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Das IAP Metall-Lidar

Das IAP Metall-Lidar-System dient der Untersuchung von Schichten freier Metallatome im Bereich der oberen Mesosphäre und unteren Thermosphäre (Höhenbereich 75-140 km) mittels Resonanzrückstreuung. Die Sendeeinheit des Metall-Lidar-Systems besteht aus einem Farbstofflasern mit einer Oszillator- und zwei Verstärkerstufen. Aufgrund der Nutzung von Farbstofflasern können mit geringem Umbauaufwand verschiedene Metalle untersucht und ihre Dichten bestimmt werden. Darüber hinaus liefert das Lidar zusätzliche Wellenlängen für die Untersuchung leuchtender Nachwolken (NLC).

Die aktuellen Möglichkeiten des Metall-Lidars umfassen die Untersuchungen von Calcium, Calcium-Ionen, Eisen, Natrium und Nickel. Der Farbstofflaser wird mit der Energie eines Excimer-Laserstrahls gepumpt. Die Laserwellenlängen werden entweder über eine Resonanzzelle im Labor oder anhand des Rückstreusignals aus der Atmosphäre mit einer Genauigkeit von rund 0,1 pm eingestellt.

Der Farbstofflaser wurde in den 80er Jahren herstellt, der Excimer-Laser 1999. Beide Systeme haben sich als sehr robust herausgestellt und haben schon verschiedene Feldmesskampagnen auch außerhalb eines Laserlabors erfolgreich überstanden.

Das Empfangssystem des Metall-Lidars besteht aus einem 80-cm-Spiegel mit ca. 3,2 m Brennweite. Die zurückgestreuten Photonen werden in einer Glasfaser gesammelt. Hinter der Glasfaser wird das Licht nach Wellenlängen separiert und durch verschiedene Interferenzfilter auf Photomultiplier geleitet. Die Detektoren arbeiten als Photonenzähler, die einzelnen Zählereignisse werden mit einer Höhenauflösung von 200 m im PC integriert.

Das Metalllidar wird zurzeit nicht routinemäßig für Messungen eingesetzt, kann jedoch bei aktuellen Fragestellungen jederzeit aktiviert werden.

Veröffentlichungen (Auswahl)

  • M. Gerding, S. Daly und J. M. C. Plane, Lidar soundings of the mesospheric nickel layer using Ni(3F) and Ni(3D) transitions, Geophys. Res. Lett., 46, 408-415, doi:10.1029/2018GL080701, 2019.
  • J. M. C. Plane, S. M. Daly, W. Feng, M. Gerding und J. C. G. Martín, Meteor-ablated aluminum in the mesosphere-lower thermosphere, J. Geophys. Res., doi:10.1029/2020JA028792, 2021.

Ansprechpartner

Farbstofflaser