Summenfrequenz-Mikroskopie

Abstract

Durch die Verknüpfung der nichtlinearen Optik mit der optischen Mikroskopie entwickelten sich im Laufe der letzten Jahrzehnte eine Vielzahl nichtlinearer optischer Mikroskopiemethoden. Die Summenfrequenzerzeugung ist ein nichtlinear optischer Prozess zweiter Ordnung und ist ausschlieÿlich sensitiv gegenüber nicht-zentrosymmetrischen Medien, welche beispielsweise durch Symmetriebrüche an Grenzflächen in chiralen Medien entstehen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein schwingungsresonantes Summenfrequenzmikroskop entwickelt, welches chemisch selektive und sensitive Abbildung nichtzentrosymmetrischer Strukturen erlaubt. Auf der Basis eines 80MHz Lasersystems wird für die resonante Anregung ein abstimmbarer Laserpuls im mittleren Infrarot erzeugt, was durch Differenzfrequenzmischung in einem periodisch gepolten Lithiumniobat Kristall erfolgt. Die Charakterisierung des aufgebauten Mikroskopsystems wird ausführlich erläutert und durch Simulationen ergänzt. Abschlieÿend werden mit dem Summenfrequenz- Mikroskop erstmals zeitaufgelöste Messungen an Methoxymandelonitril und dem pharmazeutischen Wirkstoff Chlorpropamid durchgeführt. Insbesondere die Kristallisation von Chlorpropamid wird detailliert untersucht und stellt die Funktionstüchtigkeit des aufgebauten Summenfrequenz-Mikroskops unter Beweis.