Hannover 2003 – wissenschaftliches Programm
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Q: Quantenoptik
Q 39: Laser in der Medizin
Q 39.8: Vortrag
Donnerstag, 27. März 2003, 16:00–16:15, F107
Höchstempfindliche Echtzeit-Spurengasanalytik des menschlichen Atems mittels Infrarot-Cavity-Leak-Out-Spektroskopie — •Golo von Basum, Daniel Halmer, Hannes Dahnke, Peter Hering und Manfred Mürtz — Institut für Lasermedizin, Universität Düsseldorf — www.ilm.uni-duesseldorf.de/tracegas
Im menschlichen Atem sind eine Reihe von Stoffen enthalten, die Rückschlüsse auf verschiedene Prozesse im Organismus ermöglichen. Viele sind aber nur in geringsten Konzentrationen vorhanden, z.B. Ethan, das ein Marker für oxidativen Stress ist. Um physiologische Vorgänge während des Ausatmens beobachten zu können, sind eine hohe Zeitauflösung (<1 s) und höchste Empfindlichkeit notwendig.
Die Cavity-Leak-Out Spektroskopie (CALOS) ist sehr gut geeignet für die Analyse von Spurengasen im sub-ppb-Bereich (ppb=parts per billion)[1]. Wir benutzen einen verstimmbaren CO-Oberton-Seitenband-Laser (λ=3 µm), um einen Resonator hoher Güte (L=50 cm) anzuregen, wodurch effektive optische Weglängen von bis zu 3,6 km erreicht werden. Nach der Anregung des Resonators wird der Laser abgeschaltet und der zeitliche Verlauf der exponentiell abklingenden Strahlung aufgezeichnet.
Die Konfiguration des Gassystems und die Implementierung eines sehr schnellen Auswertealgorithmus ermöglichen Ansprechzeiten von 690 ms bei einer minimal nachweisbaren Absorption von 1,2×10−9 cm−1 (Integrationszeit: 250 ms). Damit ist es erstmals möglich, Exspirogramme für Ethan im ppb Bereich aufzuzeichnen.
[1] Dahnke, Kleine, Hering, Mürtz, Appl Phys B 72, 971-975 (2001).