Cavity-ring-down-Spektroskopie

Die Cavity-Ring-Down-Spektroskopie (CRDS) ist eine Spektroskopie-Methode mittels optischer Resonatoren. Üblicherweise wird nur der englische Begriff benutzt, er lässt sich übersetzen mit Hohlraum- oder Resonatorabklingzeitspektroskopie. Ein alternativer Name ist Cavity Ring-down Laser Absorption Spectroscopy (CRLAS). Wie dieser Alternativname nahelegt, wird für diese Methode der Spektroskopie üblicherweise Laserlicht verwendet.

Funktionsweise

Die Methode basiert auf der Speicherung elektrischer Energie zwischen zwei Spiegeln durch den Umlauf anfangs in den Resonator eingestrahlter elektromagnetischer Strahlung. Da die Spiegel auch bei sehr hohen Reflexionsgraden immer noch einen gewissen Anteil der Strahlen transmittieren und bei Anwesenheit eines Mediums (Gases) im Hohlraum zwischen den Spiegeln noch Absorption auftritt, sinkt diese Energie exponentiell mit der Zeit.

$I(t) = I_0 \exp \left ( -t / \tau \right)$

Die Zerfallskonstante τ heißt Speicher- oder Abklingzeit und ist die wichtigste Kenngröße des Resonators. Es gilt

$\tau = \frac{n}{c} \cdot \frac{l}{1-R+X+ \alpha l }$

mit n Brechzahl des Mediums, l Abstand der Spiegel, c Vakuum-Lichtgeschwindigkeit, R Reflexionsgrad der Spiegel, α Absorptionskoeffizient des Mediums und X als Platzhalter für sonstige Verluste.

Sind n, R, l bekannt und kann für X korrigiert werden, so erhält man α aus der Messung von τ und kann somit die chemische Zusammensetzung des eingefüllten Mediums bestimmen.

Man kann entweder die Abklingkurve aufnehmen, was sehr schnelle Datenverarbeitung erfordert, oder das Integral unter der Kurve, in diesem Fall spricht man auch von Cavity-Enhanced-Absorption-Spektroskopie.

Weblinks

• Umfangreiche Informationen und Links (englisch)