StreakKameraVerfahren

StreakKameraVerfahren bezeichnet ein zeitaufgelöstes Messverfahren zur Aufnahme ultrakurzer Lichtsignale, das eine Streakkamera nutzt, um zeitliche Informationen in eine räumliche Bildinformation umzuwandeln. Die Aufnahme zeigt die Intensität als Funktion der Zeit und kann damit sehr schnelle Dynamiken von Licht- oder Fluoreszenzsignalen sichtbar machen. Das Verfahren wird in Wissenschaft und Technik eingesetzt, um Prozesse mit Zeitstrukturen im Bereich von Femtosekunden bis wenigen Pikosekunden zu charakterisieren.

Prinzip der Funktionsweise: Das eintreffende Licht wird durch eine enge Blende oder einen Schlitz auf eine Photokathode gelenkt und dort in Elektronen umgewandelt. Die Elektronen werden beschleunigt und durch zeitabhängige Sweep-Elektroden geführt, die eine schnelle, zeitvariable Ablenkung erzeugen. Dadurch wird die Eindriffzeit information in eine räumlichePosition transformiert, so dass die Elektronenstrahlung auf einem Anzeigegerät wie einem Phosphorschirm oder einem Detektor eine zweidimensionale Abbildung ergibt, bei der eine Achse die räumliche Information des Eingangsfensters speichert und die andere Achse die zeitliche Entwicklung abbildet. In Intensitätsmodulen lässt sich die Auswertung auch auf Detektoren mit Kameras verbinden, wodurch mehrere Kanäle oder Spektralbandsignale erfasst werden können.

Varianten und Leistungsmerkmale: Es gibt Intensified-Streak-Kameras, die einen Bilderverstärker verwenden, um das Signal zu verstärken. Spektrale Streakkamera-Systeme nutzen Dispersionselemente, um zeitliche Informationen über verschiedene Wellenlängen hinweg zu sichern. Typische zeitliche Auflösungen liegen im Bereich von einigen zehn Femtosekunden bis zu wenigen Pikosekunden, je nach Bauart, Sweep-Geschwindigkeit und Signalpegel. Das Verfahren kann als Einzelaufzeichnung (Single-shot) oder im Mehrfachmessmodus betrieben werden.

Anwendungen und Einschränkungen: Typische Anwendungen umfassen die Charakterisierung ultrakurzer Laserimpulse, Zeitaufnahmen von Fluoreszenz- oder Plasmaphänomenen, Synchronisations- und Bunch-Length-Messungen in Teilchenbeschleunigern sowie zeitaufgelöste Spektroskopie. Einschränkungen ergeben sich aus Jitter, Dynamikbereich, Linearität der Antwort und der Notwendigkeit sorgfältiger Kalibrierung sowie aus der Empfindlichkeit von Photokathode und Phosphor.