4 Festklzerek Folyadklzerek elnyei Az aktv kzeg homogn

4. Festéklézerek Folyadék-lézerek előnyei: Az aktív közeg homogén - szemben a szilárd lézerrel Könnyebb hűteni Nagyobb az aktív anyag sűrűsége, mint gázlézerekben Leggyakrabban fluoreszkáló szerves színezékeket használnak aktív anyagként

Rodamin B (H 5 C 2)2 N o + N(C 2 H 5)2 COOH

A festéklézerek hangolhatók (azaz a lézerfény hullámhossza folytonosan változtatható). Ok: a lézerátmenet alsó szintje széles (a rezgési és belső forgási energianívók összeolvadnak).

Jablonski-diagram

Egyszerűsített Jablonski-diagram S 2 T 2 S 1 T 1 S 0

Hullámhossz / Å 80, 000 es IF 0. 8 60, 000 0. 6 40, 000 0. 4 20, 000 0. 2 0 14, 000 16, 000 18, 000 20, 000 Hullámszám / cm -1 0 22, 000 Rodamin-B abszorpciós és emissziós szinképe metanolos oldatban -1 1. 0 -1 5000 e / l mol cm 6000 Moláris abszorpciós tényező Fluoreszcencia intenzitás (Sávmaximumra normálva) 7000

Impulzuslézer - folytonos lézer Az S 1 állapot élettartama ~10 ns, ezért intenzív pumpálás kell. Pumpálás: villanólámpa impulzuslézer folytonos lézer

Átfolyó küvettás festéklézer

pumpáló tükör R = 100 vég % tükör R = 100 R = 85 % festéksugár (jet) % T = 15% kollimátor R = 100 hangoló ék stop Folyadéksugaras festéklézer %

Gyűrűlézer (ring laser) pumpáló fény festéksugár (jet) T T „optikai hangoló elemek dióda” T T

Tipikus lézersugár energia [W] 1. 0 Oxazine 1 R 6 G Polyphenyl 1 C 490 Stilben DEOTC-P R 101 Sodium fluorescein HITC-P C 530 C 450 0. 1 0. 01 400 500 600 700 800 900 Hullámhossz [nm] Festéklézer működési tartománya különböző festékekkel

Felhasználás: ahol hangolható fényforrás kell. Spektroszkópia Fotokémia Gyógyászat Izotóp elválasztás

5. A lézersugár tulajdonságai 5. 1. Vonalszélesség 5. 2. Polarizáció 5. 3. A lézersugár fényessége, intenzitása

5. 1. Vonalszélesség A klasszikus optikai spektroszkópiában polikromatikus fényforrás van monokromátor határozza meg a felbontást. A Fourier-transzformációs spektroszkópiában a max. opt. útkülönbség határozza meg a felbontást. A lézer-spektroszkópiában a lézer vonalszélessége határozza meg a felbontást.

A lézer optikai rezonátor Erősítő interferencia feltétele: L = m /2

Axiális módusok L = m /2 = 2 L / m = c/n c n= m 2 L Axiális módusok távolsága: c/2 L

Példa: He-Ne lézer jellemzői = 632, 8 nm, ha L = 15 cm: 8 c 3 10 m / s 9 = = 10 Hz = 1 GHz 2 L 2 0, 15 m 8 c 3 10 m / s 14 n= = = 4, 74 10 Hz -9 l 632, 8 10 m A félhullámok száma a rezonátoron belül: 2 0, 15 m = » 474000 m= -9 l 632, 8 10 m 2 L

A sáv alakját és szélességét 3 tényező határozza meg 1. Ütközési kiszélesedés 2. Doppler-kiszélesedés 3. Heisenberg-féle határozatlansági reláció

1. Ütközési kiszélesedés (nyomás-kiszélesedés) A molekulák közötti ütközés során perturbálódik az elektron-felhője, ami az energiaszintek kismértékű eltolódásához vezet. A sáv alakját Lorentz-görbe írja le. Félértékszélessége arányos a nyomással. tc: az ütközések közötti átlagos idő (a közepes szabad úthossz és az átlagsebesség hányadosa)

2. Doppler kiszélesedés A frekvencia függ a kibocsájtó és az észlelő egymáshoz viszonyított sebességétől. n 0: frekvencia 0 sebesség esetén v: az atom (molekula) sebességének az optikai tengely irányába eső komponense A sáv alakját Gauss-görbe írja le:

3. Heisenberg-féle határozatlansági reláció Álló helyzetű és a környezetével nem kölcsönható atom vagy molekula által kibocsájtott fény sávszélessége: természetes sávszélesség. Heisenberg: a hely és az impulzus egyidejű mérésének korlátja:

Hasonló összefüggés írható fel az energiára és az időre: Ha a gerjesztett állapot élettartama véges, az energiája nem adható meg pontosan. Mivel E = h n, Természetes sávkiszélesedésnek hívjuk (Fourierlimit). A sáv alakját Lorentz-görbe írja le.

Példa: tipikus He-Ne lézer Nyomás-kiszélesedés: 0, 64 MHz Doppler-kiszélesedés: 1700 MHz Fourier-limit: 20 MHz Átszámítás frekvencia és hullámszám között: n ~ n = c -1 ~ n (cm )= n (Hz ) 3 10 cm s 10 n (Hz )= n~ (cm -1 ) 3 1010 cm s 1 cm-1 30 GHz

5. 2. Polarizáció A lézerek fénye általában polarizált. Ok: a rezonátorban van olyan elem, (pl. ablak) amelynek a reflexiója eltérő a kétféle (függőleges és vízszintes ) polarizációs síkú fényre nézve. Nézzük meg nem-polarizált beeső fény szétválását dielektrikum határfelületén. Ep: a beesési síkba eső komponens Es: a beesési síkra merőleges komponens

a) Es A beeső fény a saját rezgési síkjában indukál dipólusokat, tehát a síkra merőleges komponens (Es) megőrzi polarizációs irányát.

b) Ep Az Ep komponens a megtört sugár irányára merőleges dipólusokat indukál. Ebből a visszavert sugárba relatíve kisebb hányad kerül, mint Es-ből, mivel kicsi a terjedési irányra merőleges hozzájárulás.

Speciális eset, ha a visszavert és megtört sugár egymásra merőleges. Ekkor a visszavert sugárnak nem marad Ep komponense. c) Ep A visszavert sugár teljesen polarizált. Ha csak Ep komponense van a beeső fénynek, akkor a visszavert sugár intenzitása 0, azaz nincs reflexió Brewster-szög

Lézercső (v. lézerrúd) alakja: Vagy: Ilyenkor a lézerfény a papír síkjában polarizált.

A Brewster-szög kiszámítása: Snellius-Descartes törvény: b = 900 -a a a b sinb = cosa

5. 3. A lézersugár fényessége, intenzitása Fényesség: egységnyi felületen és egységnyi térszögben kisugárzott teljesítmény: W/(m 2 sterad) r a: divergencia (széttartás) szöge a Gömbfelület: 4 R 2 p R Körfelület: r 2 p = R 2 psin 2 a Kis szögek esetén: Térszög = (körfelület/ gömbfelület)*4 p = (sin 2 a)*p

Példa: He-Ne lézer, teljesítmény: 3 m. W , divergencia-szög: 3*10 -3 fok nyalábsugár: 0, 3 mm = 3*10 -4 m A nap fényessége: 1, 3· 106 W/(m 2 sr)

Intenzitás-eloszlás: Ha a lézer TEM 00 transzverzális módusban működik, akkor a keresztmetszet mentén a fókuszált lézernyaláb intenzitás-eloszlása Gaussfüggvénnyel írható le: r w 0 w z

I: felületi teljesítménysűrűség w: nyalábsugár (az a sugár, amelynél a térerősség e -ed részére csöken) w 0: nyalábsugár a fókuszsíkban w és w 0: kapcsolata:

6. A lézersugár modulációja 6. 1. Q-kapcsolás 6. 2. Móduscsatolás

6. 1. Q-kapcsolással rövid, intenzív lézerimpulzusokat állíthatunk elő. 1. A pumpálás folyamán megnöveljük a rezonátoron belüli veszteséget, így késleltetjük a lézereffektus létrejöttét, miközben a populáció-inverzió növekszik. 2. Hirtelen lecsökkentjük a veszteséget a rezonátorban. Ekkor az erősítés messze meghaladja a veszteségeket, nagyon gyorsan kiépül egy intenzív lézersugárzás. 3. Az intenzív lézersugárzás miatt az inverz populáció hamar lecsökken annyira, hogy a lézerküszöb alá kerül az erősítés, így a lézereffektus megszűnik.

A „Q-kapcsolás” elnevezés a „jósági tényező” (quality factor) kifejezésből származik. Nagy veszteség: alacsony Q érték Amikor a veszteséget kiiktatjuk, nagy Q értékre kapcsolunk.

villanólámpa teljesítmény Q inverz populáció lézerteljesítmény t t lézerküszöb t t

Q-kapcsolással a csúcsteljesítmény jelentősen megnő (az átlagteljesítmény nem). Pl. Nd-YAG lézer villanólámpával pumpálva. Q-kapcsolás nélkül: ~1 ms-os „tüskék” ~1 ms-onként követik egymást. A teljes időtartam ~1 ms. (Tehát kb 500 kis impulzusból áll a felvillanás. ) A „tüskék” csúcsteljesítménye k. W nagyságrendű. Q-kapcsolás eredménye: egyetlen ~10 ns-os impulzust kapunk MW nagyságrendű csúcsteljesítménnyel.

A Q-kapcsolás módszerei 1. Forgó tükör (ez volt az első megvalósítás) lézerrúd Nagy szögsebességgel forgatjuk az egyik tükröt. Az optikai veszteség nagyon nagy (100 %), kivéve azt a rövid intervallumot, amikor a tükör síkja párhuzamos a másik tükörével.

Elég gyors-e ez a módszer? Pl. legyen a fordulatszám 1000/sec. legyen egy szögperc az az intervallum, amelyen belül működik a lézer. A körülfordulási időnek (10 -3 s) 1/(360*60)-szorosa a működési idő: ~4, 6· 10 -8 s = 46 ns. Az ideális Q-kapcsolási idő 1 -2 ns. Tehát még nagyobb fordulatszám kell.

Csökkenthetjük a kapcsolási időt, ha sokszög alakú tükröt forgatunk. Pl.

2. Elektrooptikai Q-kapcsolás Pockels-cella: olyan kristály, amelyre elektromos feszültséget adva megváltoztatja az áthaladó fény polarizációs állapotát. Pl. lineárisan polarizált fényből cirkulárisan polarizált fényt csinál, és fordítva.

Tükör Lézer- Polarizátor Pockels-cella anyag függőleges V V bekapcsolva V kikapcsolva Tükör

Ha tehát a Pockels-cellára feszültséget adunk, nagy a veszteség, nem működik a lézer. A feszültséget kikapcsolva lecsökken a veszteség (Q-kapcsolás) Nagyon gyors (nincs mozgó alkatrész).

3. Akusztooptikai Q-kapcsolás Akusztooptikai effektus: Szilárd anyagban hanghullámok mechanikai feszültség törésmutató-változás A törésmutató-változás periodikus. Hullámhossza megegyezik a hanghulláméval. Optikai rács keletkezik - a fénysugár eltérítésére használható. A berendezések az ultrahang-tartományban működnek (50 k. Hz körül).

eltérítetlen sugár Akusztikus hullám bekapcsolva: fény jelentős része elhajlik, nagy a veszteség a rezonátorban. belépő sugár eltérített sugár Piezoelektromos rezgéskeltő Akusztikus hullám kikapcsolva: hirtelen megnő a rezonátor jósági tényezője

A három eddig tárgyalt Q-kapcsolási mód aktív Qkapcsolás volt. 4. Passzív Q-kapcsolás A rezonátorba egy festékoldatot tartalmazó küvettát helyezünk. A festéknek a lézer működési hullámhosszán van elnyelése.

végtükör lézerrúd festékcella kilépő tükör A működés az ún. fakuláson (“bleaching”) alapul. Intenzív fénysugárzás hatására a festék fényáteresztővé válik. Ok: molekulák jelentős része (kb. fele) az S 0 ból az S 1 állapotba kerül. Így az abszorpció és stimulált emisszió azonos valószínűséggel következik be. Nincs elnyelés. Közönséges körülmények között (pl. UV/látható spektroszkópiában) nem lép fel fakulás.

végtükör lézerrúd festékcella Amikor a villanólámpát bekapcsoljuk, intenzív fluoreszcencia kezdődik. Ez még nem lézerfény, mert a festék elnyelése miatt kicsi a Q-faktor. A festékoldat az S 0 állapot kiürülése miatt fokozatosan átlátszóvá válik. Amikor az erősítés meghaladja a veszteségeket, beindul a lézersugárzás. Nagyon rövid és intenzív.

végtükör lézerrúd festékcella Előnye az egyszerűsége. Nem kell más, csak egy küvetta és egy megfelelő festék (“saturable absorber”). A koncentrációt úgy kell beállítani, hogy a lehető legjobb Q-kapcsolást érjük el.

Összefoglalva: A Q-kapcsolást impulzuslézereken alkalmazzuk. Az impulzus időtartamát csökkentjük. A csúcsteljesítményt növeljük.

6. 2. Móduscsatolás A móduscsatolás (módus-szinkronizálás): folytonos lézerből olyan impulzuslézer, amelyben az impulzusok nagyon gyorsan követik egymást. A móduscsatolást a rezonátoron belüli veszteség periodikus változtatásával érjük el.

Pl. tekinsünk egy argonlézert, L = 1, 5 m végtükör prizma lézercső kilépő tükör 1, 5 m c L = m /2 = 2 L / m = c/n n = m 2 L Axiális módusok távolsága: n = c/2 L 3 10 8 m / s Példánkban: n = = 10 8 Hz = 100 MHz 2 1, 5 m 8 n 10 1/ s -1 ~ n = = = 0 , 0033 cm c 3 10 10 cm / s

Sok módus egyidejűleg Fázisuk is különbözik Átlagolódnak: így a kilépő intenzitás időben állandó. Ha a sok különböző módust arra kényszerítjük, hogy fázisuk megegyezzen, akkor beszélünk móduscsatolásról. Eredmény: rövid impulzusok sorozata. Az impulzusok között 2 L/c idő telik el. (Példánkban 10 ns. ) Ennyi idő alatt megy a fény kétszer végig a rezonátoron.

Megvalósítás: moduláljuk a veszteséget a rezonátorban (példánkban 1/10 ns azaz 100 MHz frekvenciával). 10 ns-onként egyszer megnő a rezonátor Q-faktora. Azok a fotonok, amelyek ekkor haladnak át a modulátoron, nem nyelődnek el (stimulált emisszióval sokszorozódnak). Azok a fotonok, amelyek más időpontban haladnak át a modulátoron(amikor alacsony a Q-faktor), előbbutóbb elnyelődnek.

végtükör prizma +modulátor ~200 ps (6 cm) kicsatolt energia

Az impulzusok között eltelt idő és az impulzusok időtartamának hányadosa kb. a módusok számával egyenlő. Rövid és nagyteljesítményű impulzusokat akkor kapunk, ha széles a lézerátmenet (sok módus van), és hosszú a rezonátor (ismétlési idő: 2 L/c )

A móduscsatolás módszerei: (ugyanazok, mint a Qkapcsolásé) Olyan modulátor kell, amely c/2 L ismétlési frekvenciával nyit és zár. (Az idő legnagyobb részében zárva van, és csak nagyon kis időre nyit ki. ) Elsősorban akusztooptikai és elektrooptikai modulátorokat alkalmaznak. Festékoldattal is lehet (“saturable absorber”).

végtükör lézerrúd festékcella Kezdetben a lézeranyag spontán emisszióval fluktuáló erősségű sugárzást bocsát ki. Egy-egy nagyobb intenzitású, rövid időtartamú impulzus stimulált emisszióval felerősödik, és elegendő lesz az energiája ahhoz, hogy telítésbe vigye az abszorbert. Így kis veszteséggel megy át rajta. A kisebb energiáju impulzusok számára nagyobb az elnyelés. Végeredmény: egyetlen, nagyon rövid időtartamú hullámcsomag mozog a rezonátorban.

7. Frekvenciakettőzés. Az optikai parametrikus oszcillátor

7. 1. Frekvencia-kettőzés (frekvenciatöbbszörözés) Nagyon hasznos a lézerterchnikában. Pl. Nd-YAG lézer 1, 06 mm-es (IR) sugarából kétszerezéssel 530 nm (zöld) háromszorozással 353 nm (UV) A kapott fény ugyanúgy rendelkezik a lézerfény tulajdonságaival (koherens, stb. ) Vizsgáljuk meg, mi történik egy szilárd anyagban, amikor elektromos térbe helyezzük.

A negatív elektronfelhők a pozitív sarok felé, a pozitív atommagok a negatív sarok felé húzódnak. Indukált dipólusmomentum keletkezik. + – + – + – + - m = q d A polarizáció a térfogat-egységre jutó dipólusmomentum: P = ( m)/V [P] = Asm/m 3 = As/m 2 Közönséges anyagokban (nem túl nagy térerősség esetén) a polarizáció lineárisan függ a térerősségtől.

Nem-lineáris anyagok esetén: P E A polarizáció függése a térerősségtől hatványsor formájában : P = e 0(c 1 E +c 2 E 2+c 3 E 3+. . . ) e 0: vákuum permittivitása c 1: lineáris szuszceptibilitás c 2, c 3: nem-lineáris optikai koefficiensek

Mi történik, ha nem-lineáris anyagon =2 pn körfrekvenciájú fény megy át? A fény oszcilláló elektromos és mágneses térből áll. Az elektromos tér kölcsönhatásba lép az anyaggal , és polarizációt hoz létre: E = E 0 sin t P = e 0(c 1 E 0 sin t +c 2 E 02 sin 2 t +c 3 E 03 sin 3 t +. . . ) Nézzük a második tagot. Használjuk a P 2 = 1/2 e 0 c 2 E 02 (1 -cos(2 t )) azonosságot:

Tehát a polarizáció tartalmaz egy tagot, amelynek az oszcillációs frekvenciája kétszerese az elektromágneses sugárzásénak: -1/2 e 0 c 2 E 02 cos(2 t ) Az oszcilláló dipólus ugyanilyen frekvenciájú elektromágneses sugárzást bocsájt ki. Milyen mértékben fog megjelenni a kétszeres frekvenciájú fény? A c 2/c 1 E 0 arányt kell vizsgálni. Napfény: E 0=100 V/m, nincs kimutatható frekv. kettőzés Csak lézerekkel érhető el.

1961 -ben észlelték először. Rubinlézer 694 nm-es sugarát kvarckristályra irányították. Kis intenzitású, 347 nm-es fényt figyeltek meg. Hatásfok 10 -6 -10 -4 % volt. Ok: n függ -tól. A frekvencia-kettőzött fény eltérő sebességgel halad. Nem marad fázisban önmagával. Destruktív interferencia.

Megoldás: “phase matching” “index matching” Lényege, hogy találhatunk a kristályban olyan irányt, ahol az alapfrekvenciájú és a frekvenciakettőzött fénynek ugyanaz a sebessége. Így 50 % feletti hatásfok is elérhető. Leggyakrabban használt „nem-lineáris” kristályok: KH 2 PO 4 (KDP) KD 2 PO 4 Li. Nb. O 3

7. 2. Parametrikus oszcilláció A frekvencia-kettőzés a frekvencia-összegzés speciális esete (két azonos frekvenciájú fényt összegzünk). A következő megfordítható “reakcióegyenletet” írhatjuk fel: 3 1 + 2 Alsó nyíl irányában: frekv. összegezés (ill. kettőzés) Megfelelő kristályban a felső nyíl irányában is megy. Vagyis egyetlen 3 frekvenciából két új frekvenciájú fény keletkezik.

Az 3 1+ 2 egyenlet az energiamegmaradást fejezi ki. Impulzus-megmaradás: p 3 = p 1 +p 2 (vektorok) Ha csak 3 -at rögzítjük, az első kritérium szerint 1 et és 2 -t szabadon változtathatjuk. Az impulzus-megmaradás nagyon szigorú kritérium. Hangolás index-illesztéssel. Mechanikailag vagy a hőmérséklettel változtatjuk a törésmutatót.

1965 -ben valósították meg először. Li. Nb. O 3 IR szűrő Li. Nb. O 3 Nd-YAG 1, 06 mm 530 nm és 1, 06 mm 530 nm hangolt sugárzás hőmérsékletszabályozás 11 fok hőmérséklet-változtatással 968 -1154 nm tartományban folyamatos hangolás.

8. Abszorpciós lézerspektroszkópia Érdemes-e lézereket használni fényforrásnak? Kereskedelmi készülékekben nem lézer a fényforrás (kivéve Raman).

Kétsugaras UV/látható spektrométer:

Lézeres abszorpció-mérés: Nem alkalmazzák gyakran, mert a hagyományos módszerek érzékenyebbek. (A lézerek „zajosak”)

Nagyfelbontású spektroszkópia (lásd későbbi). Kis koncentrációk mérése (a lézersugár kollimáltságát használjuk ki). a)Többszörös reflexiójú mérőcella

b) Hosszú kapilláris

Speciális technikák 5. 1. Diferenciális abszorpció 5. 2. Rezonátoron belüli abszorpció

8. 1. Differenciális abszorpció Két esetben a hagyományos abszorpciós spektroszkópiát nem tudjuk eredményesen alkalmazni. a) Túl kicsi koncentráció b) Nem tudjuk a mintát egy küvettába csalogatni. Pl. légkör szennyezőit akarjuk mérni.

Két egymáshoz nagyon közeli frekvenciájú lézerfényt használunk. Az egyiken elnyel, a másikon átereszt az anyag. Rayleigh szórás stb. közel azonos a két fénysugárra. Jól használható az atmoszféra összetevőinek mérésében: ózon, CO 2, CO, OH, SO 2, CH 4, stb. LIDAR: LIght Detection And Ranging

Megfelelő -jú lézer impulzust az ég felé kilövünk. Egy része visszaszóródik. (Mie-szórás pl. vízcseppeken, Rayleigh-szórás molekulákon). Ugyanakkor részben elnyelődik, ha a hullámhossza megegyezik a vizsgált molekula elnyelési hullámhosszával. 10 ns-os impulzusokkal ~3 m-es térbeli felbontás érhető el.

LIDAR

Kapunyitás: R R A két jel különbségéből az R és R+ R közötti elnyelésre következtethetünk. Légszennyezési térképet lehet készíteni pl. NO 2 ppm tartományban 5 km magasságig.

8. 2. Rezonátoron belüli abszorpció „Intracavity absorption” Minta a rezonátor belsejében - megnő az érzékenység. Négy tényező okozhat érz. növekedést

a) A lézer-rezonátorban sokkal nagyobb a fényintenzitás, mint azon kívül. Pl. kilépő tükör R = 98 % végtükör R = 100 % 50 -szeres fényintenzitás a rezonátorban - 50 -szer annyi foton nyelődik el. (egy foton átlagosan 50 -szer megy végig a rezonátoron)

b) A lézer-küszöb közelében extra érz. -növekedés.

c) Módusok versengése. Ennek a módusnak az intenzitása jelentősen lecsökken Az össz-telj. nem változik

d) Gyűrű-lézerben kétirányú oszcilláció. Ha az egyik irányban kicsit megnő a veszteség, nagyon lecsökken a telj.

Hänsch és mtsai (1972) 105 -szeres érz. növekedést értek el. 108 molekula/cm 3

Lecsengési spektroszkópia

9. Lézerindukált fluoreszcencia 9. 1. Készüléktípusok 9. 2. Az érzékenység becslése 9. 3. Felhasználás

9. 1 Készüléktípusok a) folytonos lézer minta fényszaggató monokromátor regisztráló PMT lock-in

b) Fotonszámlálás

c) Impulzuslézer

9. 2. Az érzékenység becslése Becsüljük meg az elérhető érzékenységet lézergerj. fl. esetén. na: mp-enként abszorbeált fotonok száma x úthosszon (1/s). ik: abszorpciós hatáskeresztmetszet (m 2) NI: molekulasűrűség (1/m 3) n. L: az időegység alatt belépő lézerfotonok száma

A másodpercenként emittált fl. fotonok száma: K: fl. kvantumhatásfoka k. R: sugárzásos átmenet sebességi állandója k. NR: sugárzásmentes átmenetek sebesség állandója (IC, ISC) Egységnyi fl. kv. hatásfok: ha az emittált fotonok száma megegyezik az abszorbeált fotonokéval.

Sajnos nem minden emittált fotont tudunk összegyűjteni. sztérikus tényezővel vesszük figyelembe. Max. 0, 1 körüli érték. Fotokatód kv. hatásfoka ph: fotonok hányad része produkál fotoelektronokat. Tipikus érték 0, 2. A fotoelektronok mp-enkénti száma:

Fotonszámlálás: hűtött PMT-vel n. PE=100 (beütés/s) esetén 1 s időállandóval S/N ~ 8 -at érhetünk el. na = 5· 103 1/s (ennyi abszorbeált foton mérhető kvantitatíve)

Pl. 1 W-os lézertelj. = 500 nm-en n. L =3· 1018 fotont sugároz ki másodpercenként. Tehát 10 -14 alatti relatív abszorpciót lehet mérni. Ha közvetlenül az abszorpciót mérjük, akkor 10 -8 os relatív absz. jelenti az elvi limitet.

Fairbanks és mtsai 1975 -ben 102 - 1011 1/cm 3 tartományban tudták mérni Na 2 molekulák koncentrációját lézerindukált fluoreszcenciával. (Hangolható festéklézer: =604 nm környezetében. ) Detekt. limit: szórt fény „Single molecule detection” „Single molecule spectroscopy”

9. 3. Felhasználás Analitikai alkalmazás: kis konc. Szerkezetkutatásban: spektrum asszignáció. Keskeny sávú gerjesztés. Megnöveljük egy kiválasztott gerjesztett szint populációját. Így sokkal egyszerűbb spektrumok. Nagy lézerintenzitással nagymértékben betölthetünk egy gerjesztett állapotot. Olyan átmenetek is megfigyelhetők, amelyek különben nagyon gyengék.

Molekuláris paraméterek meghatározása Átmeneti valószínűségek meghatározása Molekuláris állapotok eloszlásának meghatározása (ha eltér az egyensúlyitól) Pl. kémiai reakcióban A B + C AC* + B NAC* (v , J) meghatározása hasznos információ a reakció mechanizmusára.

P- etoxi-anilin SVLFszínképe (felül gerjesztési, alul emissziós) PCCP 1, 2279 (1999)