Hannover 2003 – wissenschaftliches Programm

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Q: Quantenoptik

Q 3: Laserspektroskopie 1

Q 3.4: Vortrag

Montag, 24. März 2003, 11:45–12:00, F107

Ultraschnelles Fitverfahren zur Anpassung exponentieller Kurven für die Cavity-Ring-Down-Spektroskopie — •Daniel Halmer, Golo von Basum, Peter Hering und Manfred Mürtz — Universität Düsseldorf, Institut für Lasermedizin, www.ilm.uni-duesseldorf.de/tracegas

Die Analyse von Gasen, die in sehr geringen Konzentrationen vorliegen, hat in letzter Zeit eine Reihe interessanter Anwendungen gefunden. Hierzu gehören die Umweltanalytik und die Bestimmung von Spurenstoffen im menschlichen Atem zur Diagnose von Krankheiten.

Die Cavity-Ring-Down-Spektroskopie ist ein Verfahren, mit dem Spurengasmessungen im sub-ppb-Bereich (ppb = parts per billion) durchgeführt werden können. In jedem Messzyklus ist die Auswertung eines exponentiellen Abklingsignals notwendig. Für eine atemzugsaufgelöste Messung mit der optimalen Empfindlichkeit muss diese Auswertung im kHz-Takt durchgeführt werden.

Die Standardfitverfahren sind dafür deutlich zu langsam, z.B. ist der nichtlineare Levenberg-Marquardt-Fit von LabView (LM-Fit) um fast zwei Größenordnungen zu langsam. Das hier vorgestellte Verfahren basiert auf der Methode der sukzessiven Integration, korrigiert allerdings den systematischen Fehler, der bei der Integration gemacht wird. Im Vergleich zum LM-Fit ist dieser Fit etwa 1000-mal schneller bei nahezu gleicher Präzision. Bei Datensatzlängen von 1536 Punkten benötigt der Fit etwa 80 ns. Durch die schnellere Datenverarbeitung wurde die Empfindlichkeit unseres Spektrometers um einen Faktor 2,6 verbessert.

[1] Stry, Hering, Mürtz, Appl.Phys.B 75, 297-303(2002).