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20.09.2020
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Entwicklung eines verbesserten Messprinzips für frequenzaufgelöste depolarisierte dynamische Lichtstreuung

Angermann, Christoph - Universität Bielefeld (2016)


Im Gegensatz zu Photonenkorrelationsspektroskopie (PCS) ist die frequenzaufgelöste depolarisierte dynamische Lichtstreuung (FPI-DDLS) eine eher selten genutzte Analysemethode. Bei dieser Technik wird die Frequenzverschiebung des Primärstrahls in Form einer Lininenverbreiterung in der Frequenzdomäne erfasst. Mit Hilfe eines durchstimmbaren Fabry-Perot Interferometers (FPI) kann die Frequenzanalyse durchgeführt werden. Der freie Spektralbereich (FSR) des verwendeten Interferometers bestimmt hierbei den detektierbaren Zeitbereich der Rotationsreorientierung von Partikeln in Lösung.

In dieser Arbeit wird speziell auf den Zeitbereich von 1 ns - 150 ns eingegangen, der mit konventionellen Lichtstreumethoden bisher nicht zugänglich war. Es wurden drei unterschiedliche Versuchsanordnungen untersucht, bzw. entwickelt, um diesen Zeitbereich abbilden zu können. Dazu wurde ein modifiziertes FPI mit einem FSR von 150MHz verwendet. Ein zentrales Problem besteht darin, das schwache depolarisierte, frequenzanalysierte Signal korrekt aufzusummieren, ohne die Linie künstlich zu verbreitern. Die etablierte Methode, die darauf basiert, mittels zweier Shutter zwischen Referenzsignal und Messsignal zu wechseln, ist aufgrund des großen Spiegelabstands für diese Problemstellung nicht geeignet. Ein Aufbau mit akusto-optischem Modulator, der ein um 80MHz vom Messsignal verschobenes Referenzsignal erzeugt, wurde entwickelt. Jedoch ist der Frequenzabstand nicht konstant genug, um eine korrekte Akkumulation zu gewährleisten.

Dies kann nur durch eine simultane Detektion von Referenzsignal und Messsignal erreicht werden. Dazu ist es notwendig, dass beide Teilstrahlen gleichzeitig frequenzanalysiert und mit zwei unterschiedlichen Phototmultipliern detektiert werden. Dazu wird ein stark abgeschwächter Teil des Primärstrahls nach dem Streuprozess in das FPI eingekoppelt. Die Signalweiterverabeitung geschieht durch dafür entwickelte LabVIEW Routinen.

Im letzten Teil dieser Arbeit wird die Methode mit simultaner Detektion verwendet, um die depolarisierten Rayleigh-Spektren von tRNA, sowie Mischungen von 5'-AMP/5'-UMP und 5'-AMP/5'-CMP bei verschiedenen Temperaturen zu untersuchen.


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