DE3311335A1 - Messmethode und vorrichtung zur quantitativen analyse nach dem prinzip der kohaerenten-anti-stokes-raman-spektroskopie - Google Patents

Messmethode und vorrichtung zur quantitativen analyse nach dem prinzip der kohaerenten-anti-stokes-raman-spektroskopie

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Description

VON KREISLER SCHONWALD EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER
I Ί 3 ό
KABUSHIKI KAISHA KOMATSU SEISAKUSHO 3-6, Akasaka 2-chome, Minato-ku, Tokyo, Japan
PATENTANWÄLTE
Dr.-Ing. von Kreisler 11973
Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln
Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln
Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Setting, Köln Dr. H.-K. Werner, Köln
DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF
D-5000 KÖLN 1
28. März 1983 Sg-Da-fz
Meßmethode und Vorrichtung zur quantitativen Analyse nach dem Prinzip der Kohärenten-Anti-Stokes-Raman-Spektroskopie
Die Erfindung betrifft eine Meßmethode und eine Vorrichtung zur quantitativen Analyse nach dem Prinzip der Kohärenten-Anti-Stokes-Raman-Spektroskopie (CARS-Verfahren).
Das CARS-Verfahren ist eine Art nicht-linearer Raman-Spektroskopie, die mit der Entwicklung von Hochenergielasern und Farbstofflasern fortentwickelt wurde und die eine Nachweisempfindlichkeit aufweist, die ungefähr 10 mal höher ist als die der konventionellen Raman-Spektroskopie, so daß für das CARS-Verfahren in verschiedenen Anwendungsbereichen ein großer Bedarf entstanden ist.
Im folgenden wird auf einfache Weise das Prinzip der Kohärenten Anti-Stokes-Raman-Spektroskopie erläutert. Wie in Fig. 1 dargestellt, wird, wenn ein Anregungs-Laserlicht mit einer Frequenz in. ein Material RM
(ramanaktives Material) zusammen mit Laserlicht der gleichen Frequenz (Stokessche Frequenz) ω~ (= ω, - ςι, worin q die Eigenfrequenz der Moleküle des Materials RM ist) wie der des Stokesschen Lichtes des Materials RM bestrahlt, erzeugt es ein sehr intensives und strahlenähnliches Anti-Stokes-Licht (Frequenz ω3 = wi + Ω-) , des Materials RM durch Resonanz. Ein solches Phänomen kann als Vierphotonenprozeß, wie in dem Energiediagramm in Fig. 2 dargestellt, interpretiert werden. Darüberhinaus ist eine Intensität I, des Anti-Stokes-Lichtes dann gegeben durch folgende Beziehung:
I3 ~ I1 2 , I2 . N2 (1) .
N ist die Dichte des Materials RM, I- ist die Intensität des Laserlichtes der Frequenz ω, und I_ ist Intensität des Laserlichtes mit der Frequenz ω?. Ensprechend kann, wenn die Intensität I3 des Anti-Stokes-Lichtes gemessen wird, die Konzentration des RM-Materials gemessen werden. Das CARS-Verfahren basiert auf diesem Prin-
2C zip, nämlich daß die Konzentration eines Materials durch Messung der Intensität I3 des Anti-Stokes-Lichtes gemessen wird.
In Wirklichkeit variiert das nach dem CARS-Verfahren gemessene Licht in Abhängigkeit von der Intensität des Anregungslaserlichtes, den Randbedingungen des optischen Systems und anderen Einflüssen beträchtlich. Aus diesem Grunde ist ein Gerät zur quantitativen Analyse (Gerät zur Konzentrationsmessung) nach dem konvertionellen CARS-Verfahren so konstruiert, daß die Signalstärke aus einem System, das gemessen werden soll, korrigiert wird,
jo ι ιοοο
indem das Signal aus einer Referenzzelle, die ein bekanntes Referenzmaterial als Standard enthält, verwendet wird, wodurch die Konzentration gemessen wird.
Ein Gerät zur quantitativen Analyse nach dem konventionellen CARS-Verfahren ist in Fig. 3 schematisch darstellt. Eine Zelle A ist mit einem Probenmaterial, gefüllt, während eine Zelle B mit einem Referenzmaterial einer vorgeschriebenen Konzentration gefüllt ist. Das Anregungslaserlicht der Frequenz ω wird mit einem Spiegel 1 umgelenkt und auf einen Strahlenteiler 2 gerichtet, während Laserlicht der Frequenz ω auf den dichroitischen Spiegel 2 gerichtet ist. Das Anregungslaserlicht der Frequenz ω.. und das Laserlicht der Frequenz ω2 werden mit Hilfe des dichoritischen Spiegels 2 zusammengesetzt. Dann wird der resultierende überlagerte Lichtstrahl durch einen Strahlenteiler 2' in ■ zwei Strahlen geteilt, wobei ein Strahl durch eine Linse 4, die Zelle A, eine Linse 5 und ein Prisma 6 auf einen Spektrographen 7 gerichtet ist, während der andere Strahl durch einen Spiegel 3, eine Linse 8, die Zelle D, eine Linse 9 und ein Prisma 10 auf einen Spektrographen 11 gerichtet ist. Die Spektrographen 7 und 11 weisen Detektoren 7a bzw. 11a auf, die die Lichtintensität messen, die auf die Spektrographen 7 und 11 gerichtet ist, und die ein elektrisches Signal abgeben.
In dem bekannten zuvor beschriebenen System sind jedenfalls zwei Systeme für die Signaldetektion, bestehend aus einem ersten Signaldetektionssystems, das den Spektrographen 7 und den Detektor 7a enthält und einem zweiten Sxgnaldetektionssystem, das den Spektrographen 11 und den Detektor 11a enthält, notwendig. Ferner muß auch das Ausrichten der optischen Achse mit Hilfe von
zwei Systemen durchgeführt werden. Deshalb sind solche konventionellen Systeme teuer und die Einstellarbeiten erfordern sehr viel Zeit.
In der oben beschriebenen Messung ist es darüberhinaus notwendig, daß die Raman-Wellenzahl (entspricht der Stokesschen Frequenz) eines Referenzmaterials in der Nähe (innerhalb eines Bereiches von 80 cm ) der Wellenzahl eines Probenmaterials ist, um die Signalstärke des Probenmaterials zur gleichen Zeit mit der Signalstärke des Referenzmaterials bestimmen zu können.
Wenn beispielsweise die Wasserstoffkonzentration nach dem CARS-Verfahren gemessen werden soll, gibt es kein geeignetes Referenzmaterial, das der oben beschriebenen Bedingung genügt, da das Wasserstoffmolekül ein sehr
hohes Schwingungsniveau in Höhe von 4169 cm im Vergleich zu anderen Materialien hat, so daß eine derartige Messung, in der irgendein Referenzmaterial verwendet wird, bisher nicht durchgeführt werden konnte. Aber auch ungeachtet dieser Tatsache enthalten die gemessenen Ergebnisse, Intensitätsschwankungen des Anregungslaserlichts oder Schwankungen in den der Randbedingungen des optischen Systems, so daß solche Messungen hinsichtlich ihrer Genauigkeit problematisch sind, wenn keine Korrektion auf der Basis eines Refe-
renzmaterials erfolgt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die in ihrer Konstruktion einfach ist, bei der die Teile, die
justiert werden müssen, erheblich reduziert sind, und
oo ι
mit der korrekte quantitative Analysen durchgeführt werden können, sowie eine Meßmethode nach dem CARS-Verfahren zu schaffen, mit der in Zusammenwirkung mit der Vorrichtung eine Messung (z.B.) der Wasserstoffkonzentration mit hoher Genauigkeit möglich ist.
Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch, die Anordnung einer ersten Zelle, gefüllt mit einem Probenmaterial, und einer zweiten Zelle, gefüllt mit einem Referenzmaterial·, in Serie, die Überlagerung eines ersten Anregungslaserlichtes mit einem zweiten Laserlicht, das beide Stokesschen Frequenzen sowohl des Probenmaterials als auch des Referenzmaterials enthält, um das sich ergebende Laserlicht auf die erste und zweite Zelle zu richten, das Ausrichten des Laserlichtes, das jeweils die erste und die zweite Zelle passiert hat auf einen Spektrographen, um das Laserlicht mit Mehrkanaldetektoren zu messen sowie das Messen der Konzentration des Probenmaterials aus dem Verhältnis der Signalstärke zwischen einem Ausgangssignal, das jeweils in verschiedenen Kanälen des Mehrkanaldetektors wirksam ist und das dem Probenmaterial entspricht und einem Ausgangssignal, das dem Referenzmaterial entspricht, wobei die korrekte Konzentrationsmessung mit Hilfe eines einzigenDetektionssystems durchgeführt wird.
Die Erfindung sieht in vorteilhafter Weise vor, daß ein Laserlicht mit einer Frequenz großer Bandbreite für das Laserlicht der Frequenz ω0, verwendet wird, das zusammen mit dem Anregungslaserlicht der Frequenz o>. auf ein Probenmaterial gerichtet wird. Ein Material, das eine Raman-Frequenz aufweist, die der des Probenmaterials nahekommt, wird als Referenzmaterial verwendet, so daß es von dem Laserlicht der zuvor genannten großen Bandbreite abgedeckt werden kann.
33V1335
j.
Darüberhinaus kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in vorteilhafter Weise eine Methode zur Messung der Wasserstoffkonzentration durchgeführt werden, indem das Rotationsniveau anstelle des Schwingungsniveaus von
Wasserstoff verwendet wird. Üblicherweise wird, wenn das CARS-Verfahren zur Konzentrationsmessung eines Materials verwendet wird, das Anti-Stokes-Licht, das auf dem Schwingungsniveau des Probenmaterials wirksam ist, benutzt. Es ist jedenfalls auch bekannt, daß das Anti-
Stokes-Licht auf ähnliche Weise auf dem Rotationsniveau nach dem CARS-Verfahren wirksam ist, jedoch ist die Signalstärke schwächer als die des Anti-Stokes-Lichts, das auf dem Schwingungsniveau wirksam ist. Ein derartiges Anti-Stokes-Licht auf dem Rotationsniveau ist
auf der Seite einer deutlich niedrigeren Wellenzahl im Vergleich zum Anti-Stokes-Licht auf dem Schwingungsniveau wirksam. Erfindungsgemäß wird das Anti-Stokes-Licht auf dem Rotationsniveau in einer Methode zur Messung der Wasserstoffkonzentration nach dem CARS-Ver-
fahren verwendet, wobei ein Referenzmaterial, das die vorgeschriebenen Bedingungen erfüllt, ausgewählt werden kann, so daß die Messung der Wasserstoffkonzentration mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden kann.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Arbeitsprinzips der Kohärenten Anti-Stokes-Raman-Spektroskopie (CARS), die bei der Erfindung benutzt wird,
Fig. 2 ein Energiediagramm zur Erläuterung des Arbeitsprinzips des CARS-Verfahrens,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer konvertionellen CARS-Vorrichtung zur quantitativen Analyse,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels,
Fig. 5 ein Diagramm einer Messung gemäß der Erfindung, und
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in dem Teile, die ähnliche Funktionen haben wie in Fig. 3 zur einfacheren Erläuterung mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in Fig. 3. Das Bezugszeichen A bezeichnet eine Zelle zum Einfüllen eines Probenmaterials, und B eine Zelle zum Einfüllen eines Referenzmaterials. In diesem Ausführungsbeisprel wird YAG-Laserlicht (yttrium-aluminium-garnet-laser, Wellenlänge: 532 nm) L, als Anregungslicht verwendet, während Farbstofflaserlicht L_ eines breiten Bandbereiches als ein zusätzliches Laserlicht verwendet wird, das in dem Meßsystem zusammen mit dem Laserlicht L, zur Anregung angewandt wird. Das YAG-Laserlicht L» wird durch einen Spiegel 12 abgelenkt und auf einen dichroitischen Spiegel 13 gerichtet, während das Farbstoff-Laser-Licht L- auf den dichroitischen Spiegel 13 im rechten Winkel zur Richtung des YAG-Laser-Lichtes L.. gerichtet ist. Der dichroitische Spiegel 13 lenkt einerseits das YAG-Laser-Licht L. um und läßt gleichzeitig das Farbstoff-Laser-Licht L» hindurch. Die überlagerung des YAG-Laser-Lichts L- mit dem Farbstoff-Laser-Lichtes L2 wird mit Hilfe des dichroitischen Spiegels 13 erreicht.
ν* -
Das überlagerte Licht wird über eine Linse 14, die Zelle A eine Linse 15, eine Linse 16, die Zelle B eine Linse 17 und ein Prisma 18 einem Spektrographen 19 zugeführt und dort von einem Detektor 19a gemessen. In diesem Fall wird für den Detektor 19a ein sogenannter Mehrkanaldetektor verwendet, der das Licht, das durch den Spektrographen 19 aufgefangen wird gleichzeitig mit jeweilig verschiedenen Kanälen in jeder Wellenlänge mißt. Die Linsen 14,15,16 und 17 dienen zum Fokussieren bzw. zum erneuten Fokussieren des Laserlichtes, so daß, wenn die Fokussierfähigkeit des Laserlichtes in diesem System erhalten bleibt, Jerartige Linsen nicht unbedingt erforderlich sind.
Fig. 5 ist ein Beispiel einer graphischen Darstellung eines Meßergebnisses mit Hilfe der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung, in der die Wellenlänge als Abszisse gezeichnet ist und die Signalstärke als Ordinate. In der dargestellten Messung wurde Silan (Silizium-Wasserstoff SiH,, Raman-Wellenzahl: 2190 cm ) und Kohlenmonoxyd (CO, Raman-Wellenzahl: 2143 cm ) als Probenmaterial, bzw. als Referenzmaterial verwendet. In dem Diagramm von Fig. 5 erscheint der Spitzenwert (A) an der Stelle der Wellenlänge 602,2 nm und indiziert Silan SiH., während der Spitzenwert (B) an der Stelle der Wellenlänge 600,4 nm erscheint und Kohlenmonoxyd CO indiziert. Die Konzentration eines Probenmaterials, (in diesem Fall: Silan SiH4) kann aus dem Verhältnis der Signalstärken zwischen den Spitzenwerten (A) und (B) ermittelt werden. Darüberhinaus kann eine Kalibrierung der absoluten Konzentration dadurch durchgeführt werden, daß das Probenmaterial, dessen Konzentration bereits durch eine Messung in Verbindung mit einer anderen Methode bekannt ist, verwendet wird. Dann wird das Verhältnis zwischen den Konzentrationen des Probenmate-
130. .;;'-■■■"
-β
rials, und des Referenzmaterials gemessen und das sich ergebende Verhältnis wird als Standard verwendet. In der obigen beispielhaften Messung werden Silan SiH. als Probenmaterial und Kohlenmonoxyd CO als Referenzmaterial sowie Anti-Stokes-Licht, das auf dem Schwingungsniveau, das sich auf diese Materialien bezieht, wirksam ist, verwendet.
Im folgenden wird eine Methode zur Messung der Wasserstoff konzentration beschrieben, in der Anti-Stokes-Licht, das auf dem Rotationsniveau wirksam ist, verwendet wird.
Die Vorrichtung, mit einem Aufbau wie in Fig. 4 gezeigt, wird als eine Vorrichtung zur Messung der Viasserstoff konzentration verwendet, indem Anti-Stokes-Licht, das auf einem Rotationsniveau wirksam ist, angewandt wird. Die Messung wird so durchgeführt, daß die Zelle A mit einem Probenmaterial, das Wasserstoff enthält, gefüllt wird, während die Zelle B mit einem Referenzmaterial gefüllt wird, das das Schwingungsniveau, das dem Rotationsniveau von Wasserstoff entspricht, besitzt. Ferner wird als weiteres Laser-Licht ein Farbstoff-Laser-Licht L2 einer breiten Bandweite verwendet, das die Wellenlänge des Stokes-Lichts auf dem Rotationsniveau von Wasserstoff enthält. In diesem Fall können C0H,- (Ethan) oder CCUC (Benzol) als Referenzmaterial, das in der zuvor genannten Zelle B eingefüllt werden muß, verwendet werden. Die Raman-Wellenzahlen von Ethan- und Benzolgasen sind in Tabelle 1 zusammen mit der Raman-Wellenzahl von Wasserstoff angegeben.
-JA-
Tabelle 1
H2 (Wasserstoff) Schwingungsniveau
Rotationsniveau		 4169 cm 1
t
t
, 1034 cm"1
C2H6 (Ethan)
C.H,- (Benzol)
D D		 993 cm"1
991 cm"1
Wenn man die Raman-Wellenzahl der Referenzmaterialien Ethan bzw. Benzol, mit der von Wasserstoff auf dem Schwingungsniveau vergleicht, so sind diese signifikant verschieden voneinander. Wenn jedoch entweder die Raman-Wellenzahl von Ethan oder Benzol mit der des Wasserstoffs auf dem Rotationsniveau verglichen wird, ist jede Differenz innerhalb des vorgeschriebenen Bereichs (80 cm"1).
In Verbindung mit dem beschriebenen Aufbau erhält man den ersten Spitzenwert auf der Basis des Schwingungsniveaus von Wasserstoff H„ und den zweiten Spitzenwert auf der Basis des Referenzmaterials, so daß eine zu bestimmende Wasserstoffkonzentration, aus dem Verhältnis der Signalstärken zwischen dem ersten und dem zweiten Spitzenwert gemessen werden kann.
-yi-
Fig. 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, in dem mit Hilfe der Plasmaentladung im Silangas SiH4 die Konzentrationsänderung des Wasserstoffs gemessen wird. Ein Plasmabehälter 20 wird mit Silangas SiH. über ein Ventil 21 gefüllt. Zu dieser Zeit wird der absolute Druck des Silangases SiH. durch einen Druckmesser 22 gemessen. Die Elektroden 23a und 23b dienen zur Plasmaentladung und ein Ventil 24 dient zum Auslassen des Gases aus der Plasmakammer 20. Darüberhinaus wird eine Referenzzelle 25 mit Referenzmaterial Ethan- oder Benzolgas gefüllt, das von einer Gasflasche 26 über die Ventile 27 und 28 zugeführt wird.
Das Laser-Licht L, + L- (überlagertes Licht bestehend aus YAG-Laserlicht L. und Farbstoff-Laser-Licht L2) wird mit einer Linse 29 fokussiert, um in den Plasmabehälter 20 hineinzustrahlen. Dann wird das Licht, nachdem es den Plasmabehälter 20 passiert hat, erneut mit einer Linse 30 fokussiert, um die Referenzzelle 25 zu bestrahlen. Diejenige Komponente innerhalb des Lichtes, die die Referenzzelle 25 passiert hat und mit einer Linse 31 fokussiert worden ist und die sich auf das Anti-Stokes-Licht bezieht, wird mit Hilfe eines dichroitischen Spiegels 32 vom Laserlicht L, + L-, getrennt, so daß die getrennte Komponente einem nicht dargestellten Spektrographen zugeführt werden kann. Nachdem die Intensität des aufgenommenen Lichtes mit Hilfe eines Multikanaldetektors in jeder Wellenlänge gemessen worden ist, erhält man auf dem Spektrographen eine graphische Darstellung wie in Fig. 5 dargestellt.
Das Verhältnis zwischen den Spitzenwerten des Probenmaterials (H„) und des Referenzmaterials (CnH,. oder
2. / 0
C.-H,-) wird in diesem Fall ein Standardwert für die fοίο b
gende Messung der Wasserstoffkonzentration.
Danach wird eine Entladung zwischen den Elektroden 23a und 23b in dem Plasmabehälter 20 durchgeführt und das Verhältnis zwischen den Spitzenwerten des Probenmaterials (Hn) und des Referenzmaterials (C0H,-) oder
(CgHg) gemessen. In der Zwischenzeit variiert die Wasserstoffkonzentration in dem Plasmabehälter in Abhängigkeit von der elektrischen Entladung, während die Konzentration von C0H, oder C.-H,- in der Referenzzelle
Zb ob
unverändert bleibt. Auf diese Weise kann die Konzentrationsänderung des Wasserstoffs aus dem zuvor beschriebenen Verhältnis der Spitzenwerte gemessen werden
Die Messung der Konzentrationsänderung des Wasserstoffs während der Plasmaentladung im Silangas ist lediglich ein Beispiel. Die Methode ist in einem weiten Anwendungsbereich für verschiedene quantitative Analysen
verwendbar. Beispielsweise kann die Konzentration des Silangases während der Plasmaentladung bestimmt werden. Ferner können auch quantitative Analysen verschiedener Substanzen im Verbrennungsprozeß eines Motors durchgeführt werden.
Darüberhinaus sind in beiden Ausführungsbeispielen, die in den Fign. 4 und 6 dargestellt sind, die Referenzmaterialsysteme (Zelle B oder Referenzzelle 25) hinter dem System des Probenmaterials (Zelle A oder Plasmabehälter 20) in Relation zum einstrahlenden Laserlicht
angeordnet. Diese Anordnungsreihenfolge kann aber auch umgekehrt werden. Ein Gerät kann auch derart konstruiert sein, daß das Eingangs-Laserlicht zunächst das Referenzmaterialsystem passiert und dann das Probenmaterialsystem .
Irgendein Material, dessen Raman-Frequenz der des hier benutzten Referenzmaterials nahekommt, (dessen Frequenz der Bedingung genügt, durch ein anderes Laser-Licht abgedeckt zu werden, das zusammen mit dem Anregungs-Laser-Licht angewendet werden soll), kann als Referenzmaterial verwendet werden.

Claims (6)

  1. Ansprüche
    ι !.Meßmethode zur quantitativen Anlayse nach dem Prinzip Kohärent Anti-Stokes-Raman-Spektroskopie (CARS), gekennzeichnet durch die Anordnung einer ersten Zelle (A,20), gefüllt mit einem Probenmaterial, und einer zweiten Zelle (B,25), gefüllt mit einem Referenzmaterial, in Serie, die gleichzeitige überlagerung eines ersten Anregungslaserlichtes (Ll) mit einem zweiten Laserlicht (L2), das beide Stokesschen Frequenzen, sowohl des Probenmaterials als auch des Referenzmaterials, enthält, das Durchstrahlen des sich ergebenden Laserlichtes (Ll + L2) durch die erste (A,20) und die zweite Zelle (B,25) das Richten des Laserlichtes (Ll + L2) , das jeweils die erste (A,20) und die zweite Zelle (B,25) passiert hat, auf einen Spektrographen (19) , um das Laserlicht (Ll + L2) mit Mehrkanaldetektoren (19a) zu messen und das Messen der Konzentration des Probenmaterials aus dem Verhältnis der Signalstärken zwischen einem Ausgangssignal, das in jeweils verschiedenen Kanälen des Mehrkanaldetektors (19a) wirksam ist und das dem Probenmaterial entspricht und einem Ausgangssignal, das dem Referenzmaterial entspricht.
    J* -
  2. 2. Meßmethode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Probenmaterial Silangas oder Disilangas ist, während das Referenzmaterial Kohlenmonoxyd ist.
  3. 3. Meßmethode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Probenmaterial Wasserstoffgas ist, dessen Stokessche Frequenz auf der Basis des Rotationsniveaus von Wasserstoff gewählt ist.
  4. 4. Meßmethode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzmaterial Ethan ist.
  5. 5. Meßmethode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzmaterial Benzol ist.
  6. 6. Vorrichtung zur quantitativen Analyse nach dem Prinzip der Kohärenten Anti-Stokes-Raman-Spektroskopie (CARS), gekennzeichnet durch eine erste Einrichtung zur hochfrequenten Schwingungserzeugung in einem ersten Laser zur Anregung, eine zweite Einrichtung zur hochfrequenten Schwingungserzeugung in einem zweiten Laser, dessen Licht beide Stokesschen Frequenzen, sowohl des Probenmaterials als auch des Referenzmaterials, enthält, eine dritte Einrichtung zur überlagerung des ersten Laserlichts (L,) mit dem zweiten Laserlicht (L-), um das Eingangs-Laser-Licht (L, +L2' zu bilden, eine erste mit Probenmaterial gefüllte Zelle (A,20), eine zweite mit Referenzmaterial vorgeschriebener Konzentration gefüllte Zelle (B,25), die mit der ersten Zelle (A,20) relativ zum Eingangs-Laser-Licht in Reihe angeordnet ist, sowie einen mit Mehrkanaldetektoren (19)
    ausgestatteten Spektrographen (19) , der das Laserlicht, das jeweils die erste (A,20) und zweite Zelle (B,25) passiert hat, mit Hilfe verschiedener Kanäle in jeder Wellenlänge mißt, wobei die Konzentration des Probenmaterials aus dem Verhältnis der Signalstärke zwischen einem Ausgangssignal, das in jeweils verschiedenen Kanälen des Mehrkanaldetektors (19) wirksam ist, und das dem Probenmaterial entspricht, und einem Ausgangssignal, das dem Referenzmaterial entspricht, gemessen wird.
DE19833311335 1982-03-31 1983-03-29 Messmethode und vorrichtung zur quantitativen analyse nach dem prinzip der kohaerenten-anti-stokes-raman-spektroskopie Granted DE3311335A1 (de)

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