8.1.3. Fényszórási lézerspektroszkópia

Lézer fényforrásokat kiterjedten alkalmaznak fényszórási vizsgálatokhoz is, mind szögeloszlás és intenzitás, mind pedig a  hullámhossz kis változásainak mérésére (Mie-szórás, Rayleigh-szórás, Raman-szórás). Az alábbiakban adunk egy-egy példát a koherens és inkoherens szórás diagnosztikai alkalmazására.

Diffúz szórási spektroszkópia

Az agyszövet oxigénellátásának és ezáltal a metabolikus folyamatoknak a tanulmányozására ígéretes módszer a diffúz szórási spektroszkópia. Jelenleg állatkísérletekben vizsgálják a módszer alkalmazhatóságát. Lényege, hogy a koponya valamely részét lézerfénnyel világítják meg és ettől bizonyos távolságra (akár néhány cm) elhelyeznek egy detektort, ami méri a koponyából adott helyen kilépő szórt fény intenzitását. Jól ismert tény, hogy az oxihemoglobinnak és a dezoxihemoglobinnak eltérőek az abszorpciós tulajdonságai. A két összetevő hullámhossz szerinti abszorpciós görbéje 790 nm környékén metszi egymást, ennél rövidebb hullámhosszakon (de még 600 nm felett) a hemoglobin abszorpciója már jóval magasabb. A mérésekhez különböző hullámhosszú diódalézerek (vagy kis sávszélességű LEDek) fényét alkalmazzák: az egyiknek a hullámhossza a 790 nm környékére esik, másik két alkalmazott hullámhossz pedig kevéssel ez alatt, illetve felett van. Mivel a hullámhosszak egymáshoz közeli értékek, a szórási tulajdonságokban nincs jelentős eltérés, csak az abszorpcióban. A kiértékeléshez a Beer-Lambert törvény egy módosított változatát alkalmazzák, mely az abszorpció mellett tartalmaz a szórásra vonatkozó információt is. A különböző hullámhosszakon mért intenzitások különbségéből következtetni lehet a szórt fény által „bejárt” szövetrész dezoxihemoglobin és oxihemoglobin koncentrációjáról. Koherens fényforrás alkalmazásával a detektor jelének időbeli fluktuációjából következtetni  lehet a vörösvértestek mozgási sebességére is (lásd: Doppler szonda).

A Raman spektroszkópia

A Raman szórás (lásd 5.2. alfejezet) során bekövetkező fotonenergia eltolódás megfelel a rezgési, illetve rotációs szintek közötti átmenetek gerjesztéséhez szükséges infravörös fotonok energiájával, mely információt ad a molekulakötések típusáról. Mivel a hullámhosszváltozás kicsi és még legjobb esetben is körülbelül 1 millió rugalmas szóródásra jut egy Raman szórt foton (de akár 10¹⁰:1 arány is előfordulhat), a vizsgálatokhoz nagy kis sávszélességű és relatíve nagy (akár néhány W) teljesítményű lézerekre van szükség. A hullámhosszváltozást energiaértékekké (illetve hullámszámmá) konvertálva az infravörös abszorpciós spektroszkópiai mérésekhez hasonló spektrumokat kapunk. A legnagyobb előnye az IR spektroszkópiával szemben, hogy, míg a víz jelentős abszorpcióval rendelkezik az IR tartományon, addig a Raman spektroszkópiában alkalmazott közeli infravörös és látható lézerek fénye a biológiai szövetek jelentős részét alkotó vízben nem nyelődik el. Ma már szinte minden anyag (folyadék, gáz, szilárdtest) Raman színképe rutinszerűen megkapható. A Raman-szórási spektroszkópiát szokás alkalmazni kilélegzett levegő összetételének vizsgálatára is.