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Charakterisierung der Signaturen der Chlorophyll a-Fluoreszenz und der Blaugruen-Fluoreszenz von Pflanzen in Abhaengigkeit von Umweltbelastungen und Stressbedingungen

Es wurden Fluoreszenzsignaturen von Blaettern einer Vielzahl von Pflanzen im Nahbereich erfasst, die als Grundlage der Interpretation zum kuenftigen Einsatz von Fluoreszenzmessungen in der Fernerkundung dienen sollen. Ein LIDAR-Fluorosensor mit gepulstem Stickstoff- bzw. Farbstofflaser mit optischem Vielkanalanlysator (OMA III) und einem intensivierten Diodenarray wurde konzipiert und gebaut. Dieser gestattet, komplette UV-induzierte Fluoreszenzemissionsspektren von 430-850 nm im Millisekundenbereich aufzunehmen und dies (durch Anwendung des Gating ) auch in Gegenwart von Sonnenlicht. Die Signale Blau (F450), Gruen (F530), Hellrot (F690) und Dunkelrot (F735) und die Verhaeltnisse Blau/Rot (F450/F690: Indikator fuer Licht- und Stressbedingungen, unter denen die Pflanze gewachsen ist) und Rot/Dunkelrot (F690/F735: Indikator fuer den Chlorophyllgehalt) eignen sich besonders zur Charakterisierung des physiologischen Zustands und der Stressdetektion. Aus Fluoreszenzanregungsspektren ergaben sich Empfehlungen fuer den guenstigen Anregungsbereich der gleichzeitigen Erfassung der Blau-Gruen und Rotfluoreszenz des kuenftigen flugzeuggetragenen Fluorosensors von 380-395 nm.

Experimentelle Untersuchungen der Flammenstruktur turbulenter Vormischflammen

In diesem Projekt werden die Temperaturen in einer turbulenten, vorgemischten Flamme mit Hilfe der Rayleigh-Streulichtmessung untersucht. Ferner sollen die Konzentrationen des in der Reaktionszone auftretenden CH-Radikals gemessen werden, und zwar mit Hilfe einer Laser-Fluoreszenzanregung. Das Laserlicht wird mit einem Nd-YAG Laser und einer Kombination aus Eximer- und Farbstofflaser erzeugt, die Aufnahme des Rayleighstreulichtes und des CH-Fluoreszenzlichtes erfolgt ueber CCD-Kameras mit vorgeschaltetem Bildverstaerker. Die genaue Kenntnis der Temperaturverteilung sowie der Radikalenkonzentration in der Flamme macht es moeglich, die Struktur zu analysieren und die Vorgaenge in der Flamme besser zu verstehen. Die Daten aus diesem Experiment sollen ferner verwendet werden, um numerische Rechnungen zu optimieren, die ebenfalls am Institut fuer Technische Mechanik durchgefuehrt werden.

Quantitative Nuklidbestimmung mit Laserdioden

Der quantitative Nachweis von Strontium-Radionukliden ist problematisch, da sich sowohl 90Sr wie auch 89Sr als reine Beta-Strahler einem einfachen Gamma-spektrometrischen Nachweis entziehen. Das bisherige Standardverfahren benoetigt allein schon wegen der sehr aufwendigen chemischen Probenaufbereitung sehr viel Zeit (ca 10 Tage). Bei einem kerntechnischen Katastrophenfall ist aber eine schnelle Ueberwachung der zu 90 Prozent ueber den Niederschlag zur Deposition gelangenden Sr-Nuklide, dringend geboten, da die chemische Aehnlichkeit zu Kalzium das Eindringen in die Nahrungskette erleichtert und nach der Inkorperation zur Einlagerung in der Knochensubstanz fuehrt. Ziel des Vorhabens ist es, ein schnelles laserspektrometrisches Nachweisverfahren zu entwickeln, welches auf den Isotopieeffekten im optischen Spektrum der Sr-Isotope basiert. Die Entwicklung und Erprobung des Verfahrens wird im Experiment zunaechst mit schmalbandigen Dauerstrich-Farbstofflasern erfolgen. Zur Erleichterung der Umsetzung des entwickelten Nachweises in die reale Messpraxis, soll zeitlich parallel ein kompakter Halbleiter-Laserspektrometer entwickelt werden.

Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Laser-Spektroskopie fuer den Umweltschutz

Direkter spektroskopischer Nachweis von Molekuel-Verunreinigungen in der Atmosphaere durch Molekuelfluoreszenz und Resonanzabsorption; indirekter spektroskopischer Nachweis von Schwermetallverunreinigungen durch Atomfluoreszenz und Atomabsorption jeweils mit schmalbandigem Farbstofflaser.

EUREKA-Projekt: EUROTRAC (EU 7) - Teilvorhaben: Laboruntersuchung zur Kinetik und zum Mechanismus der Reaktionen von Peroxyverbindungen mittels Photoionisations-Massenspektrometrie

Reaktionen organischer Peroxy- und Alkoxy-radikale sowie die Reaktionen von hoch ungesaettigten Verbindungen, z.B. Terpenen, in unserer Atmosphaere mit Oxidantien wie O3 oder NO3 sind bislang wenig verstanden. Es ist beabsichtigt, in Laborexperimenten Untersuchungen zur Kinetik und zum Mechanismus des Abbaus dieser Verbindungen durchzufuehren. Die gewuenschten Radikale werden in einem Stroemungsverfahren durch Reaktion mit atomarem Fluor und anschliessender chemischer Umsetzung erzeugt und massenspektrometrisch nachgewiesen. Ionisation soll mit einem durchstimmbaren Farbstofflaser erfolgen (REMPI). Mit diesem Ionisationsverfahren ist eine eindeutige Identifizierung der Produkte der Reaktion moeglich. Die Durchfuehrung der Experimente in einer Stroemungsanordnung gestattet es, kinetische Parameter der Reaktion zu ermitteln. Zentrales Arbeitsgeraet in diesem Vorhaben ist ein von der Bruker GmbH neu entwickeltes gepulstes Massenspektrometer mit Photoionisationseinrichtung.

Aerosolanalytik in der Umwelt- und Klimaforschung

Im Rahmen der Grundlagenforschung zur laserinduzierten Massenspektrometrie werden Prozesse der Ionenbildung bei der Laserablation mittels Riesenlaserpulsen in Abhaengigkeit von der Bestrahlungsgeometrie, der Bestrahlungsstaerke, der Targetgroesse, der Targetzusammensetzung und der Targettemperatur untersucht. Bevorzugte Targets sind submikroskopisch und mikroskopisch kleine Partikel oder Troepfchen. Ein einfaches, fuer die Untersuchungen geeignetes, Flugzeitmassenspektrometer mit durchstimmbarem Farbstofflaser wurde bereits aufgebaut, seine Funktionsfaehigkeit ueberprueft. Durch Einbau eines doppelfokussierenden Energiespektrometers wird die Massenaufloesung wesentlich verbessert. Die Anordnung gestattet Aussagen ueber die Energieverteilung der freigesetzten Ionen. Die Ionenquelle ist zunaechst fuer die Untersuchung von festen anorganischen und organischen Verbindungen ausgelegt.

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