München 2004 – wissenschaftliches Programm
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Q: Quantenoptik und Photonik
Q 32: Poster Laserspektroskopie und Laser in der Umweltmesstechnik
Q 32.7: Poster
Donnerstag, 25. März 2004, 14:00–16:00, Schellingstr. 3
Einsatz eines transportablen Differenzfrequenz-Cavity-Leak-Out-Spektrometers bei 3µm zur höchstempfindlichen Spurengasanalyse — •Daniel Halmer, Golo von Basum, Peter Hering und Manfred Mürtz — Universitätsstr. 1, 40225 Düsseldorf, www.ilm.uni-duesseldorf.de/tracegas
In der Umwelt- und Medizinanalytik bietet der höchstempfindliche Nachweis von Spurengasen interessante Anwendungen. Ein Beispiel ist der sub-ppb Nachweis von Ethan im menschlichem Atem, welches ein Marker für oxidativen Stress im Körper ist. Einige der für Medizin und Umwelt relevanten Moleküle (z.B. Ethan, Methan, Formaldehyd, Aceton, ...) haben charakteristische Absorptionsbanden im atmosphärischen Fenster bei 3 µm Wellenlänge. Für viele Anwendungen ist es notwendig auch außerhalb des Labors messen zu können.
Basierend auf einem zwischen 2650 und 3100 cm−1 kontinuierlich abstimmbaren Differenzfrequenz-Lasersystem (nachverstärkter Diodenlaser mit λ=800 − 830 nm und Nd:YAG-Laser mit λ=1064 nm) mit einer Ausgangsleistung von 280 µW wurde ein transportables Spektrometer aufgebaut. Die für den Nachweis verwendete Cavity Leak-Out Spektroskopie ist sehr gut geeignet zur zeitaufgelösten Bestimmung auch von geringsten Absorptionskoeffizienten[1].
Es wird gezeigt, dass der kleinste messbare Absorptionskoeffizient bei 9·10−10cm−1Hz−1/2 liegt, was für Ethan einer Nachweisgrenze von 300 ppt in einer Sekunde Mittelungszeit entspricht. Auch der Einsatz außerhalb des Labors wurde demonstriert.
[1] G. von Basum et al., J. Appl. Physiol. 95, 2583ff (2003)