Das Projekt "Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Laser-Spektroskopie fuer den Umweltschutz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zeiss - Chemie und Umweltschutz durchgeführt. 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.
Das Projekt "Entwicklung eines mobilen Feldinstruments fuer die schnelle simultane Messung von OH- und HO2-Radikalen in der Troposphaere durch laserinduzierte Fluoreszenz mit hoher Wiederholungsrate" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre durchgeführt. Objective: This project aims to develop an operative mobile field instrument for the highly sensitive, fast in-situ measurement of OH and HO2 in the troposphere. The oxidizing capacity of the troposphere is mainly determined by the concentration of hydroxyl-radicals (OH), which control the removal of most naturally and anthropogenically produced atmospheric trace gases. Thus, the understanding of the tropospheric chemistry requires the direct measurement of OH-radicals in the atmosphere. There is an urgent need for highly sensitive instruments that can measure tropospheric OH-concentrations with good temporal and spatial resolution. Furthermore, simultaneous measurements of hydroperoxy-radicals (HO2) are needed to assist the interpretation of chemistry. The OH-radicals are sampled by fast gas-expansion of ambient air into a low pressure fluorescence chamber and are detected by laser-induced fluorescence (LIF) using the excitation wavelength 308 nm. A high-repetition rate laser system will be used to give adequate sensitivity (105 OH/cm3 in a few minutes). This technique is essentially free from interferences by laser generated OH. The nearly simultaneous measurement is achieved by chemical conversion of atmospheric HO2 into OH by titration with NO. The high-repetition rate laser system to be used in this project will be a combination of an optimized copper vapour laser (CVL) and a small-bandwidth tunable dye laser that will be modified and optimized for reliable field operation. The laser system will be integrated into an existing LIF experiment which will be developed into an operative mobile field instrument for ground based measurements. The instrument will be tested during a comprehensive photochemistry field campaign at Juelich. In a second part of this project, a novel concept for a tunable CVL-pumped Ti doped sapphire laser will be studied for use as a compact and lightweight laser radiation source, designed for an advanced OH/HO2 measurement system that could be operated on board of a small airplane.
Das Projekt "Charakterisierung der Signaturen der Chlorophyll a-Fluoreszenz und der Blaugruen-Fluoreszenz von Pflanzen in Abhaengigkeit von Umweltbelastungen und Stressbedingungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Fakultät für Bio- und Geowissenschaften, Botanisches Institut und Botanischer Garten, Lehrstuhl 2 Pflanzenphysiologie und Pflanzenbiochemie durchgeführt. 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.
Das Projekt "Quantitative Nuklidbestimmung mit Laserdioden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Fachgebiet Physik, I. Physikalisches Institut durchgeführt. 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.
Das Projekt "Aerosolanalytik in der Umwelt- und Klimaforschung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Physik durchgeführt. 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.
Das Projekt "Experimentelle Untersuchungen der Flammenstruktur turbulenter Vormischflammen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Fachbereich 4, Fakultät für Maschinenwesen, Lehrstuhl und Institut für Technische Mechanik durchgeführt. 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.
Das Projekt "EUREKA-Projekt: EUROTRAC (EU 7) - Teilvorhaben: Laboruntersuchung zur Kinetik und zum Mechanismus der Reaktionen von Peroxyverbindungen mittels Photoionisations-Massenspektrometrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Physikalische Chemie durchgeführt. 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.
Laseranwendungen Aus den Eigenschaften der Laserstrahlung ergeben sich die verschiedensten Anwendungsmöglichkeiten: Anwendungen in der Technik Anwendungen im Alltag Anwendungen in der Technik Fertigungstechnik In der Fertigungstechnik macht man sich beim Bearbeiten verschiedener Materialien vor allem die hohe Leistungsdichte und die sehr starke Bündelung des Laserstrahls zunutze. Damit wird ein punktgenaues Bearbeiten der Werkstücke zum Beispiel beim Schweißen, Schneiden, Bohren, Löten oder Abtragen möglich. Eingesetzt werden dafür Laser mit Leistungen bis in den Kilowattbereich. Messtechnik In der Messtechnik werden Laser geringer Leistung für hochpräzises berührungsfreies Messen eingesetzt. Die Anwendungsgebiete sind sehr vielfältig: Messung von Entfernungen, Geschwindigkeiten, Materialdicken, Oberflächenprofilen, Abweichungen von vorgegebenen Führungslinien (zum Beispiel beim Tunnelbau) und so weiter. Von besonderer Bedeutung ist dabei die Kohärenz der verwendeten Strahlung . Spektroskopie Eine sehr spezielle Anwendung in der Forschung und in der chemischen Analytik ist die Spektroskopie. Dabei werden Stoffe und Stoffgemische aufgrund ihrer unterschiedlichen Strahlungsabsorption charakterisiert und bestimmt. Hierfür werden bevorzugt Farbstofflaser eingesetzt. Diese enthalten in Alkohol oder Wasser gelöste organische Farbstoffe. Sie sind je nach verwendetem Farbstoff in einem größeren Wellenlängenbereich "durchstimmbar". Mit unterschiedlichen Farbstoffen kann dabei ein Wellenlängenbereich von 300 bis 1200 Nanometer (das heißt vom UV -Bereich über das sichtbare Licht bis in den Infrarotbereich) abgedeckt werden. Hologramme Für die Herstellung von Hologrammen mit Hilfe von Laserstrahlung spielt die hohe Kohärenz des Laserlichts die wichtigste Rolle. Hologramme findet man auf EC- und Kreditkarten, aber auch als Aufkleber, Postkarten et cetera. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass beim Betrachten ein dreidimensionales Bild zu sehen ist, das sich je nach Betrachtungswinkel verändert. Die bedeutendere Anwendung der Holographie findet sich in der Messtechnik und in der Datenverarbeitung. Anwendungen im Alltag Informations- und Kommunikationstechnik Am bekanntesten ist die Verwendung von Laserstrahlung in Laserdruckern, in CD-, beziehungsweise DVD-Laufwerken oder in Laserscannern, zum Bespiel bei der Warenerfassung an Kassen. In diesem Bereich werden häufig Halbleiterlaser, auch als Diodenlaser bezeichnet, eingesetzt. Die besonderen Vorteile der Halbleiterlaser bestehen in der direkten Anregung des Lasermediums durch elektrischen Strom, der guten Modulierbarkeit (das heißt man kann mit dem Laserstrahl sehr gut und sehr schnell Daten übertragen), einem relativ hohen Wirkungsgrad (das heißt die eingesetzte Energie wird zu einem relativ hohen Prozentsatz in Laserlicht umgesetzt extrem geringen Abmessungen, Robustheit und relativ langer Lebensdauer. Bei der Datenübertragung macht man sich neben der guten Modulierbarkeit der Laserstrahlung die Tatsache zunutze, dass die Strahlung sehr gut in Glasfaserkabeln weiterzuleiten ist. Laserpointer Laserpointer sind allgegenwärtig als handlicher optischer Zeigestab bei Präsentationen. Handelsübliche Laserpointer emittieren in den meisten Fällen sichtbares Licht der Farben Rot (Wellenlängen 630 nm – 780 nm), Grün (meist 532 nm) oder Blau (Wellenlängen 400 – 490 nm). Laserpointer als Verbraucherprodukte gehören in der Regel den niedrigen Laserklassen 1 oder 2 an. Auf entsprechende Kennzeichnung sollte geachtet werden. Auch für diese Laser gilt jedoch: Den Strahl nicht auf die Augen richten, beziehungsweise nicht in den Strahl schauen! Lasershow Lasershows erfreuen sich großer Beliebtheit in der Werbung und in der Unterhaltungsbranche. Mit Lasern können bewegte Muster und Bilder auf Wände projiziert werden. In Diskotheken werden bei Lasershows Laserstrahlen in den Raum projiziert und dadurch faszinierende Effekte erzeugt. Um die Besucher nicht zu gefährden, ist die Einhaltung der Sicherheitsvorschriften (siehe Schutzmaßnahmen ) besonders wichtig. Stand: 14.03.2024
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