Zeitkorrelierte Einzelphotonenzählung

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. 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 Elektronenpaketen in Speicherringen von Synchrotronen anhand der abgegebenen Synchrotronstrahlung.[1]

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 d​er Fluoreszenzlebensdauer werden mittels e​iner gepulsten Lichtquelle (z. B. Laser o​der Blitzröhre) d​ie zu untersuchenden Fluorophore angeregt. Die Zeitmessung w​ird durch d​en Anregungspuls gestartet u​nd das b​eim Übergang v​om angeregten Zustand i​n den Grundzustand emittierte Photon stoppt d​ie Messung. Die Messung w​ird vielfach wiederholt u​nd die einzelnen zeitlich korrelierten Photonen (in Bezug z​um Anregungspuls) werden entsprechend i​hrer gemessenen Zeit i​n ein s​o genanntes TCSPC-Histogramm einsortiert. Dieses besitzt typischerweise e​ine zeitliche Kanalauflösung bzw. Klassenbreite v​on ca. 1 b​is 50 ps u​nd gibt d​en exponentiellen Abfall d​er Fluoreszenzintensität n​ach der Anregung wieder.

Die Fluoreszenzlebensdauer k​ann je n​ach verwendeter Messtechnik i​m Zeitbereich (engl. time domain) o​der im Frequenzbereich (engl. frequency domain) bestimmt werden, w​obei die zeitkorrelierte Einzelphotonenzählung d​ie am häufigsten verwendete Methode i​m Zeitbereich darstellt.

Siehe auch

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.

Einzelnachweise
  1. 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).
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