Würdigung und Danksagung

Auf Vorschlag der Joachim Jungius-Gesellschaft der Wissenschaften verleiht die
DR. HELMUT UND HANNELORE GREVE STIFTUNG
FÜR WISSENSCHAFTEN UND KULTUR
den Förderpreis an
Herrn Dr. rer. nat. Torsten Latz
Institut für Laser-Physik, Universität Hamburg


Herr Dr. Torsten Latz hat den absorptionsspektrometrischen Nachweis von Spurengasen, der bei industrieller Prozeßkontrolle, Umweltschutz und medizinischer Diagnostik Einsatz findet, in weitem Maße verbessert, indem er die spektrale Dynamik von Farbstoff-Vielmoden-Lasern mit internem Absorber aufklärte und optimierte, die Meßempfindlichkeit durch Einbeziehung des opto-akustischen Licht-Nachweisverfahrens vervielfachte und zudem hohe spektrale Auflösung erzielte, so dass ihm eine eindrucksvolle Standard-Vermessung der überaus schwachen atmosphärischen Licht-Absorption im gelben und roten Spektralbereich gelang, wie auch die mit Abstand empfindlichste je durchgeführte Absorptionsmessung.

Hamburg, am 10. November 2000


(Dr. Helmut Greve) (Hannelore Greve)
Stiftungsvorstand

 

Danksagung von Dr. Torsten Latz

Sehr geehrter Herr Präsident, sehr verehrtes Ehepaar GREVE, meine sehr geehrten Damen und Herren!

Vor drei Wochen überraschte mich zu meiner großen Freude die Nachricht, daß meine experimentellen Arbeiten zur Absorptions-Spektroskopie im Laser-Resonator mit dem Förderpreis der "Dr. Helmut und Hannelore Greve Stiftung für Wissenschaften und Kultur" ausgezeichnet werden. Ich danke zutiefst für diese ehrenvolle Auszeichnung. Dieser Dank gilt den großzügigen Stiftern des Preises, dem Ehepaar GREVE, wie auch der Joachim Jungius-Gesellschaft der Wissenschaften, die meine Dissertation für diesen Preis ausgewählt hat. Es erfüllt mich mit Stolz und Befriedigung, meine wissenschaftliche Arbeit auf diese Weise und im Rahmen der heutigen Feier gewürdigt zu sehen.
Die Möglichkeit am Institut für Laser-Physik der Universität Hamburg viel zu lernen und erfolgreich zu forschen gaben mir meine Lehrer, mein Doktorvater Professor PETER TOSCHEK und Privatdozent Dr. VALERY BAEV; auch ihnen danke ich sehr. Sie legen beide besonders viel Wert darauf, ihren Mitarbeitern früh und häufig Gelegenheit zu geben, über die eigenen Ergebnisse auf Tagungen oder in Seminaren zu berichten. Heute Abend werde ich versuchen, diese Erfahrung zu nutzen, um Ihnen Einblick in meine Forschung zur Spektroskopie im Laser-Resonator mit höchster Nachweisempfindlichkeit und spektraler Auflösung zu vermitteln.
Seit der Begründung der Spektralanalyse Mitte des 19. Jahrhunderts durch BUNSEN und KIRCHHOFF ist die Spektroskopie eines der wichtigsten analytischen Werkzeuge in Forschung und Industrie. Durch sie erlangte man den größten Teil der heutigen Kenntnis über die Struktur der Atome und Moleküle, der Bausteine aller Materie. Man beobachtet dabei die Aufnahme (Absorption) oder Abgabe (Emission) elektromagnetischer Strahlung durch die Moleküle in Form von Licht, und erhält so sehr detaillierten Aufschluß über die Struktur der Materie und deren Wechselwirkung mit elektromagnetischer Strahlung.
Die Bandbreite möglicher Anwendungen einer spektroskopischen Methode wird dabei durch drei Größen charakterisiert: Erstens die spektrale Auflösung, die es erlaubt, Moleküle mit sehr ähnlichen, wenn auch nicht identischen Eigenschaften zu unterscheiden; zweitens die zeitliche Auflösung, die es ermöglicht, die Entwicklung der materiellen Probe und ihrer Lichtwechselwirkung direkt zu beobachten; drittens die Empfindlichkeit beim Nachweis schwacher Absorption, welche die Substanzmenge angibt, die zum eindeutigen Nachweis der Probe mindestens vorhanden sein muß. Eine wichtige Anwendung in Forschung und Industrie ist die Analyse unserer Luft. Geringste Mengen Wasserdampf etwa beeinträchtigen die Herstellung hochwertiger Siliziumkristalle für Computerchips; daher ist der Nachweis kleinster Spuren von Wasserdampf erforderlich. Der Nachweis kleinster Mengen von Methan und Ethylen hilft bei der Untersuchung und Steuerung des Reife- und Fermentationsprozesses von Pflanzen.
Der grundlegende Aufbau von Experimenten zur Absorptions-Spektroskopie ist einfach. Licht mit bekannter spektraler, also farblicher, Zusammensetzung tritt durch eine in der Regel gasförmige Probe. Hinter der Probe wird die veränderte spektrale Zusammensetzung des Lichtes beobachtet, und so läßt sich die Probenzusammensetzung erschließen. Geringste Mengen einer Substanz lassen sich nachweisen, sofern der Lichtweg durch die Probe und damit die Dauer der Wechselwirkung des Lichtes mit der Probe besonders lang ist. Spiegel erlauben, das Licht mehrfach durch dieselbe Probe treten zu lassen und so den Lichtweg zu verlängern. Die Fortführung dieser Idee ist die Spektroskopie im Laser-Resonator. Hier wird die Probe im Resonator eines Vielmoden-Lasers angeordnet. Ein Vielmoden-Laser zeichnet sich durch große spektrale Bandbreite seiner Lichtemission aus und besteht aus zwei Spiegeln - dem Resonator - und einem darin eingeschlossenen Lichtverstärker. Auf diese Weise wird das Licht im Resonator nur durch die eingebrachte Probe absorbiert. Abschwächung des Lichtes durch die unvollkommenen Spiegel hingegen wird durch die Lichtverstärkung ausgeglichen.
Ich habe die Spektroskopie im Resonator eines Farbstoff-Lasers dazu benutzt, den Einfluß veränderter experimenteller Rahmenbedingungen auf die Laser-Emission eingehend zu untersuchen. Durch diese Experimente konnte sowohl zum besseren theoretischen Verständnis der Vielmoden-Laser beigetragen als auch die Anwendungsmöglichkeiten der spektroskopischen Methode auf Experimente mit höchster spektraler Auflösung und höchster Nachweisempfindlichkeit bedeutend erweitert werden. Zwei Beispiele dafür: Das Spektrum der atmosphärischen Absorption wurde im gelben bis roten Spektralbereich vermessen und kann nun als spektroskopisches Normal dienen. Vor allem in Bereichen schwacher atmosphärischer Absorption wurden hier über 150 spektrale Strukturen nachgewiesen, die bislang nicht in der internationalen Referenzdatenbank verzeichnet sind. Die Empfindlichkeit einzelner solcher Messungen wurde so weit gesteigert, daß das Licht über zwanzig Millionen mal durch die Probe läuft und die Absorptionsweglänge 70.000 km erreicht! Das ist ein Lichtweg von fast dem doppelten Erdumfang, dargestellt auf einem 3 m langen Labortisch. Diese Empfindlichkeit reicht selbst zum Nachweis einzelner Moleküle.
Ich danke Ihnen für Ihre freundliche Aufmerksamkeit.

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