Fluoreszenz

Fluoreszenz ist eine Unterform der Fotolumineszenz / Lumineszenz. Nach Anregung von Material durch Licht kann durch spontane Emission Fluoreszenz auftreten. Üblicherweise sind die vom Material emittierten Photonen langwelliger, also energieärmer, als die einfallenden Photonen. Fluoreszenz fähige physikalische Systeme werden Fluorophore genannt. Durch Licht angeregte Zustände haben typische, für bestimmte Materialien charakteristische Lebensdauern. Während bei der verwandten Phosphoreszenz oftmals Nachleuchten auftritt, sind fluoreszente Strahlungen schon nach wenigen Mikro-, Nano- oder Picosekunden erschöpft. Eine Sonderform von Fluoreszenz ist die sogenannte laserinduzierte Fluoreszenz (LIF), die in vielen medizinischen, Bio- und Umwelt analytischen Applikationen Anwendung findet.

Mittels LIF ist es möglich, mit hoher Nachweisempfindlichkeit, Spurenanalysen durchzuführen. Es sind sogar Einzelmoleküle mess- und detektierbar. Es lassen sich Proben jedes Aggregatzustands vermessen. Besonders ist die Analytik von biologischen Proben, wie Zellstrukturen oder Gewebe, üblich (z. B. kombiniert mit Mikroskopen). Durch einen Laser werden Moleküle in energetisch höhere Niveaus angeregt. Während des Relaxierens in den Grundzustand werden Photonen (Fluoreszenz) emittiert. Erfolgt die Anregung durch kurz gepulste Laser im (sub-) Nanosekundenbereich, so ist es möglich, die Lebensdauer der angeregten Zustände zu messen. Die Intensität der Fluoreszenz hängt stark von den Absorptionseigenschaften des bestrahlten Materials ab – je mehr Absorption, desto mehr Fluoreszenz. Das heißt, dass die Messung des probenspezifischen Absorptionsspektrums als Grundlage zur Wahl der Anregungswellenlänge dient. Industriell ist LIF besonders für die Analyse von Stoffkonzentrationen in Gasen und Flüssigkeiten interessant. Im Speziellen können OH-Radikale oder Stickoxide nachgewiesen und quantifiziert werden.