Eine der bedeutendsten technischen Errungenschaften des letzten Jahrhunderts beinhaltet
zweifelsfrei die Erfindung des Lasers. Bereits wenige Jahrzehnte nach seiner ersten technischen Umsetzung ist er heute aus so unterschiedlichen Anwendungsbereichen wie der
Mess- und Regeltechnik, der Unterhaltungselektronik, sowie der industriellen Fertigung
und Materialbearbeitung nicht mehr wegzudenken. Die analytische Chemie bildet hier
keine Ausnahme. Die Möglichkeit mittels Laserstrahlung sowohl räumlich als auch zeitlich
definiert einen maßgeschneiderten Energieeintrag in Materialsysteme vorzunehmen, wird
heute umfangreich in diversen Analyseverfahren eingesetzt. Ein Meilenstein auf dem Gebiet
der Laserentwicklung stellt die Einführung diodengepumpter Festkörperlaser (DPSS)
dar. Diese neuartige Lasergeneration vereint die Vorteile einer begünstigten Energiebilanz
durch resonante Anregung im Lasermedium mit einer erhöhten Flexibilität der zeitlichen
Modulation der Laserausgangsleistung. Während DPSS Laser auf dem Gebiet der Materialbearbeitung bereits die Hälfte des Marktanteils ausmachen, finden sie bislang in den
analytischen Wissenschaften nur wenig Verbreitung. Auch hier könnten die inhärenten
Vorteile von DPSS Lasern bezüglich Konversionseffizienz, Stabilität, Flexibilität und Strahlprofil maßgeblich zu einer Optimierung relevanter Teilschritte beitragen. Die vorliegende Arbeit schließt diese Lücke, indem sie die Anwendbarkeit eines modernen DPSS Lasers für solch unterschiedliche Aufgaben wie der Laserablation, der Raman-Spektroskopie, der atomaren und molekularen Emissionsspektroskopie, bis hin zur Erzeugung eines neuartigen quasi-kontinuierlichen, luftgetragenen Plasmas für die Atmosphärendruck-Ionisation untersucht. In allen Studien konnten die Verbesserungen der jeweiligen analytischen Verfahren auf die Eigenschaften des verwendeten Lasers zurückgeführt werden. / Without any doubt, one of the most momentous technical achievements of the last century
has been the invention of the laser. Today, merely some decades after its first technical
realization, the laser has established a leading role in such broad application fields as
sensing and control engineering, consumer electronics, as well as industrial production
and materials processing. Analytical chemistry does not make an exception. The possibility
of both spatially and temporally well-confined introduction of precisely dosed and
defined energy into any material is nowadays widely exploited in a plethora of analytical
techniques. A milestone in the field of laser technology was the advent of diode-pumped
solid-state (DPSS) lasers. This new generation of laser systems combines the benefits of an
advantageous energy balance, caused by resonant excitation of the laser medium, with an
enhancement in flexibility in terms of modulation of the laser output. While DPSS lasers
already account for half of the devices used in materials processing, the dissemination
in the analytical sciences has so far hardly occurred. Also here, the inherent advantages
of DPSS lasers regarding efficiency, reliability, flexibility, and beam profile could greatly
contribute in a multitude of analytically relevant sub-steps. This thesis closes this gap by
studying the applicability of a current state-of-the-art DPSS laser for as different tasks as
laser ablation, Raman spectroscopy, atomic and molecular emission spectroscopy, all the
way to generating a generally new quasi-continuous airborne plasma for ambient ionization.
In all cases studied, the improvement of the respective analytical techniques could
be ascribed to the intrinsic properties of the used laser.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:HUMBOLT/oai:edoc.hu-berlin.de:18452/20296 |
| Date | 05 November 2018 |
| Creators | Bierstedt, Andreas |
| Contributors | Panne, Ulrich, Linscheid, Michael W., Bald, Ilko |
| Publisher | Humboldt-Universität zu Berlin |
| Source Sets | Humboldt University of Berlin |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralThesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | (CC BY-SA 3.0 DE) Namensnennung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 3.0 Deutschland, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/de/ |
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