+ All Categories
Home > Documents > NIR-Strahlungsquellen · Augenheilkunde, sowohl Diagnose als auch Chirurgie je nach Wellenlänge...

NIR-Strahlungsquellen · Augenheilkunde, sowohl Diagnose als auch Chirurgie je nach Wellenlänge...

Date post: 07-Sep-2019
Category:
Upload: others
View: 3 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
17
Marc Scheffer – Physikalische Technik – 30.04.2014 Inkohärente Lichtquellen NIR-Strahlungsquellen
Transcript

Marc Scheffer – Physikalische Technik – 30.04.2014

Inkohärente Lichtquellen

NIR-Strahlungsquellen

Inhalt

2 Marc Scheffer | Inkohärente Lichtquellen 30.04.2014

1. Historischer Hintergrund der IR-Strahlung2. Einteilung der Infrarotstrahlung3. Arten von NIR-Strahlungsquellen4. Festkörperlaser5. Anwendungsgebiete von NIR-Strahlungsquellen

Historischer Hintergrund der IR-Strahlung

3 Marc Scheffer | Inkohärente Lichtquellen 30.04.2014

1800: Sir Wilhelm Herschel entdeckt die IR-Strahlung1859: Gustav Kirchhoff formuliert das kirchhoffscheStrahlungsgesetz1879: Stefan-Boltzmann-Gesetz1893: Wilhelm Wien entwickelt das Wien‘scheVerschiebungsgesetz1900: Max Planck leitet Planck‘sches Strahlungsgesetz her

Einteilung der Infrarotstrahlung

4 Marc Scheffer | Inkohärente Lichtquellen 30.04.2014

IR-A: 780 nm – 1450 nm (NIR)IR-B: 1450 nm – 3000 nm (langwelliger Teil^, auch SWIR genannt)

Arten von NIR-Strahlungsquellen

5

(Halogen)GlühlampenInfrarotstrahlerNIR-Laser

Marc Scheffer | Inkohärente Lichtquellen 26.06.2016

Festkörperlaser

6 Marc Scheffer | Inkohärente Lichtquellen 30.04.2014

Aktives Medium:

- Laserkristall: laseraktive Ionen inlaserpassiven Wirtsmedium dotiert

(i) Laseraktive Ionen:

a). Übergangsmetalle(nicht abgeschlossene innere 3d-Schale)

b). Seltene Erden (Lanthanoide)(nicht abgeschlossene innere 4f-Schale, Geschlossene äußere 5s- und 5p-Schale)

Festkörperlaser - Erläuterung

7

Warum sind Übergangsmetalle und Seltene Erden geeignet?

In Festkörpern normalerweise starke Kopplung zwischen den Teilchen kurze Lebensdauer der angeregten Zustände

Anders bei laseraktiven Ionen:optische Übergänge finden in den inneren nicht vollständig gefüllten Schalen statt (4f-Elektronen bei den Seltenen Erden)

Äußere geschlossene Schale (5s oder 5p) sorgt für „Abschirmung“ des Kristallfeldes der umgebenden Wirtsgitterionen

Abschirmungseffekt bei Seltene Erden größer als bei ÜbergangsmetallenSehr schmalbandige und langlebige Übergänge (d-d und f-f)

Marc Scheffer | Inkohärente Lichtquellen 30.04.2014

Festkörperlaser

8

(ii) Wirtsmedium

Sorgt für einen definierten Abstand zwischen den laseraktiven Ionen Vermeidung von Wechselwirkung

Anforderungen:-gute Wärmeleitfähigkeit

- hohe optische Qualität

- nicht doppelbrechend

- in Serie herstellbar

- mechanische Stabilität

bestimmte Oxid- und Fluorid-Kristalle, Silikat-

und Phosphat-Gläser erfüllen Anforderungen

Marc Scheffer | Inkohärente Lichtquellen 30.04.2014

Festkörperlaser

9 Marc Scheffer | Inkohärente Lichtquellen 26.06.2016

Beispiele von Ionen/Kristall-Kombinationen

Spektrales Pumpen mit Diodenlasern: Hohe Pumpeffizienz Muss exakt auf Absorptionslinie

abgestimmt sein

Anwendungsgebiete von NIR-Strahlungsquellen

10

MaterialverarbeitungFernkundeSignalübertragungMedizinChemie und Astronomie

Marc Scheffer | Inkohärente Lichtquellen 26.06.2016

Materialverarbeitung

11

Laserbohren Laserschneiden Laserschweißen

Marc Scheffer | Inkohärente Lichtquellen 26.06.2016

Anwendungsgebiete in der Fernkunde

12

Dient zur Analyse von Luft- und Satellitenbildern zur Beurteilung der Vitalität der Vegetation. im NIR besitz Chlorophyll eine höhere Reflektivität (Faktor 6)Aufnahme von zwei Bildern (NIR und VIS)

Vegetation erkennbar

Marc Scheffer | Inkohärente Lichtquellen 26.06.2016

Anwendungsgebiete in der Medizin

13

Transparenz von 780 -1100 nm des optisches Apparates Augenheilkunde, sowohl Diagnose als auch Chirurgie

je nach Wellenlänge unterscheidet sich die Eindringtiefe

Marc Scheffer | Inkohärente Lichtquellen 26.06.2016

Anwendungsgebiete in der Chemie und Astronomie

14

Infrarotspektroskopie: mit Hilfe von Absorptionsbanden können Moleküle bzw. funktionelle Gruppen (Atomgruppen in organischen Verbindungen) nachgewiesen werden. Aceton und Wasser bzw. CH- und OH-Gruppen

Marc Scheffer | Inkohärente Lichtquellen 26.06.2016

Anwendungsgebiete – optische Kommunikationstechnik

15 Marc Scheffer | Inkohärente Lichtquellen 30.04.2014

λ < 800 nm: Rayleigh-StreuungPeak bei 900 nm 1240 nm & 1380 nm OH-Absorptionλ > 1550 nm: IR-Absorption aufgrund von Si-O-, Ge-O-, P-O-Bindungen

16

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!

Marc Scheffer | Inkohärente Lichtquellen 30.04.2014

Quellen

17

Die Entdeckung der Infrarotstrahlung, http://www.jessen-thermografie.de/thermografie/geschichte-des-infrarot(28.04.2014)DICKMANN, Prof. Dr.-Ing. K.: Laserphysik M. Sc. WS13/14, Vorlesungsscript, 2014Donald A. Burns: Handbook of near-infrared analysis. CRC Press Boca Raton 2008, ISBN 978-0-8493-7393-0.Mertens, Prof. Dr. K.: Optical Communications M. Sc. WS13/14, Vorlesungsscript, 2014

Marc Scheffer | Inkohärente Lichtquellen 26.06.2016


Recommended