Optische Spektroskopie in Analytik & Medizin

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1 Absorption Emission Fluoreszenz Spektroskopi e - Grundlagen Lichtquellen Detektoren Spektrometer Instrumente LIBS Spurengas Hämoglobin Absorption Kontamination Kardiologie Korrosion Spurenanalyse Gewebediagnostik Laserspektroskopi e Benefits Perspektiven Zusammenfassung Wasser Schichtdicke Onkologie Fluoreszenz

2 Grundlagen Kontinuierliches Spektrum Linienemissionsspektrum Linienabsorptionsspektrum

3 Atome

4 Moleküle Molecular Potential Energy S 1 r e Absorption Fluorescence Intersystem Crossing Vibrational Cooling (Infrared & Microwave) S 0 T 1 Phosphorescence Internuclear Separation Absorption Fluorescence Wavelength Phosphorescence

5 Spektren

6 Spektren

7 Instrumente - Lichtquellen

8 Instrumente - Spektrograph

9 Gitterspektrograph Natriumdublett -> 1. Ordnung, 1000 l/mm

10 CzernyTurner + ICCD Fokussierspiegel Kollimator-Spiegel ICCD-Kamera Eintrittsspalt Dispersionsgitter mit Stellantrieb

11 ECHELLE + CCD Aryelle (LTB) Mechelle (Andor)

12 AXIALVIEWING + ECHELLE + CCD

13 ECHELLE SPECTRUM - Polymer U. Panne et al.

14 Instrumente - Detektoren

15 Potential spectroscopicsystems U. Panne, BAM

16 Absorption Absorption spectra of formaldehyde CH 2 O and methane CH 4 over 270 cm -1 centered at 2850 cm -1.

17 DFG Gas sensor ISS

18 Sauerstoffsättigung

19 (LI) Fluoreszenz KrFexcitation Fluoreszenzintensität Benzin

20 Fluoreszenz Treibstoffe Intensität in b.e Anregungswellenlänge KrF-Excimerlaser: Wellenlänge in nm Zeitaufgelöste Fluoreszenz Zeit in ns 13 12, , ,5 10 9,5 9 Normal Super Diesel 10,45 10,35 Spektral aufgelöste Fluoreszenz 12,41 11,46 11,05 Aceton MKK Diesel Normal Super SuperPlus Substanzen 11,14

21 Oberflächenkontamination Faseroptischer Taper Bildverstärker Objektiv Probe Kamera Fluoreszenz HR-Spiegel Fluoreszenzmarker Eigenfluoreszenz

22 Schichtdickenmessung

23 LaserInducedBreak-downSpectroscopy Fluorescencespectrum of plaque LIBS in air LIBS in liquids

24 Laserangioplastie

25 UFI

26 LaserInducedBreak-downSpectroscopy LIBS spectrumof steel V4A LIBS in air LIBS in liquids

27 Spurennachweis von Mn

28 Setup Illumination Double Pulse 532 nm / max. 100 mj / 6 ns Power (Laser 1) = 7.0 MW / cm 2, Power (Laser 2) = 6.1 MW / cm 2

29 Illumination

30 SpectroscopicFiber Laser Fiber Silicon Target Solution withmanganese + Strontium

31 Illumination

32 Microscopewithultra fast shuttercameraforshadowimages

33 Illumination

34 Czerny-Turner-Spectrograph: Grating: 1200 l/mm, 500 nm

35 Manganese I (403,07; 403,31; 403,45 nm) Strontium II (407,77 nm) Silicon I (410,29 nm) 10 pulses accumulated Concentration: 40 ppm Mn + 10 ppm Sr

36 Manganese I (403,07; 403,31; 403,45 nm) Strontium II (407,77 nm) 10 pulses accumulated Concentration: 40 ppm Mn + 10 ppm Sr

37 ppm Manganese Background Corrected

38 Resonance Fluorescence Spectroscopy Timing: CavitationBubble 100 µs Plasma 1 µs ICCD 0.2 µs Dye

39 Resonance Fluorescence Spectroscopy nm 2 P 3/ 2 2 S 1/ 2 2 P 1/ 2 OES 120 Counts RFS Counts RFS/OES = 350

40 ResonanceFluorescenceSpectroscopy 50,7 2 P 3/2 2 P 1/2 2 S 1/2 324,7 327,4 2 D 3/2 2 D 5/2

41 Time OfFlightMassenspektrometer Nd:YAG

42 Al-Al, Al-Ti Schweißnaht 24 µm

43 Opto-AcousticImaging

44 BreastCancer Phantom canine liver laser irradiation 25mm 15mm 27mm acoustic transducer Voltage in mv -10 signal from canine liver -5 signal from gel surface transducer surface signal τ 16.5µ s τ 10µ s τ 18µ s Time in ms

45 Opto-AcousticImaging Depth in mm D-Optoacoustic Image Distance from the first transducer in mm Tumor (2x) model

46 BreastCancerDiagnostics ca / y

47 Zusammenfassung Universell Berührungslos Qualitativ Quantitativ Spurenanalytik Forschung ->Industrieapplikation Kombinationsfähig -> TOF, AOS,

48 Fragen????

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