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.