Laserspektroskopie

Neben der Stramungsgeschwindigkeit geharen Dichte und Temperatur zu den wichtigsten KenngraBen in der Gas dynamik und in der Plasmaphysik. Bei der Bestimmung dieser GraBen haben optische Verfahren (wie Lichtstreu ung) den Vorteil, daB sie das Medium nicht beeinflussen. Zu diesen gehart auch der Raman-Effekt, d. h. die unelasti sche Streuung von Licht an MolekUlen. Verglichen mit der elastischen Streuung (Rayleigh-Streuung) hat die Raman Streuung zwar einen wesentlich geringeren Wirkungsgrad, bietet dagegen aber folgende entscheidende Vorteile: - Sie erlaubt eine Identifizierung der in einem Gemisch vorhandenen Spezies, da jede MolekUlart eine charakte ristische Frequenzverschiebung hervorruft; - ihre Intensitat ist ein MaB fUr die Zahl der beteilig ten MolekUle und somit auch fUr die Dichte; - die Bestimmung der Temperatur ist maglich, soweit man die Verteilung der MolekUle auf den verschiedenen Ro tationsschwingungsniveaus abtasten kann. -30 2 -1 Trotz der kleinen Streuquerschnitte (10 cm . sr ) in Gasen, gleichbedeutend mit einem schlechten Wirkungsgrad 6 8 des Streuprozesses (fUr 10 bis 10 Anregungsphotonen wird 1 Photon gestreut), kann man die Dichte in Gasen und Frei strahl en [1,2,3,4,5] bestimmen, seitdem intensive Licht quellen wie Impulslaser verfUgbar sind. Auch Dichte- und Temperaturprofile lassen sich in stationaren Stramungen ausmessen. Um bei Dichte- und Temperaturmessungen mit Hilfe des Raman-Effektes (spontaner Raman-Effekt) eine definierte Genauigkeit zu erreichen, sind oft lange MeB zeiten erforderlich. In N2 bei Normaldruck werden bei 1 J 6 optischer Anregungsenergie 2'10 Photonen in Streulicht 25 umgesetzt.