M3 Fluoreszenzlebensdauer und zeitkorrelierte Einzelphotonenzählung

Die Fluoreszenz bietet den Zugang zu vielfältigen Informationen über die betrachtete Substanz selbst, aber auch über deren Umgebung. Neben der energetischen Lage des Spektrums sind vor allem die zeitlichen Verläufe der Desaktivierungsprozesse von Interesse (Kinetik). Wechselwirkungen der fluoreszierenden Moleküle mit anderen beeinflussen in definierter Weise das Abklingverhalten der Fluoreszenz.

Die Verfahren zur Bestimmung der kinetischen Prozesse lassen sich in zwei Gruppen unterteilen (time domain spectroscopy and frequency domain spectroscopy). In der "frequency domain"-Spektroskopie wird die Probe mit moduliertem Licht angeregt. Aus dem modulationsfrequenzabhängigen Modulationsgrad und der Phasenverschiebung der Fluoreszenz gegenüber der Anregung wird die Zeitfunktion der Desaktivierung bestimmt. Die "time domain"-Spektroskopie verwendet für die Anregung der Fluoreszenz entsprechend kurze Lichtblitze von Lasern oder Blitzlampen. Der zeitliche Verlauf der resultierenden Fluoreszenz wird registriert. Liegen Anregungs- und Fluoreszenzblitz im gleichen Zeitbereich, ist eine Entfaltung zur Bestimmung der gesuchten Zeitfunktion erforderlich. Die Registrierung der Zeitverläufe erfolgt i.a. durch zeitkorrelierte Einzelphotonenzählung (Vorteil: großer Dynamik-bereich.

In dem Versuch machen Sie sich mit den Grundlagen dieses Verfahrens vertraut und lernen den Weg bis zur Bestimmung einer Lebensdauer/Abklingzeit kennen. Dazu ist ein Messplatz aus Komponenten aufgebaut. Die Fluoreszenz wird mit einer Stickstoffblitzlampe angeregt, mit einem Monochromator spektral analysiert und mit einem Einzelphotonenmultiplier detektiert. Die elektrischen Detektorimpulse werden zeitkorreliert mit Hilfe eines Vielkanalanalysators registriert und als Histogramm gespeichert. Mit Hilfe eines Auswerteprogramms, wird das Messsignal entfaltet und die Lebensdauer über eine Anpassung mit einer geeigneten Exponentialfunktion bestimmt.