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Q: Quantenoptik und Photonik

Q 43: Biophotonik und Laser in der Medizin

Q 43.6: Talk

Thursday, March 25, 2004, 17:45–18:00, HS 224

Parts-per-trillion Empfindlichkeit für die medizinische Atemgasanalyse mittels Infrarot-Cavity-Leak-Out Spektroskopie — •Golo von Basum¹, Daniel Halmer¹, Frank Müller², Frank Kühnemann², Stephan Schiller³, Peter Hering¹ und Manfred Mürtz¹ — ¹Institut für Lasermedizin, Universität Düsseldorf — ²Institut für Angewandte Physik, Universität Bonn — ³Institut für Experimantalphysik, Universität Düsseldorf
www.ilm.uni-duesseldorf.de/tracegas

Im menschlichen Atem sind eine Vielzahl von Stoffen enthalten, die Rückschlüsse auf verschiedene Prozesse im Organismus ermöglichen. Viele sind aber nur in geringsten Konzentrationen vorhanden, z.B. Ethan, das ein Marker für oxidativen Stress ist. Die Cavity-Leak-Out Spektroskopie (CALOS) ist sehr gut geeignet für die höchstempfindliche, schnelle Analyse von Spurengasen im sub-ppb-Bereich[1]. Unterschiedliche Laserquellen (CO-Laser, CO-Oberton-Laser, DFG, OPO, λ=3–5µm) werden eingesetzt, um einen Resonator hoher Güte (L=50 cm; R=99,986%) anzuregen, wodurch effektive optische Weglängen von bis zu 3,6 km erreicht werden. Nach der Anregung des Resonators wird die Laserstrahlung unterbrochen und der zeitliche Verlauf der exponentiell abklingenden Strahlung aufgezeichnet. Wir erreichen hiermit minimal nachweisbare Absorptionskoeffizienten von 1,6× 10⁻¹⁰cm⁻¹/√Hz. Dies entspricht einer Nachweisgrenze für Ethan von 6 ppt/√Hz. Der simultane Nachweis von Ethan, Methan und Wasser im menschlichen Atem sowie die Analyse weiterer relevanter Spurengase (CO, NO, OCS) werden vorgestellt.

[1] von Basum et al. J. Appl. Physiol. 95 2583 (2003)