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Zusammenhang Absorptions- und Emissionsspektrum Fluoreszenz
 
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MKW
Gast





Beitrag MKW Verfasst am: 05. Feb 2020 12:11    Titel: Zusammenhang Absorptions- und Emissionsspektrum Fluoreszenz Antworten mit Zitat

Hallo zusammen,
vorerst sei erwähnt, dass ich ein Fachfremder bin. Ich schreibe gerade meine Masterarbeit in Elektrotechnik. Während meiner Thesis beschäftige ich mich unter anderem mit der Detektion von fluoreszierenden Farbstoffen.

Zum generellen Aufbau: ich sprühe per Mikrocontroller eine Ethanollösung von Rhodamin 6G, Coumarin 1 oder Uranin in ein Rohr (200cm Länge, 50cm Durchmesser) und habe rings um diese Röhre in 15cm Abständen verschließbare Klappen um sowohl eine Lichtquelle als auch ein Detektionsmedium (Photodiode, Luxmeter, Kamera) zu befestigen.
Es geht um die Informationsübertragung ohne die Anwesenheit von elektro-magnetischen Wellen, die Sprühdauer liegt zwischen 50 ms und 200 ms.
Die Lichtquelle aktiviert den Farbstoff und das Medium soll diese Emission detektieren.

Nun habe ich mich mit dem Stokes shift, dem Absorptions- und Emissionsspektrum und meinen Lichtquellen auseinandergesetzt, verstehe aber nicht ganz wie diese Spektren zu deuten sind.
Meine genutzten Lichtquellen sind: UV-Lampe mit 395nm, ein grüner, blauer und roter Laser (532nm, 405nm und 650nm, jeweils 5mW und 20mW)

Wenn ich mir nun das Absorptionsspektrum von Rhodamin 6G anschaue, so müsste der grüne Laser, dessen Wellenlänge neben dem Maximum liegt, die höchste Absorption und damit auch Emission verursachen oder nicht?
Bei Messungen mit dem Luxmeter komme ich aber zu dem Ergebnis, dass die UV-Lampe die beste Emission verursacht.
Die UV-Lampe und der blaue Laser werden vollkommen absorbiert, die Emission ist Orange. Der grüne Laser wird vollkommen absorbiert, allerdings sieht man durch nur punktuell orangene Emission, der Rest besteht aus Reflektion des grünen Laserlichts. Der rote Laser geht komplett unverändert durch die Lösung hindurch.
Dieser Effekt ist auch bei den anderen Stoffen in genau dieser Konstellation erkennbar

Meine Ideen:
Zum einen würde ich mir das so erklären, dass kurzwelligeres Licht eine höhere Energie besitzt (Planck'sches Wirkungsquantum) und dadurch einfach mehr Photonen anregen kann.
Ein anderer Ansatz wäre, dass eine Lichtquelle bestimmter Wellenlänge alles im Spektrum darüber Befindliche aufintegriert und dies als summierte Intensität freigibt.

Da ich, wie bereits erwähnt, in diesen Bereichen nur Laienwissen ansammeln konnte, würde ich mich freuen, wenn mir jemand diesen Zusammenhang erklären könnte.


Viele Grüße
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 6205

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 05. Feb 2020 12:50    Titel: Antworten mit Zitat

Benutzt Du denn keinerlei Filter? Die hohe Kunst ist bei dieser Methode ja gerade, die Emission von der Anregung zu trennen.

Weiterhin wird in den entsprechenden Geräten üblicherweise jeweils ein Referenzkanal verwendet, um die Messungen normieren zu können. Dann kann man auch Laser mit UV-Lampe vergleichen. Hast Du sowas nicht vorgesehen?

Viele Grüße
Steffen
MKW
Gast





Beitrag MKW Verfasst am: 05. Feb 2020 13:43    Titel: Antworten mit Zitat

Doch ich benutze Notch-Filter für die jeweilige Wellenlänge der Quelle und habe zusätzlich mit Short- und Longpassfiltern experimentiert.

Das Signal der Quelle ist von der Emission separierbar, dort liegt nicht das Problem. Ich verstehe in ersten Linie die Logik hinter dem Anregungsspektrum nicht. Ich wüsste gerne warum Quellen mit geringerer Wellenlänge den Farbstoff stärker anregen, als eine Quelle, die quasi im Anregungsmaximum liegt.
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 6205

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 05. Feb 2020 14:29    Titel: Antworten mit Zitat

Gut, wenn Du sauber notchfilterst, scheinst Du hoffentlich tatsächlich nur die Emission zu messen. Ich kenne es so, dass man das Anregungslicht ebenfalls durch ein Schmalbandfilter jagt, damit keinesfalls unerwünschte Wellenlängen beteiligt sind. Eventuell wäre das einen Test wert.

Ansonsten kann ich mir nur noch Verunreinigungen als Ursache vorstellen. Ich hab beruflich viel mit solchen Geräten zu tun und bin jedesmal erstaunt, wieviel Signal man allein bekommt, wenn irgendwo ein Haar rumhängt.

Wird denn dieses Rohr nach jedem Test gut gereinigt? Hast Du mal einen Trockentest gemacht, also wieviel Signal Du ohne versprühte Lösung bekommst?
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