M3 Laserimpulsfluorimetrie

Versuchsbetreuer M3

 

Labor Campus Golm
Raum 2.28.1.071

Die Fluoreszenz bietet den Zugang zu vielfältigen Informationen sowohl über die beobachteten Moleküle selbst als auch über deren Umgebung. Neben der energetischen Lage des Spektrums sind vor allem die zeitlichen Verläufe von Interesse (Kinetik). Wechselwirkungen der fluoreszierenden Moleküle mit anderen beeinflussen in definierter Weise das Abklingverhalten der Fluoreszenz.

Die Verfahren zur Bestimmung der kinetischen Prozesse lassen sich in zwei Gruppen unterteilen ("time domain spectroscopy" und "frequency domain spectroscopy"). In der "frequency domain"-Spektroskopie wird die Probe mit moduliertem Licht angeregt. Aus dem modulationsfrequenzabhängigen Modulationsgrad und der Phasenverschiebung der Fluoreszenz gegenüber der Anregung wird die Zeitfunktion der Desaktivierung bestimmt. Die "time domain"- Spektroskopie verwendet für die Anregung der Fluoreszenz entsprechend kurze Lichtblitze von Lasern oder Blitzlampen. Der zeitliche Verlauf der resultierenden Fluoreszenz wird registriert. Liegen Anregungs- und Fluoreszenzblitz im gleichen Zeitbereich ist eine Entfaltung zur Bestimmung der gesuchten Zeitfunktion erforderlich.

Die Registrierung der Zeitverläufe in der "time domain"- Spektroskopie erfolgt durch zeitkorrelierte Einzelfotonenzählung (Vorteil: großer Dynamikbereich und hohe Empfindlichkeit) oder durch eine analoge Abtastung des Signals. Dabei wird in jeder Signalperiode der Wert nur zu einem einzigen Zeitpunkt registriert. Dieser Meßzeitpunkt wird von Impuls zu Impuls um eine konstante Schrittweite verschoben. So erhält man nach n Impulsen den zeitlich transformierten Signalverlauf des Lichtimpulses (Boxcar-Verfahren).

Der Versuch macht mit dem Boxcarintegrationsverfahren bekannt und demonstriert grundlegende Anwendungen der Laserimpulsfluorimetrie. Dazu ist ein Meßplatz aus Komponenten aufgebaut. Die Fluoreszenz wird mit einem Stickstoffimpulslaser angeregt, mit einem Monochromator spektral analysiert und mit einem Fotomultiplier kurzer Anstiegszeit gemessen. Dieses elektrische Signal wird mit dem Boxcarintegrator registriert. Das Meßsignal kann analog oder digital ausgegeben werden.

Versuchsbetreuer M3

 

Labor Campus Golm
Raum 2.28.1.071

Experimentelle Aufgabenstellung:

  1. Boxcarintegrationsverfahren
  2. Anhand der Aufnahme einer vorgegebenen periodischen Zeitfunktion ist der Einfluß der Einstellparameter Zeitbasis und Schrittweite des Boxcarintegrators BCI 280 auf das Meßergebnis zu untersuchen. Die Periodendauer der Zeitfunktion ist zu bestimmen.
  3. Aus der zeitlichen Verschiebung des Meßsignals bei Verwendung verschiedener Verzögerungsstrecken ist deren Länge zu bestimmen.
  4. Aus der zeitlichen Verschiebung des Meßsignals bei Verwendung verschiedener Verzögerungsstrecken ist deren Länge zu bestimmen.
  5. Anwendungen der Laserimpulsfluorimetrie
  6. Bei optimaler Einstellung des Meßplatzes sind die Abklingkurven der Fluoreszenz zweier vorgegebener Lösungen zu registrieren. Die Fluoreszenzlebensdauern sind näherungsweise und durch Entfaltung zu ermitteln.
  7. Aus den Meßdaten der Aufgabe 6 sind die Konstanten der dynamischen und der statischen Löschung zu bestimmen. Der explizite Stern-Volmer-Ausdruck für die reziproke relative Quantenausbeute der Fluoreszenz als Funktion der Löscherkonzentration ist anzugeben.
  8. Von einer vorgegebenen Lösung ist unter Verwendung der Fluoreszenzdepolarisation die Rotationsdiffusionskonstante zu bestimmen.