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Hochintegriertes Kamerasystem für die Multifrequenz-Lumineszenzabklingzeitbildgewinnung

Franke, Robert

English Title: Highly Integrated Camera System for Multi-Frequency Luminescence Lifetime Imaging

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Abstract

Es wird ein neuartiges, hochintegriertes Kamerasystem mit einer räumlichen Auflösung von 1024 x 1024 Bildpunkten zur Messung von Lumineszenzabklingzeiten im Frequenzbereich bei Modulationsfrequenzen von 5 kHz bis 50 MHz vorgestellt. Es kann die bildhafte Messung von Lumineszenzabklingzeiten deutlich vereinfachen und neue Einsatzfelder eröffnen. Erste Messungen mit dem Kamerasystem zeigen bereits vielversprechende Resultate und ein hohes Maß an Flexibilität für zahlreiche Anwendungen. Dynamische Photolumineszenzprozesse, wie die Lumineszenzlöschung und der Förster-Resonanzenergietransfer (FRET), werden theoretisch behandelt und mit Hilfe elektrischer Ersatzschaltungen modelliert. Durch bestehende elektrotechnische Methoden lassen sich die erstellten Modelle simulieren, visualisieren und mit realen Messungen vergleichen. Die in vorliegender Arbeit entworfenen Modelle werden mit ausgewählten Messungen verglichen und diskutiert. Dabei zeigt sich eine gute Übereinstimmung zwischen Modell und realer Probe sowie das Potenzial, komplexere lumineszente Systeme zu untersuchen und zu modellieren, um ein tieferes Verständnis über diese zu erlangen.

Translation of abstract (English)

A new, highly integrated camera system with a spatial resolution of 1024 x 1024 pixels for luminescence lifetime measurements in the frequency domain is presented. The modulation frequency range reaches from 5 kHz to 50 MHz. The camera system is capable of simplifying existing luminescence lifetime measuring methods and opens up new application fields. First measurements with the camera already show promising results and a high flexibility for a variety of applications. Dynamic processes of photoluminescence as the quenching of luminescence and the Förster resonance energy transfer (FRET) are investigated theoretically and modelled by means of electrical equivalent circuits. Using existing methods of electrical engineering the developed models can be simulated, visualised and compared to real measurements. The models presented in that work are discussed and compared to selected measurements. A good accordance between model and real sample can be found. It shows the potential to examine and model more complex luminescent systems to get a more profound knowledge about them.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Jähne, Prof. Dr. Bernd
Date of thesis defense: 21. June 2012
Date Deposited: 03. Jul 2012 15:10
Date: 2012
Faculties / Institutes: Service facilities > Interdisciplinary Center for Scientific Computing
Subjects: 004 Data processing Computer science
Controlled Keywords: Zeigerdiagramm, Frequenzbereich, Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfer, Lumineszenzlöschung, Lumineszenzdiode, Laserdiode, Ersatzschaltbild
Uncontrolled Keywords: Phasenmodulationsfluorometrie , Lumineszenzabklingzeit , Fluoreszenzabklingzeit , Referenzierung , KamerasystemFLIM , FRET , lock-in detection , modulatable CMOS image sensor , multi-frequency measurement
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