KIP-Veröffentlichungen

Die Spektroskopie molekularer Schwingungen im mittleren Infrarotbereich der elektromagnetischen Strahlung ermöglicht es, die molekularen Bestandteile von biologischen Proben zerstörungsfrei zu charakterisieren und zu identifizieren. Um das Potential einer ortsaufgelösten spektroskopischen Untersuchung von Gewebsproben auf Basis eines durchstimmbaren Quantenkaskadenlasers und eines Scanners zu untersuchen, ist eine schnelle und sensitive Detektionseinheit essentiell. Im Rahmen dieser Arbeit wurde daher ein pyroelektrischer Detektor und ein MCT Detektor für den geplanten Einsatz in Verbindung mit einem durchstimmbaren, gepulsten Quantenkaskadenlaser vergleichend untersucht. Für den pyroelektrischen Detektor wurde für diese Applikation eine Zeitkonstante von t = (0,382 +- 0,249) ms und ein maximales Signal-zu-Rausch-Verhältnis von S/N_max = (2,0 +- 0,1) x 10⁴ ermittelt.
Das mit t = (1,06 +- 0,31) μs deutlich schnellere und empfindlichere System (S/N_max = (7,3 +- 0,3) x 10⁴) mit MCT Detektor erscheint demgegenüber zu bevorzugen zu sein. Unter Verwendung des Allan-Varianz Algorithmus konnten zudem Rauschquellen und Signaldrift quantitativ erfasst und die sich hieraus ergebenden Konsequenzen für das Gesamtprojekt erörtert werden. Parallel hierzu wurden die spektralen Eigenschaften einiger biologisch relevanter Proben mit Hilfe eines Fouriertransform-Infrarotspektrometers in Trockenschichttechnik vermessen.

The spectroscopy of molecular vibrations in the mid-infrared range of the electromagnetic spectrum allows a non-destructive characterization and identification of molecular compounds in biological samples. Here, a fast and sensitive detection unit is investigated in order to elucidate the potential of spatially resolved spectroscopy of tissue samples on the basis of a tunable quantum cascade laser and a scanner. In this thesis a pyroelectric detector and a MCT detector are compared for the envisaged application in the context of detecting light, which originates from a pulsed, tunable quantum cascade laser. In terms of the pyroelectric detector a time constant of t = (0,382 +- 0,249) ms and a maximum signal-to-noise ratio of S/N_max = (2,0 +- 0,1) x 10⁴ were measured. The MCT detector appears more favorable because of its larger bandwidth (corresponding to t = (1,06 +- 0,31) μs) and better signalto-noise ratio (S/N_max = (7,3 +- 0,3) x 10⁴). In addition, noise and drift could be measured quantitatively by using the Allan variance algorithm. The consequences of these findings for the overall approach will be discussed. In a further investigation, the spectral properties of some biologically relevant samples were measured using Fourier-transform infrared spectroscopy and dry film technology.