DE1489733A1 - Lichtquelle mit angeregter Emission oder selektiver Fluoreszenz - Google Patents

Description

Lichtquelle Mit angeregter Eaieeion oder eelektiTer Pluoreaeens.

Ss alnd bereit· Lichtquellen bekannt« die auf de« Prinzip der angeregten üolaeion oder der selektiven Fluoreesens beruhen und die als "LASER" be■eiohnet werden.

Bei bekannten Torriohtungen diener Art ist eine feete oder gaeförmige, aktive oder e»lektiY-fluoree»iereade 8ubetans in eine* Hohlraue angeordnet, der reflektierende «fandungen aufweiet, wobei die·· Wandungen nach Art de· Interferometer· von Perot und fabry aufgebaut •Ina. Wenigsten« eine dieser Wandungen iet teilwel·· transparent·

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Eiese Subatans wird dnr Einwirkung einee spesiellen Liohtes von geeigneter Wellenlänge ausgesetsi» und dieses Licht geht von einer sogenannten Anregungelichtquelle aus. Unter der Einwirkung dieser Belichtung kann festgestellt werden* daß unter bestimmten Bedingungen» die später noch erläutert werden «ollen» die Erscheinung einer angeregten Soission oder einer selektiven Fluoreszenz auftritt» die sich auf eine vorbeetimmte Richtung konzentriert·

Ie ist bekannt» daß es möglich 1st» mittels derartiger Lichtquellen eehr kurze und sehr kräftige Bniseionen dadurch eu erhalten» daß man zu vorbestimmten Zeltpunkten auf die Wandungen dee optischen Hohlraums einwirkt« Ea gibt swei -irten derartiger Torrlohtungen» wovon die eine auf der Verwendung von beweglichen Spiegeln basiert, die sich lediglich während einer sehr kurzen Zelt in ihrer Lage befinden» und die ander« auf der Trrwendung von optischen Unterbrechern· Derartige Unterbrecher werden verwendet» u» einen der Spiegel während einer «ehr kursen Zeit frei an geb«n.

Perartige Unterbrecher sind beispielsweise K«rr-

Zellen.

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Diese Vorrichtungen sind teuer. Di··· Vorrichtungen machen komplizierte meohanieohe Vorrichtungen erforderlich oder» falls Kerrsellen verwendet werden»·ο sind elektronische Kreise vorgesehen» die den gleichen Bachteil aufweisen·

Die Erfindung hat ein· Impulslichtquelle mit angeregter Emission oder einen Impuls-LABKR sum Ziel» der auaerordentlioh einfach aufgebaut let. Die erfindungsge&äSe Ilapulslichtquelle mit angeregter Emission weist einen aktiven Kürper oder eine selsktiv-fluoresslereade Substans auf» die in einem optieohen Hohlraum eingeschlossen ist» der durch swel Spiegel be^renst wird» wobei wenigstens einer von den beiden transparent iet.

Line χ latte, die aue einem Material besteht, welche· eine veränderliche Durchlässigkeit hat» wobei die·· Durchlässigkeit mit der Intensität d·· durchgelesenen Liehteβ ansteigt» ist swieohen einem der beiden Spiegel und dem aktiven Körper oder der •elektiv-fluore·- sierenden Substans angeordnet·

Daraue folgt» da0 in dem Moment» in dem die Sales lon beginnt» durch «in· krhöhung der Durohläseigkeit eine Verbesserung der Oesillatiomssuetände erreieht wird,

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welche «in Anwachsen der Intensität dee emittierten Lichtes begfinetigt. Dadurch wird aber wieder gleioh~ aeitig die Durchlas»igkelt erhöht. Dieser lyklus setst «loh fort, bis die selektiv-fluoressierende Lichtquelle volletändig auf den Orundsustand entladen ist.

Sie Erfindung soll anhand der folgenden Beschreibung unter Bezu&nahae auf die figuren der Selohnung nXher erläutert werden, üe «eigenι

Flg. 1 ein £era-3oheaa oder Energienireeu-eoheee. dee Zone C^,

2 eine Soheiuuuieioht einer kle>eeieohen Liohtquelle mit eelektirer Fluoreeeene «dt eine» aktiren Körper au· eines Feetetoff,

3 eine Kurve» die su-r Erläuterung dient,

flg. 4 eine eaheeatieohe Darstellung einer errindungegeaaeen Lichtquelle nit eelektirer Fluoreseens,

*i.g. 5 und 6 Kurren, die sur BrlÄutenmg dienen, 71g· 7 eine eahematleohe Darntellung einer «weiten Ausführungefor« einer erfindunfagesKien Lichtquelle mit selektiver fluorenes« und

flg. 8 eine Kurve, die der Erläuterung dient.

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· 1 selgt due tera-Sohema oder Energieniveau-Sohema des Ions cj* (Iiubin in Aluminium),

Da* VluoreseeiuHRot dieseβ Körpers wird duroh den übergang τοη Ionen C^* «wischen dem Snergieniveau 2E und dem Grandniveau 4A₂ erseugt.

Diese yiuoreejMHOun wird durch blaues oder grünes Licht hervorgerufen_v wobei dieses Licht als optiβone Pumpe oder Anregungalioht beeelohnct wird, und dieses Lloht lädt die Ionen des Hiveaus 4A₂ auf die oberen HlTeaus 4V₁ und 4V₂ übergehen. Der Übergang τοη Hlveau 4A₂ su den NlTeaus 47- und 4P₂ entspricht einer Absorption dee blauen Liohtee (B) oder des grUnen Liobtee (?)·

Diese Ionen fallen τοη selbst auf das ZwisohennlTeaii 2E herab und ergeben in beiden Fällen Phonontn.

Die Verwellselt im Niveau 2E liegt in der Oröfienordnung von 5 Millisekunden bei 300° Y. Danach fallen die Ionen C^ auf das Niveau 4A₂ surttok und emittieren Idoht im Bereich des roten Liohtee.

Pig. 2 selgt eine Lichtquelle mit angeregter Bmissl on oder mit selektiTsr Fluoreesens, die auf diesem Prinaip

beruht.

909823/0905 ^8AD wo

beruht· Das emittierende Material 1 weiet beispieleweise die form ein«β rechtwinkligen Parallelepipedee auf. Die Vorrichtung weist swei ebene, parallele und reflektierende flächen M₁ und Jt, auf, von denen wenlgetene eine transparent let. Dae Licht der Anregunge-Iiohtquelle iat in der Richtung P, parallel eu den ebenen Flächen konzentriert. Die Erscheinung Λ·τ angeregten Eiaiasion oder der selektiven Huoreeeens beginnt, wenn die B<>eetsung dee Niveaus 2S₉ die duroh die Anregungequelle eraeugt w-lrd, einen bestisösten kritlechen Wert n_Q erreicht· Sie dann folgende Lichteniesicn let in einer Sichtung eenkreoht eu den ebenen ?13ohen koneentriort» die duroh f gekennzeichnet let·

liaa kann oagen, doO,wtnn die Bohwelle n_Q erreicht 1st» die Ungleichung gilt

O² R₁R₂ ^ 1 , (1)

wobei 0 der Verstärkungsfaktor dee Yerstärkereediuee 1st und R₁ und R₂ das RefteadLoneTemDgen der beiden Spiegel.

für einen Hohlraum mit rechtwinkligen Querschnitt und von gegebener Länge gilt

^ao - »

909823/0905 _oWGlNAL

"⁷~ U89733

K und Ii loattaatoa «lad, und wobei a_e Alt B·- tetsuag Att OvunAauttanAtt 1st·

Di· CRtithuagtn (D und Φ ttlf«n» AoJ Al« ««lektine Fluor····»« oder Al· aaftrtgtt Balttloa fttr tlata Chrentwert der Biiitiac n₀, der ttar hoch 1·%» beginnt· vom dm· Produkt R₁ R₂ ttar kl«ln 1·%· Mo T^ntArkus« Itt tthr «ro·, wtan S₁ B^ β·>ΊΒ« ethaltta wird.

B«l tlntr kontinuierlich·!! Bl«uliohtanr«eung«liohtqutllt eteigt Al· BtMtsuag β Att IlVMmt 2K alt Fiaüttion Aer 2«lt geaäB der la Mg. 3 darf*»telltea Kurr· •a·

Zur Zelt O₉ d.h. bei« Beginn Ae& inme^cm· hit η» d.h. die Beeetsung de· KiTeaue 2X_t Ata Wert O und wäohet bit au a_Q ta· Wenn a₀ erreioht ist» itt AeB Produkt

größer alt 1· Die Breoaolauaeta der aagtrtftta Baiteloa odtr Atr eelektiT·« yiuorossene Wfianen tar Zeit t₀. £· wird «la· Utattttlttloa tm«aft, wobei a unter Ata Wert a₀ anfüllt. DtV «tvt Q? B₁X₁ wird kleiner alt 1» und Alt Balttita wirA seendet. Uater AtM Binfltti Atr Aavteaagtlltlitfatllt »tgiaat B₉ wieAer aa •telfoa. Btv lyklat wleA«raolt tioa, Ut Alt

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lichtquelle abgeschaltet wird· Die vorstehenden Ausführungen «eigen be η titanate Eigene aha ft en der bekannten Lichtquellen mit aelektiver Fluoresiens oder der bekannten XAS ivR·

ZniilHieondere iet ea unmöglich, ohne die Einwirkung der Anregung«lichtquelle su unterbrechen, einseine Impulse «u erhalten· Der Wert η kehrt nicht auf den Wert 0 surUok»

Pie erfindungageaäfle Vorrichtung (Fig. 4) unterscheidet eich von der in Pig. 1 dargestellten dadurch, daß ewisohen dem Körper 1 und beispielsweise den Spiegel M₂ eine Platte 2 eingesetzt iet, die aue eine« Material besteht, dessen I*ioh !durchlässigkeit oder fransparens ■von der Intensität dee Lichtes abhängt, welche« da· Material durohsetst.

v/enn dieeee Material schwach tiranaparent iet, absorbiert dieaes das Licht ohne Reflexion und densufolge verhält 8ich dieses Material nicht wie eine reflektierende Schicht.

Andere ausgedrückt, wenn X* die von der Platte durchgelassen« Energie ist, und wenn I₁ die einfallende energie ist, so gilt

I* 909823/0905 -*

vob·! I AU Stärkt dtr Prob· ist und oC( \) «in· funktion dtr Vtlltnlängt let, dl· dl· Platte 2 oharakttriaitrt.

Dtrarti*· Materialien axletleren· Bin·· dl···? Materlmlltn let dl· Prob· 0 10 -von einer Stärkt von 3 MB₉ dl· In dtr Y«rOff«ntliohung "Coeptt· Rtndui A l'Aoadiai« dt· Boi«net«"du 16 Kar· 1964 beechritbtn iet. Dl··· wtiet tin· Uohtdurohläteigktlt —5- auf» dl·

¹I für gtring· Inttneitättn ßl»ioh ü,002 let und dl« fUr ■•I» er©*· eur Ttrfttgune etthtndt Sn«rgitn (10'w/o»*) bla auf 0,5 «nwilobA» und mnur für tint Wtlltnlöne· you 6943 t.

Dl· II«· 5 Mi«t dl· Ttrtndtnmgtn dtr logarithaleehon Koordinattn.

Bti dtr Β·Ίτ1·*·ν·1·· tin«r dor«rllc«n Torriohtting vurdtn dl· fol««Bd«a Tvrtinf aohttn innfthatn i«B«ohti ·) dl· Smwr dtr Anrtgung let gtgenUbtr dtr Dauer

dtr Β*1··1ο& grotι

b) dl· Durohliaeifktit dar natt· hst awti Wart·, dtr «in· Wtrt T₁ tntaprioht gtrlnc«n Idthtint«»- •ltiUA end dtr ander« Wert T₂ tnteprioht atarkM Uohtintwwitlttn, wobti dl· Platt· dlskotttlaol·»»

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lloh wirkt» «as eelbatreretandlioh nloht gang «takt lat·

91· Wg. 6a leigt dl· Yerttnderung der Bea«t«ung Ilveau· 2B In der erflndungegenllaen Vorrichtung al· funktion der Salt.

Di· flg. 6b ««igt dl· Veränderungen d«r kritischen Schwelle d«r Beaetaung Im Iliraau 2E al· funktion dar Salt.

BIa VIe* 6o aelgt dia Liohtintenaitat, dia von dar erfindungegeaJlÄen Idohtqualle alt ealaktlTar Fluor··- 9βΛΜ od«r vcM trilndungagmaaAan LA3KR aalttlart wird, •la funktion dar Salt·

Auf Orund dar geaaohtan Annalwan» kann aan dia Baugruppe, dia ana dar Platt· 2 und d·» 8pl«g«l H₂ toa-•tahtt ala JCq«lvalant einae Spiegel· betrachten, der yor des Beginn der Bfelaalon aln gering»· Heflexion·- ▼•mtfgea hat und «In etarkea Keflexioavwraugen, welohea la weeentllohen gleioh den ReflexionereraOgen da· Spiegel· N₂ litt «oWl dl···· leflexionarermOgen wirk-•an 1st» wenn die Bmleelon beginnt. T₁ IM dl· Duron·

lMaeigkelt

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lasilgkelt der Platte ImI geringen Idohtintenei täten und t_s lat «1« Durohltseigkeit IMl stärken Liohtint·*- eitlten, wobei T₁ dioht bsi O XUgX₉ und wobei T₂ 1 ist.

Venn keine selektive fluoressena oder angeregte EaIs-■lon auftritt odtr wenn dl·«· gering let» verhttlt »loh. dl· Baugruppe, die aus der Platte a und de« Spiegel bceteht, «le ein Spiegel alt gerlngeei Reflextoaerer-■Ogen R₅-R₃ · ^Ti» *"**1·ο^ l*t der Spiegel M₂ τβα der Platte abgedeokt, die «regen Ihrer geringen Durohlleelgkelt die Idohtenergl· auf de« Hin» und auf dem BUOkMCg abaorblert» ohne dabei Idobtenergle aum Spiegel M₁ hin au reflektieren· Dl·· führt dasu» dafl die kritisch· Schwell« n_Qi hooh let·

Wenn die eelaktl^e fluoreeaena oder ang«r«gt· •ion. begonnen hat, und wenn dl· Strahlung durch dl· Platt· 2 hinduroh geht, eo wird dl· Durohlä*eigkeit T₂ dicht bei ι liegen ι die Strahlung gelangt stm Spiegel H₂ · Venn dleeer Spiegel ein starkee Reflexion·« ventigea bat, wird die krltleohe Schwelle auf den wert ⁿo2 *^β***>^^· "¹^^{1 d1}·· *·* praktleoh der Wert, bei der die angeregt· Sod«eion bmw. dl· eelektire Pluoress«ns beginnt·

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Die Kurr· ta stellt Al· ferfederuafeB A#r Beeetaun«ea Im Mir··* β al· Funktiom Ar IeIt Amt«

Xur IeIt O beginnt Al« Anrefunj, und dl· Platt· 2 ab~ •orblert, «bA Al· JteMtmuf let O. unter Aer liawlrkuBg Aer Anregten* eteigt Al· BeMtaung an «bA ·γ-reioht Atm Hurt B₉₁ «or I«lt H₁I A₀₁ ist Al· kxlti-■oh· SdwiU«t Al« Ami ProAukt R₁-K₅ «nteprlobt, wobei Al···· freAiikt« «1· aas au· Ami Tor«talMmA«i «rttanaam kann, klalii 1st.

Α1···β ItaMBt baglBBt Al· aftfarvgt· Bai··!·« oA«r Al· MlektiT* noor«uaas. Der Wert m BIaHt ₉ «1· Al« Hg· $b aalit« intar A«r MnfirkBBc der Baiaaloa a%» ubA Al« natt· t «lvA Aor^liailf. Der krltUafa· S«B«*Uif«vt nlrA «1b· fiaktlam A·· ProAakt·· I₁. «bA wlrA auf Aas tfert B₉₂ uÜureaA Α·γ Bamar Aar Oi BBfaaaakt. ΪΛ· tomUßmg flUt

rm «laea aa«iBal« B₉₁ liagaBA*a& wert auf «laan «s Bai» B₉₁ 11·ΐ·*4«ι wart aur fait t_f a».

BeAittguagaa alsA «Bfakakrt» vbA Al· BaiaaloB wlrA ubA Al· kHtiaal» leaweU· Blast wieder den ve*t B₉₁ am» der dea PreAttkt R^R₅ «ateyriolit. Me Platt· t absorbiert wieder, d.h. Ale Platte hat wieder

eine

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ein· gering« Durohläeelgkeit.

Alle die·· Bnoheinungen verlauf ·η «ehr echnell, wenn man al· Anr*gung«qu«ll· einen llektronenblit« verwendet, und sam · rhält einen einzelnen kursen und etarken Pul··

Man kann die Angelegenheit auoh in folgender Weise betrachten. Bei Beginn der selektiven Fluoreesens oder der angeregten Bnleelon liegt die kritleoh· Sohwelle hoch, und bei Beginn der Balesion wird die DurchllMigkeit erhöht» wodureh sieh die Intensität de· Id oh tee erhöht, und dies verbeeeert wiederum die Durohläeeigkeit.

Der Liohtimpul· wuchst lawinenartig wie bei einer •lektrieohes Entladung an» Die Baission dauert an» bia das liveau 21 vollständig auf einen Wert entladen 1·%» der unterhalb der kritieohen 8ohw«ll· liegt·

*ie beechriebene Torriohtung weist gegenüber bekanntes Torrlohtvmgen, die Mittels optieohen Unterbrechen* beiten, Yorteile hineiohtlioh der Binfaohheit auf· Wenn jedoch das Bystea ein 8ohwingungeeyeta« alt Bolaxatloa 1st» so 1st ·■ uaaOglloh» alt absoluter

Genauigkeit den Augenblick featsuatellen_v «η welche« dl· Oeeillation beginnt. Dl·· kann in Torrlohtungen, wie belepieleweiae In Torrlohtunken für dl· optlaohe

Telemetrie etörend sein.

Di« in Pig· 7 dargestellte Torrloh tun« weist einen derartigen laohteil nicht auf·

Bestirnt· Materialien mit veränderlicher DurohlMaeigkeit erhöhen oder verhindern ihr· DurohlJlealgkelt, wenn ein elektrleohe· PeId \f parallel oder seakreoht sua dtirohgeetAlten Idoht angelegt wird·

7 seigt «in· Torriohtung fUr e«lektiT· 71uorea»*iui oder ein·» LABEK, bei weloheei die·· EigenaohaXt τ·τ~ wendet wird» Seeiu#iaktiver Körper 1 Torgea«hen₉ dl· Platt· t und dl· beiden Spiegel M₁ und N₂* AIa Anregtmgeliqhtquelle let eine BUtaentladungarorrlohtung 4 Torgeeehen, dl· τοη einer Quelle 5 geapelat

Di· Quelle 5 eteuert unter Iwleoheneohaltung ein·· Seitgeber· 6 daa Anlegen ein·· elektrleohen faliaa an die Ulden nil«h«n der Platte 2. Si««e Platt· kann ••ieplelewel·« lh einen Seflf 7 angeordnet aeln_v welohe· eine leitende flOeelgkelt enthllt. Di· Baugruppe

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rio»»uk*it-a«flL· let

Β· Mi Miianwii» da· dlt ABtaguig «·■ ftldtt dlt PurtMltttglrtlt f dtr Platt· «rhllht.

Vtan dtr BUU «itr ItIt t_e ««ftlOtt tdrd, tt wir* dl« BMMtWMf B im Uwm ShIiMr ItIt t, «Aöht und «rr«lobt t»l«pl«l*«MlM «Ibmi V«rt_t dtr imttilMl.il dtr krlti«o

■»!«η dtr Bmfropyt (W*tt· I₉ Vpltetl M₂) «nttpritht •oMMlMft UthtintMMltftt«» «■§ t«l fctleplelmltt R- ■

fivreh dit Aaltcmg dta tltktrltrtwa ftUtt ( ma ItIt t wird dit DwoklMttlektlt Ur TMU 2 «AÄt, wtlMi dlt Bpt» dit ■«· dtr n*tt· 2 «ad dta Spltgtl _v tltt Btfl.wi BMWlBBgWI h»t» wtleh·· gltitB .tj ^U*· «WMi t£ > I^ itt.

Bit krltltaht SonitUt tHMl m^ni^ tzmltdrlft, > »_ef let.

Xa dlttMt MBMBt Utgt «tr «art m tWtfaalt τοα

uad dlt

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Xn de» IkXX₉ in de» die Ihirchläe«igk*it durch die Anlegung ein·· elektrischen Felde· erniedrigt ist» koant wui sub gleichen Srgebnie, wenn man da· IeXd but Seit t₂ abechaltet.

Si· Funktion·*·!·· der beeohriebenen Torrichtung «nt* eprioht der ein·· 8perroeiillmtor·.

Wenn nan kein· besonderen Vorkehrungen trifft» werden die LiohtimpuleeUg· in «ufttllig auftretenden Seitpunkten auBgelöet.

Man kmnn die·· Zeitpunkt· durch die Zuführung von SynohroniBÄtionepuleen feetlegen.

Fatenteneprtlohe

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Claims (1)

1. Ptt«ntiniprUohi

   · Llohtquelle ait selektiv·* Fluor··«·*· mit ein·» Körper «α· «in«· ••!•ktlT-fluoreee«at«n Material, der in ein·» Hohlraum angeordnet 1st, welcher alt reflektierenden Wandungen aÄWrtetet let, wob«l «la· dleeer wandungen wenigsten· tellwel·· transparent let» und wobei der Körp«r optlaoh angeregt wird» duduroh gekenn-■elohnet» Am» swlaolien den aktiv·» Körper uni einer |

   der reflektierenden Wandung·* ·1η anderer Körper angeordnet let, d···«» Idohtdurohlttaelgkelt aloh alt der Inteneitlt d·· *lnf allenden Liohte· erhöht.

   2* Llohtquell· BMh Anapruoh 1, daduroh gekeniuielohnet, dafi der and^r· Körper eine Platte let_t dl· ewel Btetier-• lektroden aufw«lRt» dl· eur Terlnderuni; der Durohll·- ■IMlt dleaen, daJ eine 8jnohronleatloneelnrlohtung alt den Elektroden gekuppelt 1st» vm Ib Torbeetieeten Xeltpunkten dl· angeregt· Bedaaloa oder dl« eelektlT· fluor««s«B· attesttlö··»·

   3· Lichtquelle BMA ineprueh 1 oder 2» deduroh g*kenm-■•lohnet» dal dlewr Körper eine OlMplatt· let, dl· Spuren tob halttlaltenden Sutetansen enthält.

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   4. Lichtquelle nach «in·· der AneprOohe 1-9» daiureli gekennseiefcnet» daft der aktiv· KOrpar ·1λ Rufcineta» let» der «it dreiwertig« Gkuroei vereetst iet.

   5. Liditquell· BAoh den Aneprfleheii 2, 3 oder 4« de4u»a geketuiieiohnet» da· die &7»olureBleatl<meTorriohtime mit de« Generator der optleehen Anreaeelle derart gekuppelt iet» dafl die AuelOeung der angeregten EvieeioB oder der e*l«ktlvea Tlaooreesena tm Und· dee Anregungeiyklue beginnt·

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