Emissionsspektroskopie
Emissionsspektroskopie (ES) ist die spektral aufgelöste, natürliche Emission von Photonen angeregter Spezies in der Gasphase. Emissionsspektroskopie ist, wie die Absorption eine line-of-sight Methode und untersucht elektronisch angeregte Spezies im Gegensatz zur LIF Technik, welche zur Untersuchung von Spezies im Grundzustand herangezogen wird.Die Spektralanalyse von spontaner Emission, d.h. die Detektion eines Signals als Funktion der Wellenlänge wird als Emissionsspektrum bezeichnet. Das Emissionsspektrum ist wie ein Fingerabdruck der untersuchten Gasprobe und gibt Informationen über den gasdynamischen Prozess als solchen, wie die Reaktionsintensität, die Stabilität, die Konzentration der Spezies und die Temperatur.
Angeregte Zustände von Molekülen und Atomen entstehen durch thermische Anregung, Absorption von Strahlung oder chemische Reaktionen (Chemilumineszenz).
Der Schwerpunkt bei der Anwendung von Emissionsspektroskopie liegt auf der Untersuchung von Verbrennungs- und Plasmaprozessen.
Die Spezies, die man hier normalerweise beobachtet sind Reaktionszwischenprodukte wie OH*, CH*, C2*, CN* etc.( das Sternchen bezeichnet elektronisch angeregte Zustände). Diese freien Radikale befinden sich meistens in der Reaktionszone, in der sie in geringer Anzahl gebildet werden.
Im Unterschied zu auf Laser basierenden Diagnostiktechniken ist die Emissionsspektroskopie limitiert durch ihre begrenzte räumliche und zeitliche Auflösung (line-of-sight Methode) und durch den Umstand, dass die Gasspezies häufig unter Nicht-Gleichgewichtsbedingungen untersucht werden. Daher können sie nicht durch das Boltzmann Gesetz beschrieben werden, was aber auf der anderen Seite die allgemeine Definition der Temperatur ist.
Trotz allem ist ES der erste Schritt für die Untersuchung unbekannter lichtemittierender Gasreaktionen. In einem zweiten Schritt können, gestützt auf die Resultate der Emissionsspektroskopie, Laser Imaging Techniken angewandt werden, um bessere Einblicke in die untersuchten Prozesse zu erhalten.