Zeitkorrelierte Einzelphotonenzählung: Unterschied zwischen den Versionen
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Unter '''zeitkorrelierter Einzelphotonenzählung''' ({{EnS|''time-correlated single photon counting''}}, '''TCSPC''') versteht man eine Technik zur Messung sich zeitlich schnell ändernder ([[SI-Vorsatz|Pico]]sekundenbereich) [[Licht]]intensitäten. | Unter '''zeitkorrelierter Einzelphotonenzählung''' ({{EnS|''time-correlated single photon counting''}}, '''TCSPC''') versteht man eine Technik zur Messung sich zeitlich schnell ändernder ([[SI-Vorsatz|Pico]]sekundenbereich) [[Licht]]intensitäten. | ||
Hauptanwendung ist die Messung der [[Fluoreszenzlebensdauer]] und darauf aufbauender Techniken wie die [[Fluoreszenzlebensdauer-Mikroskopie]] (engl. {{lang|en|fluorescence lifetime imaging microscopy}}, FLIM). Aber auch die Analyse des zeitlichen Verhaltens von gepulsten oder modulierten Lichtquellen ist damit möglich, bis hin zur Charakterisierung von umlaufenden [[Elektron]]enpaketen in Speicherringen von [[Synchrotron]]en anhand der abgegebenen [[Synchrotronstrahlung]].<ref>Holldack K., v. Hartrott M., Hoeft F., Neitzke O., Bauch A., Wahl M.: ''Bunch Fill Pattern at BESSY monitored by Time-Correlated Single Photon Counting.'' In: ''Proc. SPIE.'' Vol. 6771 (2007)</ref> | Hauptanwendung ist die Messung der [[Fluoreszenzlebensdauer]] und darauf aufbauender Techniken wie die [[Fluoreszenzlebensdauer-Mikroskopie]] (engl. {{lang|en|fluorescence lifetime imaging microscopy}}, FLIM). Aber auch die Analyse des zeitlichen Verhaltens von gepulsten oder modulierten Lichtquellen ist damit möglich, bis hin zur Charakterisierung von umlaufenden [[Elektron]]enpaketen in Speicherringen von [[Synchrotron]]en anhand der abgegebenen [[Synchrotronstrahlung]].<ref>Holldack K., v. Hartrott M., Hoeft F., Neitzke O., Bauch A., Wahl M.: ''Bunch Fill Pattern at BESSY monitored by Time-Correlated Single Photon Counting.'' In: ''Proc. SPIE.'' Vol. 6771 (2007).</ref> | ||
[[Datei: | [[Datei:TCSPC Histogram.gif|mini|Schematische Darstellung der Entwicklung eines TCSPC-Histogramms während der Messung eines Fluorophors mit monoexponetieller Fluoreszenzlebensdauer (Anregungspuls trifft das [[Fluorophor]] bei ca. 4 ns; oben: [[logarithmische Darstellung]])]] | ||
Zur Messung der [[Fluoreszenzlebensdauer]] werden mittels einer gepulsten Lichtquelle (z. B. [[Laser]] oder [[Blitzröhre]]) die zu untersuchenden [[Fluorophor]]e angeregt. Die Zeitmessung wird durch den Anregungspuls gestartet und das beim Übergang vom angeregten Zustand in den Grundzustand emittierte [[Photon]] stoppt die Messung. Die Messung wird vielfach wiederholt und die einzelnen zeitlich korrelierten Photonen (in Bezug zum Anregungspuls) werden entsprechend ihrer gemessenen Zeit in ein so genanntes TCSPC-[[Histogramm]] einsortiert. Dieses besitzt typischerweise eine zeitliche Kanalauflösung bzw. [[Klasseneinteilung (Statistik)|Klassenbreite]] von ca. 1 bis 50 ps und gibt den exponentiellen Abfall der Fluoreszenzintensität nach der Anregung wieder. | Zur Messung der [[Fluoreszenzlebensdauer]] werden mittels einer gepulsten Lichtquelle (z. B. [[Laser]] oder [[Blitzröhre]]) die zu untersuchenden [[Fluorophor]]e angeregt. Die Zeitmessung wird durch den Anregungspuls gestartet und das beim Übergang vom angeregten Zustand in den Grundzustand emittierte [[Photon]] stoppt die Messung. Die Messung wird vielfach wiederholt und die einzelnen zeitlich korrelierten Photonen (in Bezug zum Anregungspuls) werden entsprechend ihrer gemessenen Zeit in ein so genanntes TCSPC-[[Histogramm]] einsortiert. Dieses besitzt typischerweise eine zeitliche Kanalauflösung bzw. [[Klasseneinteilung (Statistik)|Klassenbreite]] von ca. 1 bis 50 ps und gibt den exponentiellen Abfall der Fluoreszenzintensität nach der Anregung wieder. | ||
Die Fluoreszenzlebensdauer kann je nach verwendeter Messtechnik im Zeitbereich (engl. ''{{lang|en|time domain}}'') oder im Frequenzbereich (engl. ''{{lang|en|frequency domain}}'') bestimmt werden, wobei die zeitkorrelierte Einzelphotonenzählung die am häufigsten verwendete Methode im Zeitbereich darstellt. | Die Fluoreszenzlebensdauer kann je nach verwendeter Messtechnik im [[Fourier-Analysis #Anwendungen|Zeitbereich (engl. ''{{lang|en|time domain}}'') oder im Frequenzbereich (engl. ''{{lang|en|frequency domain}}'')]] bestimmt werden, wobei die zeitkorrelierte Einzelphotonenzählung die am häufigsten verwendete Methode im Zeitbereich darstellt. | ||
== Siehe auch == | == Siehe auch == | ||
*[[Ultrakurzzeit-Spektroskopie]] | * [[Ultrakurzzeit-Spektroskopie]] | ||
*[[Einzelmolekülfluoreszenzspektroskopie]] | * [[Einzelmolekülfluoreszenzspektroskopie]] | ||
*[[Laserspektroskopie]] | * [[Laserspektroskopie]] | ||
*[[Fluoreszenz-Lebenszeit-Korrelations-Spektroskopie]] | * [[Fluoreszenz-Lebenszeit-Korrelations-Spektroskopie]] | ||
*[[Fluoreszenzlebensdauer-Mikroskopie]] (FLIM) | * [[Fluoreszenzlebensdauer-Mikroskopie]] (FLIM) | ||
*[[Hanbury Brown-Twiss-Effekt]] (Photon Bunching) | * [[Hanbury Brown-Twiss-Effekt]] (Photon Bunching) | ||
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Aktuelle Version vom 7. Juli 2021, 17:56 Uhr
Unter zeitkorrelierter Einzelphotonenzählung (englisch time-correlated single photon counting, TCSPC) versteht man eine Technik zur Messung sich zeitlich schnell ändernder (Picosekundenbereich) Lichtintensitäten. Hauptanwendung ist die Messung der Fluoreszenzlebensdauer und darauf aufbauender Techniken wie die Fluoreszenzlebensdauer-Mikroskopie (engl. {{Modul:Vorlage:lang}} Modul:Multilingual:149: attempt to index field 'data' (a nil value), FLIM). Aber auch die Analyse des zeitlichen Verhaltens von gepulsten oder modulierten Lichtquellen ist damit möglich, bis hin zur Charakterisierung von umlaufenden Elektronenpaketen in Speicherringen von Synchrotronen anhand der abgegebenen Synchrotronstrahlung.[1]
Zur Messung der Fluoreszenzlebensdauer werden mittels einer gepulsten Lichtquelle (z. B. Laser oder Blitzröhre) die zu untersuchenden Fluorophore angeregt. Die Zeitmessung wird durch den Anregungspuls gestartet und das beim Übergang vom angeregten Zustand in den Grundzustand emittierte Photon stoppt die Messung. Die Messung wird vielfach wiederholt und die einzelnen zeitlich korrelierten Photonen (in Bezug zum Anregungspuls) werden entsprechend ihrer gemessenen Zeit in ein so genanntes TCSPC-Histogramm einsortiert. Dieses besitzt typischerweise eine zeitliche Kanalauflösung bzw. Klassenbreite von ca. 1 bis 50 ps und gibt den exponentiellen Abfall der Fluoreszenzintensität nach der Anregung wieder.
Die Fluoreszenzlebensdauer kann je nach verwendeter Messtechnik im Zeitbereich (engl. {{Modul:Vorlage:lang}} Modul:Multilingual:149: attempt to index field 'data' (a nil value)) oder im Frequenzbereich (engl. {{Modul:Vorlage:lang}} Modul:Multilingual:149: attempt to index field 'data' (a nil value)) bestimmt werden, wobei die zeitkorrelierte Einzelphotonenzählung die am häufigsten verwendete Methode im Zeitbereich darstellt.
Siehe auch
- Ultrakurzzeit-Spektroskopie
- Einzelmolekülfluoreszenzspektroskopie
- Laserspektroskopie
- Fluoreszenz-Lebenszeit-Korrelations-Spektroskopie
- Fluoreszenzlebensdauer-Mikroskopie (FLIM)
- Hanbury Brown-Twiss-Effekt (Photon Bunching)
- Photon Antibunching
Literatur
- Desmond V. O'Connor, David Phillips: Time-Correlated Single Photon Counting. Academic Press, London/Orlando 1984, ISBN 978-0125241403.
- W. Becker: Advanced Time-Correlated Single Photon Counting Techniques. Springer, Berlin 2005, ISBN 978-3540260479.
- Joseph R. Lakowicz: Principles of Fluorescence Spectroscopy. 3. Auflage, Springer, Berlin 2006, ISBN 978-0387312781.
Weblinks
- Technical Note TCSPC. (PicoQuant GmbH, PDF-Datei)
- Technical Note TCSPC. (Edinburgh Instruments Ltd, PDF-Datei)
- Classic Principle of TCSPC. (Becker&Hickl GmbH)
Einzelnachweise
- ↑ Holldack K., v. Hartrott M., Hoeft F., Neitzke O., Bauch A., Wahl M.: Bunch Fill Pattern at BESSY monitored by Time-Correlated Single Photon Counting. In: Proc. SPIE. Vol. 6771 (2007).