Mobile Materialanalyse im Würfelzuckerformat

18.01.2013 - Deutschland

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 ist kleiner als ein Stück Würfelzucker und damit so kompakt, dass es in nahezu jedes mobile Endgerät und jeden Prozessautomaten integriert werden kann.

Ob Frischeprüfung von Lebensmitteln, sortenreine Trennung von Plastikgegenständen im Recycling, Bestimmung von Art und Konzentration von Ausgangsstoffen in der Pharmazie oder Messung der Zusammensetzung von Gasen und Flüssigkeiten im Verbrennungstrakt von Fahrzeugen: In jedem Fall geht es darum, Art und Konzentration von beteiligten Materialien möglichst zeitsparend qualitativ und quantitativ zu bestimmen. Die Spektroskopie, bei der Stoffe beleuchtet und Intensität und Wellenlänge des reflektierten Lichts analysiert werden, ist für all diese Anwendungen prädestiniert. Denn die Messung mittels elektromagnetischer Strahlung ist berührungsfrei, lässt die Probe unbeschadet und ist gleichermaßen für feste, flüssige oder gasförmige Stoffe geeignet.

Trotz dieser Vorteile bietet der Markt heute zwar Spektrometer für den Laboreinsatz, jedoch kaum Systeme, die einfache Messungen vor Ort oder gar eine Integration in industrielle Messtechnik in Produktions- und Verarbeitungsanlagen erlauben. Dies hat zwei Ursachen: Zum einen verwenden diese Geräte ein- oder zweidimensionale Photodioden-Arrays aus III-V-Halbleitern wie Indium-Gallium-Arsenid, was den Preis in die Höhe treibt. Zum anderen sind sie technologiebedingt voluminös. Mit dem miniaturisierten Gitterspektrometer wird sich das ändern, sagt Dr. Heinrich Grüger, verantwortlicher Geschäftsfeldleiter am Fraunhofer IPMS, wo das Spektrometer entwickelt wird. »Unser System ist mit einem Volumen von nur 2,1 cm³ etwa 30% kleiner als ein gewöhnliches Stück Würfelzucker. Durch den kleinen Bauraum und eine Leistungsaufnahme von nur einigen wenigen Milliwatt ist es ideal 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 am Fraunhofer IPMS entwickeltes nur (9,5 × 5,3 × 0,5) mm³ messendes Mikro-Elektro- Mechanisches 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. Perspektivisch stapeln die Wissenschaftler die Wafer mit den integrierten Bauteilen mit den ebenfalls auf großen Substraten gefertigten optischen Komponenten aufeinander, justieren und fixieren sie und vereinzeln sie dann zu den einzelnen Spektrometern. Die Wissenschaftler müssen also nicht wie bei konventionellen Spektrometern Spiegel, Spalte, Gitter und Detektor Stück für Stück ausrichten, sondern lediglich die jeweiligen Substratverbünde. Der Vorteil: Eine enorme Reduzierung der Herstellungskosten. Zudem sind MEMS-Strukturen deutlich robuster als klassisch in Feinmechanik gefertigte Bauelemente.

Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft

Diese Produkte könnten Sie interessieren

PlasmaQuant 9100

PlasmaQuant 9100 von Analytik Jena

Neues ICP-OES PlasmaQuant 9100 für komplexe Probenmatrices

Mehr sehen. Mehr wissen. ICP-OES vereinfacht Analyse matrixlastiger Proben

ICP-OES-Spektrometer
ZEEnit

ZEEnit von Analytik Jena

Zeeman-Technik mit maximaler Empfindlichkeit und Applikationsvielfalt

Quergeheizte Graphitrohrofen für optimale Atomisierungsbedingungen und hohen Probendurchsatz

AAS-Spektrometer
PlasmaQuant MS Elite

PlasmaQuant MS Elite von Analytik Jena

Massenspektrometer für hochempfindliche Forschungsanwendungen und niedrigste Nachweisgrenzen

Die Erfolgsformel in der LC-ICP-MS – PlasmaQuant MS-Serie und PQ LC

Mikrospektrometer

Mikrospektrometer von Hamamatsu Photonics

Ultrakompaktes Mikrospektrometer für vielseitige Anwendungen

Präzise Raman-, UV/VIS- und NIR-Messungen in tragbaren Geräten

Mikrospektrometer
INVENIO

INVENIO von Bruker

FT-IR Spektrometer der Zukunft: INVENIO

Völlig frei aufrüstbares und konfigurierbares FT-IR Spektrometer

FT-IR-Spektrometer
novAA®  800

novAA® 800 von Analytik Jena

Der Analysator für Sie - novAA 800-Serie

Das zuverlässige Multitalent für die effiziente und kostengünstige Routineanalyse

SPECORD PLUS

SPECORD PLUS von Analytik Jena

Die neue Generation der Zweistrahlphotometer von Analytik Jena

Der moderne Klassiker garantiert höchste Qualität

contrAA 800

contrAA 800 von Analytik Jena

contrAA 800 Serie – Atomic Absorption. Redefined

Kombiniert das Beste der klassischen Atomabsorption mit den Vorteilen von ICP-OES-Spektrometern

ICP-OES-Spektrometer
Quantaurus-QY

Quantaurus-QY von Hamamatsu Photonics

Hochgeschwindigkeits-UV/NIR-Photolumineszenz-Spektrometer

Präzise Quantenausbeute-Messungen in Millisekunden ohne Referenzstandards

Fluoreszenzspektrometer
FastTrack™

FastTrack™ von Mettler-Toledo

FastTrack UV/VIS-Spektroskopie - beschleunigen Sie Ihre Messungen

Schnelle, zuverlässige & effiziente Messungen mit rückführbarer Genauigkeit bei geringem Platzbedarf

UV/VIS-Spektralphotometer
fluidlab R-300 | Cell Counter & Spectrometer

fluidlab R-300 | Cell Counter & Spectrometer von anvajo

fluidlab R-300 | Zellzähler & Spektrometer

Das erste portable Laborgerät, das Zellzählung und Spektrometrie kombiniert

Zellanalysatoren
Loading...

Meistgelesene News

Weitere News von unseren anderen Portalen

Verwandte Inhalte finden Sie in den Themenwelten

Themenwelt Spektroskopie

Durch die Untersuchung mit Spektroskopie ermöglicht uns einzigartige Einblicke in die Zusammensetzung und Struktur von Materialien. Von der UV-Vis-Spektroskopie über die Infrarot- und Raman-Spektroskopie bis hin zur Fluoreszenz- und Atomabsorptionsspektroskopie - die Spektroskopie bietet uns ein breites Spektrum an analytischen Techniken, um Substanzen präzise zu charakterisieren. Tauchen Sie ein in die faszinierende Welt der Spektroskopie!

15+ Produkte
5+ White Paper
15+ Broschüren
Themenwelt anzeigen
Themenwelt Spektroskopie

Themenwelt Spektroskopie

Durch die Untersuchung mit Spektroskopie ermöglicht uns einzigartige Einblicke in die Zusammensetzung und Struktur von Materialien. Von der UV-Vis-Spektroskopie über die Infrarot- und Raman-Spektroskopie bis hin zur Fluoreszenz- und Atomabsorptionsspektroskopie - die Spektroskopie bietet uns ein breites Spektrum an analytischen Techniken, um Substanzen präzise zu charakterisieren. Tauchen Sie ein in die faszinierende Welt der Spektroskopie!

15+ Produkte
5+ White Paper
15+ Broschüren