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.