Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS präsentiert ein Nahinfrarot-Spektrometer, mit dessen Hilfe gasförmige, flüssige und feste Stoffe vor Ort am Untersuchungsobjekt ohne zusätzliche Probenentnahme und Labormessungen analysiert werden können. Das System kann in nahezu jedes mobile Endgerät und jeden Prozessautomaten integriert werden.
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Heinrich Grüger, verantwortlicher Geschäftsfeldleiter am Fraunhofer IPMS, schätzt, dass bis zur Markteinführung noch drei bis fünf Jahre vergehen werden. Doch schon auf der Photonics West im Februar 2013 stellen er und sein Team ein erstes vollfunktionsfähiges Muster dieses Mini-Spektrometers der breiten Öffentlichkeit vor. Das System erlaubt Messungen im Wellenlängenbereich von 950 nm bis 1900 nm bei einer spektralen Auflösung von 10 nm. Damit ist die Technologie für die Analyse organischer Verbindungen und für vielfältige Anwendungen interessant.
Mit einem Volumen von nur 2,1 cm³ ist das winzige System etwa 30 % kleiner als ein gewöhnliches Stück Würfelzucker. Durch den kleinen Bauraum und eine Leistungsaufnahme von nur einigen wenigen Milliwatt ist es beispielsweise zur Integration in mobile Messgeräte und für die In-situ-Messung in Anlagen und Gebäuden geeignet.
Beim Gitterspektrometer des Fraunhofer IPMS erfolgt das Aufspalten von Strahlung durch Beugung und Interferenz an einem optischen Gitter. Das Spektrometer verwendet ein spezielles zeitdiskretes Messprinzip, welches es ermöglicht, ein Spektrum mit einem einzelnen hochempfindlichen Detektor nur durch die Drehbewegung des integrierten MEMS-Gitters zu scannen. Zentrales Element des Spektrometers ist ein 9,5 mm × 5,3 mm × 0,5 mm messendes mikroelektromechanisches System (MEMS). Diesen MEMS-Scanner, die einzelnen Gitter und optischen Spalte fertigen die Wissenschaftler direkt auf Siliziumwafern. Diese dünnen Siliziumplatten sind so groß, dass die Bauteile für mehrere Hundert Spektrometer darauf passen – es können also Hunderte Spektrometer auf einen Schlag gefertigt werden.
Fraunhofer IPMS, Dr. Michael Scholles, Tel.: 0351 8823-201, E-Mail: info@ipms.fraunhofer.de
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