Projekt »ISLAS« (abgeschlossen)

In diesem von der Fraunhofer-Gesellschaft geförderten Projekt haben Fraunhofer IPM und Fraunhofer IAF zusammen ein Messverfahrens zur Untersuchung von Gasproben entwickelt. Das Verfahren basiert auf einem patentierten Ansatz, der das Prinzip der photothermischen Spektroskopie nutzt. Kompakt und gleichzeitig empfindlich werden die entwickelten Messsysteme durch die Kombination von drei technischen Tricks:

• Durch den Einsatz mittelinfraroter Laserstrahlung aus Quantenkaskadenlasern können die stärksten charakteristischen Absorptionen der gesuchten Substanzen abgefragt werden.
• Die Unterbringung des spektroskopischen Sensors im Inneren eines Laserresonators sorgt für eine stark erhöhte Wechselwirkung des untersuchten Gases mit der anregenden Laserstrahlung.
• Mit dem photothermischen Sensor wird nicht eine minimale Schwächung der anregenden Strahlung, sondern die durch die Laserstrahlung verursachte lokale Erwärmung des Gases gemessen. Ein Messsignal erscheint ausschließlich, sofern eine absorbierende Substanz vorhanden ist.

Die lokale Erwärmung wird in einem interferometrischen Verfahren, der sogenannten »Photothermal Common-Path Interferometry« (PCI) vermessen. PCI erlaubt eine hohe Empfindlichkeit bei kompakter Bauform des Sensors.

Messmethode und Messverfahren entstanden am Fraunhofer IPM; Fraunhofer IAF entwickelte die Lichtquellen und die optischen Resonatoren. Mit dem »MicroVolume Photothermal Gas Analyzer« (MVP) ist im Projekt ein Technologie-Demonstrationssystem als eigenständiges Tischgerät entstanden. Primär zielt die Entwicklung darauf, Spurengase im menschlichen Atem zu messen. Die im Atem nachweisbaren sogenannten »Biomarker« sind Indikatoren beim Monitoring von Stoffwechselprozessen oder in der patientennahen, nicht-invasiven medizinischen Diagnostik. Darüber hinaus gibt es für den empfindlichen Spurengasnachweis viele weitere Anwendungen beispielsweise in der Arbeitsplatzüberwachung, Gefahrstoffsuche, sowie in der Umwelt- und Prozesskontrolle.

Projektfinanzierung

Das Projekt ISLAS wurde im Rahmen des internen MAVO-Programms von der Fraunhofer-Gesellschaft gefördert.

Projektpartner

Fraunhofer IPM, Fraunhofer IAF

Projektlaufzeit

1.3.2019 – 28.2.2022