Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM
Wechselwirkung zwischen Strahlung und Materie nutzen
Bei Wechselwirkung elektromagnetischer Strahlung mit Festkörpern, Flüssigkeiten oder Gasen treten verschiedene Effekte wie Absorption, Reflexion oder Streuung auf, es wird allgemein die Wechselwirkung von Strahlung mit Materie untersucht. Bei der Absorption von elektromagnetischer Strahlung durch Atome oder Moleküle werden diese von einem Grundzustand in einen energetisch angeregten Zustand versetzt. Dabei wird Energie einer bestimmten Frequenz aufgenommen (absorbiert) und es stellen sich für die jeweilige Substanz charakteristische Molekülzustände mit veränderten Energieniveaus ein.
Absorptionsspektrum zur Identifikation und Analyse von Substanzen
Im Bereich des infraroten Lichtes können Rotation und Schwingung eines Moleküls angeregt werden, im Bereich des sichtbaren und ultravioletten Lichtes wird durch die Aufnahme definierter Energiepakete (Quanten) die Anregung der Valenzelektronen beobachtet. Durchdringt ein Lichtstrahl mit der Intensität I0 ein Medium mit der Schichtdicke d, wird der Lichtstrahl, abgesehen von Reflexions- und Streuungsverlusten, durch spezifische Absorptionseigenschaften der Probe geschwächt. Der austretende Lichtstrahl(Transmission) hat nun die Intensität I. Mit gewissen Einschränkungen wird der Zusammenhang zwischen Absorption und Konzentration durch das Lambert-Beer´sche Gesetz beschrieben. Neben der klassischen Transmission lässt sich die Absorption indirekt nachweisen über Folgeprozesse wie zum Beispiel Fluoreszenz, Photoakustik oder die Änderung der optischen Beugung im Medium. Moleküle eines spezifischen Stoffes tragen die Absorption in Abhängigkeit von der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung (Absorptionsspektrum) wie eine Identitätskarte mit sich, sodass umgekehrt mittels Spektroskopie Absorptionsspektren zur Identifizierung und zur Analyse von Stoffen verwendet werden können. Vielfältige spektroskopische Methoden haben sich auf dem Markt etabliert und sind von Fall zu Fall für die Prozess- oder der Laboranalytik anzupassen. Fraunhofer IPM hat sich unter anderem spezialisiert auf laserspektroskopische Methoden, aber auch FTIR-, Raman- und ATR-Spektroskopie