Page 120 - Zur Reinheit funktionaler Oberflächen

laserinduzierte Fluoreszenz-Spektroskopie eine Methode, die
hohe Nachweis-Empfindlichkeit mit der Unkompliziertheit
spektroskopischer Bestimmungs-Methoden verbindet.

Das Phänomen Laser-Fluoreszenz beschert uns zudem eine der
wirksamsten Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie.
Im Vergleich zu anderen Methoden der Spektroskopie ist es
mit Hilfe der Laser-Fluoreszenz möglich, bestimmte Spezies bis
in den Ultra-Spurenbereich hinein nachzuweisen. Die Methode
funktioniert wie folgt:

Wird ein Stoff (Atome, Moleküle, Ionen und Halbleiter-Nano-
partikel) durch einen Laserstrahl beleuchtet dessen Wel-
lenlänge dem Absorbtionsbereich des beleuchteten Stoffes
(Fluorophor) entspricht, so kommt es zur Fluoreszenz. Das ist
eine spontane Lichtemission, die unmittelbar nach der Stoff-
anregung entsteht und unmittelbar nach derselben endet. Bei
Fluoreszenz wird die sog. Stokes-Verschiebung wirksam. Sie
entsteht durch eine physikalisch bedingte Verringerung der
Photonenenergie und damit verbunden einer Erhöhung der
Lichtwellenlänge der absorbierten relativ zur emittierten Strah-
lung. So fluoresziert beispielsweise mit 531 nm angeregtes
Rhodamin 6G bei 552 nm. Die höhere Fluorophor-Masse eines
fluoreszierenden Spezialöls bewirkt - in Grenzen - auch höhere
Strahlungsenergie. Dieses Phänomen wurde beispielsweise bei
der Entwicklung des Labuda-Rotations-Wischsimulators MK III
zur Bestimmung der Effektivität unterschiedlicher Wischmittel
nutzbar gemacht, dessen Funktion nachstehend erläutert wird:

1- Ein rotierender Stahlzylinder wird gezielt mit einer Schicht
fluoreszierenden Öls mittlerer Viskosität und geringer Dicke
versehen.
2- Die Dicke der Ölschicht wird mithilfe eines Laserfluoreszenz-
Detektors bestimmt.
3- Nach Erreichen der gewünschten Öl-Schichtdicke wird ein
Wischmittel bei konstanter Andruck-Belastung auf den rotie-
renden Stahlzylinder gedrückt. Gleichzeitig wird die darauf-
hin erfolgende Abnahme der Öl-Schichtdicke als Diagramm
über die Zeitachse aufgezeichnet.

Da der Detektor des Systems mit Hilfe eines Lichtleiter-Kabels
beweglich ausgeführt ist, lässt sich das System für alle mögli-
chen wischenden Reinigungs-Prozeduren auf glatten Oberflä-
chen einsetzen. Voraussetzung bleibt jedoch stets die fluores-
zierende Natur der Verunreinigermasse.

Die experimentellen Einzelheiten und die Ergebnisse zur
Reinigungs-Zeit und -Leistung sind in Kapitel 7 detaillierter
beschrieben.

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