titelgraphik Fluoreszenz

Fluoreszenz ist ein verbreiteter aber oft falsch angewendeter Begriff bei lichterzeugenden Prozessen. Lichtemission heist Fluoreszenz immer dann wenn a: die Enegiezufuhr durch Licht erfolgt und wenn b: die Emission aus einem Singulett Zustand heraus erfolgt. Der Name Fluoreszenz geht auf das Mineral Fluorit zurück bei dem diese Erscheinung beobachtet und beschrieben wurde wobei es sich aus heutiger Sicht um eine Phosphoreszenz handelt. Um die Fluoreszenz eines Stoffes beobachten zu können, benötigt man eine geeignete Lichtquelle. Besonders geeignet sind UV-Lampen da die meisten Stoffe Absorptionsbanden im UV Bereich (λ = 380 nm (3,26 eV) und λ = 1 nm (1240 eV) haben. Da UV-Licht von unserem Auge nicht wahrgenommen werden kann, überdeckt es auch nicht die meist im sichtbaren liegende Fluoreszenzemission. Bei der Erzeugung von UV-Licht tritt oft auch ein geringer Anteil an sichtbaren Licht auf, der durch Wood-Filter heraugefiltert werden kann. Komerzielle Anwendungen, z. B. in Fluoreszenzmikroskopen regen meist direkt die im sichtbaren Spektralbereich liegenden Absorptionsbanden der eingesetzten Farbstoffe an. Das nicht absorbierte Licht muss dann durch geeignete Filter herausgefiltert werden.

Fur technische Anwendungen gibt es Gasentladungslampen mit Quecksilberdampffüllung, die ein typisches Linienspektrum aufweisen, wobei durch technische Maßnahmen oder spezielle Filter der Schwerpunkt auf eine Emission bei λ = 254 nm oder bei λ = 366 nm gelegt wird. Eine modernere Lösung ist die Verwendung von LED (Licht Emittierende Dioden) als UV-Quelle. Sie benötigen wenig Energie und sind deshalb auch als transportable UV-Quelle für Exkursionen geeignet. Bezahlbare Modelle gibt es allerdings leider nur für langwelliges UV-Licht (λ = 350 - λ = 400 nm), was aber für viele Anwendungen ausreicht.

UV-Lampen
UV-Lichtquellen: hinten : professionelle UV-Lampe mit zwei Emissionswellenlängen (366 nm und 254 nm), von links nach rechts: Geldscheinprüfer, UV-Taschenlampe ohne Filter, UV-Taschenlampe mit Filter, UV-Hochleistungs-LED montiert auf einen Kühlkörper.

Zum photographieren von fluoreszierenden Objekten reicht der Wood-Filter vor der UV-Lichtquelle meist nicht aus. Es gibt eine Durchlässigkeit im Violetten Spektralbereich die, insbesondere bei Langzeitbelichtuungen, zu einer Verfälschung der Farben führt. Hier empfiehlt sich die Verwendung eines Kantenfilters 400 nm vor dem Objektiv der sowohl UV-Streulicht als auch den violetten Anteil herausfiltert.

Obwohl UV-Licht erst 1801 vom deutschen Physiker Johann Wilhelm Ritter entdeckt wurde, gab es schon zeitig Beobachtungen von Lumineszenzerscheinungen wobei nicht nach den Anregungsmechanismen getrennt wurde. Lumineszenz, Fluoreszenz und Phosphoreszenz wurden je nach Autor für alles Mögliche verwendet. Trotzdem liefern gerade alte Bücher und Schriften viele interessante Hinweise auf Dinge und Prozesse bei denen Licht scheinbar aus dem nichts entsteht. Sie sind damit auch heute noch Lesenswert da sie oft auf genauer und sorgfältiger Beobachtung beruhen und viele dieser beschrieben Erscheinungen einfach in Vergessenheit geraten sind.

Heute ist die Fluoreszenz eine fast alltägliche Erscheinung. Optische Aufheller, Signalfarben, Gebrauchsgegenstände aus Plastik, überall findet man Fluoreszenzfarbstoffe. Eine besondere Bedeutung hat die Fluoreszenz in der Biochemie und in der medizinischen Diagnostik erlangt, wo in grossen Mengen Fluoreszenzfarbstoffe zum Markieren von farblosen Biomolekülen eingesetzt werden. Die Literatur ist umfangreich und kaum noch überschaubar. Die Herstellung und Verarbeitung von Fluoreszenzfarbstoffen hat sich zu einem riesen Markt entwickelt. Im Gegensatz dazu gibt es kaum noch Grundlagenforschung, nur wenige Gruppen entwickeln neue Chromophore und Luminophore dafür gibt es aber massenweise Anwender die vorhandene Systeme modifizieren und ausnutzen. Im Internethandel gibt es Leuchtfarben, Nachleuchtpigmente, fluoreszierende Körpermalfarbe, diverse Kunststoffartikel, Klebestreifen mit Leuchteffekt und viele andere Sachen mehr.

Lit.: