500 ppb.
Um Spurengasmessungen im unteren ppb-Bereich durchzuführen, wird eine Variante der Cavity-Ring-Down-Spektroskopie, die Cavity-Leak-Out-Spektroskopie eingesetzt: Ein frequenzverstimmbarer, schmalbandiger cw-Laser (λ = 3 µm) wird genutzt, um einen optischen Resonator anzuregen, der aus zwei hoch reflektierenden Spiegeln besteht. Nach Abschalten des Lasers wird das exponentielle Abklingen der im Resonator gespeicherten Energie beobachtet. Wird ein absorbierendes Gas zwischen die Resonatorspiegel gebracht, klingt die Energie schneller ab. Aus dieser Zeitdifferenz können minimale Absorptionen von 6 × 10⁻¹⁰/cm (10 s) bestimmt werden.
Es werden Messungen zum hochempfindlichen und zeitaufgelösten Formaldehydnachweis gezeigt, wobei auch auf die speziellen Anforderungen bei der Messung polarer Moleküle eingegangen wird. Es konnte gezeigt werden, dass Formaldehyd ohne Gasvorbehandlung mit einer Zeitauflösung im Sekundenbereich und einer Nachweisgrenze von 3 ppb gemessen werden kann.