Laserinduzierte Fluoreszenz (LIF)-Referenzzelle mit Jod (I2) zur Laserwellenlängenkalibrierung

Diese Laser-induzierten Fluoreszenz-Systeme (LIF) bestehen aus einer Photomultiplierröhre (PMT) mit Sockel, einem Sperrfilterfach und einer vakuumversiegelten Jodzelle. Die Wellenlänge eines abstimmbaren kommerziellen Lasers, wie z. B. eines Dauerstrich-Diodenlasers (cw) oder eines gepulsten Farbstofflasers, weicht oft geringfügig ab und zeigt typischerweise keinen linearen Energieverlauf. Üblicherweise wird parallel ein Referenzspektrum eines Atoms oder Moleküls mit bekannten Übergangsenergien aufgenommen. Dies ermöglicht eine präzise Kalibrierung der erfassten Spektraldaten.

Dieses System ermöglicht die Aufnahme des LIF-Spektrums von Iod, das als Referenzspektrum verwendet werden kann. Das Absorptionsspektrum von Iod (oft mit Dauerstrichlasern aufgenommen) wird üblicherweise durch Platzierung einer Fotodiode am Ausgang der Referenzzelle ermittelt. Die LIF-Technik eignet sich besonders für gepulste Laser mit hoher Spitzenleistung, wie beispielsweise Farbstofflaser und optische parametrische Oszillatoren (OPO).

Die Jodzelle besteht aus einer flammenversiegelten Quarzzelle und ist in einem robusten, flachen Kreuzgehäuse montiert, wodurch sie nahezu unzerbrechlich ist. Eine integrierte Fluoreszenz-Erfassungsoptik ist verschiebbar gelagert und ermöglicht eine hohe Lichtsammelleistung, sodass die Jodfluoreszenz auf die Photokathode des Photomultipliers abgebildet wird. Dieses LIF-System ermöglicht die Aufnahme von Spektren mit exzellentem Signal-Rausch-Verhältnis von gepulsten Lasersystemen mit geringer Leistung.

Diese Systeme sind mit oder ohne integriertes Heizsystem für die Jodzelle erhältlich. Die beheizte Version verfügt über integrierte Heizpatronen, ein Thermoelement und einen PID-Regler mit Netzteil, sodass der Bediener die gewünschte Solltemperatur zwischen Raumtemperatur und 250 °C einstellen kann. Das BX-Spektrum von Jod bei Raumtemperatur bzw. bei Erwärmung enthält Tausende von Rotations-Schwingungs-Übergängen und ist als kontinuierliches Spektrum von 14.800 bis 20.000 cm⁻¹ bekannt.

Die Abbildung unten zeigt ein Beispielspektrum der Laser-induzierten Fluoreszenz (LIF) von Jod, aufgenommen mit einem gepulsten Farbstofflaser mit einer Linienbreite von 0,04 cm⁻¹. Das Spektrum wurde mit einer Schrittweite von 0,003 cm⁻¹ und Mittelung von 10 Laserpulsen erfasst und mit 24 Jodlinien auf einen Effektivwert von 0,002 cm⁻¹ kalibriert. In diesen Experimenten wurde die Photomultiplier-Röhre mit -850 V Gleichspannung versorgt. Ein Langpassfilter mit einer Wellenlänge von 645 nm diente zur Blockierung des Streulichts des Lasers. Das analoge LIF-Signal wurde mit einem getakteten Integrator erfasst und mit unserem Datenerfassungssystem aufgezeichnet. Da das LIF-Spektrum von Jod leicht durch Leistungsverbreiterung beeinträchtigt werden kann, empfehlen wir die Installation einer Zerstreuungslinse und den Einsatz von Neutraldichtefiltern vor dem optischen Eingangsarm, um die durch das LIF-System geleitete Laserenergie zu reduzieren. Als Faustregel gilt: Die Laserleistung sollte so weit reduziert werden, bis das Licht bei ausgeschaltetem Raum nur noch schwach auf einer weißen Visitenkarte sichtbar ist. Dies ist ein guter Ausgangspunkt, um sicherzustellen, dass die Jodlinien so scharf wie möglich sind, ohne dass es zu einer Linienverbreiterung kommt.
Dieses laserinduzierte Fluoreszenzsystem (LIF) verfügt über optische Arme zur Reduzierung von Hintergrundrauschen durch die Raumbeleuchtung und zur präzisen Definition der optischen Achse, was die Laserausrichtung vereinfacht. Die LIF-Systeme werden von drei ½"-Trägern (inklusive Trägern und 1"-Sockeln) getragen, die eine einfache Montage und Nivellierung auf jedem optischen Tisch ermöglichen. Wir bieten außerdem umfangreiches Zubehör an, darunter 2"-Quadrat-Langpassfilter, die Streulicht des Lasers vor dem PMT abschirmen, ein einstellbares Hochspannungsnetzteil für den PMT, getaktete Integratoren, gedruckte Exemplare des I2-Atlas und Datenerfassungssoftware.

Im Preis dieses Systems ist eine rotempfindliche Hamamatsu R955 Photomultiplierröhre mit Sockel enthalten (breiter spektraler Empfindlichkeitsbereich von 160 bis 900 nm).