Erweiterung biologischer Lumineszenz-Anwendungen

Aufgrund der Entwicklung besserer Sensoren im roten bzw. NIR-Bereich wurde die Verwendung der Fenster strukturierter Photovervielfacherröhren im Hinblick auf die Erhöhung der Quantenausbeute ausgiebig untersucht.

Die Lumineszenz bei größeren Wellenlängen (im Bereich von 750nm) kann sowohl bei In-vivo- als auch bei In-vitro-Diagnosen eine nützliche Verwendung finden. Bei der nicht-invasiven Beobachtung der Degeneration von Alzheimer und bei den Fluoreszenzänderungen in frühen Stadien verschiedener Krebsformen können zahlreiche Spektralunterschiede zwischen gesundem und krankem Gewebe vermerkt werden. Des Weiteren werden für Arzneimittel sowie nicht-radioaktive Untersuchungen und Gensequenzierung bessere rote Detektoren benötigt.

Vor diesem Hintergrund konzentrierte man sich im Rahmen des IMPECABLE-Projekts auf die Verbesserung von Photokathoden, um ihre Anwendung auf die Bereiche der biologischen und medizinischen Lumineszenz auszudehnen. Um es genauer zu sagen, lag das Hauptziel in der Leistungssteigerung preiswerter Trialkali-Photokathoden für Photovervielfacher-, Bildverarbeitungs- und Verstärkerröhren. Derzeit beeinträchtigt die Semitransparenz dieser Photokathoden bei größeren Wellenlängen ernsthaft deren Leistung.

Durch die Umkonstruktion der Geräteschnittstelle mittels eines keilförmigen und spitzwinkligen Kegels konnten die Strukturenaufnahme erheblich verbessert werden. Die erwarteten Zielwerte der Verbesserungen bei der Quantenausbeute reichen von x2 für UV/blaues Licht bis nahezu x15-30 für den roten/NIR-Bereich, wobei eine Operationserweiterung für größere Wellenlängen möglich ist. Ein Teil der Projektarbeit schloss die Herstellung einer Reihe von Strukturen ein, die im Inneren der standardmäßigen Photovervielfacherröhren zu finden sind. Somit konnte deren Einfluss auf die Quantenausbeute untersucht werden.

Mittels zweier gängiger Produktionsprozesse, nämlich dem Sol-Gel-Verfahren und der Laserablation, wurde die Quantenausbeute von zwei strukturierten Kathoden mit der von flachen Fenstern verglichen. Obwohl beide Methoden erhebliche Steigerungen bei der Quantenausbeute der Kathoden aufzeigten, wurde die Laserablationsmethode für Produktionszwecke als kommerziell unbrauchbar empfunden. Sol-Gel-Fenster sollen in Standardprodukte eingebunden werden, sobald alle Fragen hinsichtlich der Abdichtung mit Kieselerde in Photovervielfacherröhren aus Glas geklärt sind.