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

ERASPEC

ERASPEC von eralytics

Einfachste Kraftstoffanalyse in Sekunden mit ERASPEC

Bestimmung von bis zu 40 Kraftstoffparametern auf Knopfdruck

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

S4 T-STAR

S4 T-STAR von Bruker

TXRF-Spektrometer: Sub-ppb Nachweisgrenzen & 24/7 Analytik

Minimale Betriebskosten, weil Gase, Medien oder Laborausrüstung entfallen

Totalreflexions-Röntgenfluoreszenzspektrometer
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
ALPHA II

ALPHA II von Bruker

Chemische Analyse leicht gemacht: Kompaktes FT-IR-System

Steigern Sie die Effizienz Ihrer Routineanalysen mit benutzerfreundlicher Technologie

FT-IR-Spektrometer
NANOPHOX CS

NANOPHOX CS von Sympatec

Partikelgrößenanalyse im Nanobereich: Hohe Konzentrationen problemlos analysieren

Zuverlässige Ergebnisse ohne aufwändige Probenvorbereitung

Partikelanalysatoren
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
novAA®  800

novAA® 800 von Analytik Jena

Der Analysator für Sie - novAA 800-Serie

Das zuverlässige Multitalent für die effiziente und kostengünstige Routineanalyse

2060 Raman Analyzer

2060 Raman Analyzer von Metrohm

Selbstkalibrierendes Inline-Raman Spektrometer

Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase analysieren - für reproduzierbare, genaue Ergebnisse im Prozess

S2 PICOFOX

S2 PICOFOX von Bruker

Schnelle und präzise Spurenelementanalyse unterwegs

TXRF-Technologie für minimale Proben und maximale Effizienz

Totalreflexions-Röntgenfluoreszenzspektrometer
SPECORD PLUS

SPECORD PLUS von Analytik Jena

Die neue Generation der Zweistrahlphotometer von Analytik Jena

Der moderne Klassiker garantiert höchste Qualität

Agera

Agera von HunterLab Europe

Farbe und Glanzgrad gleichzeitig messen - und das sekundenschnell

Einfach zu bedienendes Farbmessgerät: normkonform, robust und präzise

Kolorimeter
INVENIO

INVENIO von Bruker

FT-IR Spektrometer der Zukunft: INVENIO

Völlig frei aufrüstbares und konfigurierbares FT-IR Spektrometer

FT-IR-Spektrometer
Mikrospektrometer

Mikrospektrometer von Hamamatsu Photonics

Ultrakompaktes Mikrospektrometer für vielseitige Anwendungen

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

Mikrospektrometer
ZSX Primus IV/IVi

ZSX Primus IV/IVi von Rigaku

Hochpräzise WDXRF-Analyse für industrielle Anwendungen

Maximale Empfindlichkeit und Durchsatz für leichte Elemente und komplexe Proben

Micro-Z ULS

Micro-Z ULS von Rigaku

Schwefelgehalt in Kraftstoffen genau messen: WDXRF-Analysator

Zuverlässige Routineuntersuchungen mit 0,3 ppm Nachweisgrenze und kompaktem Design

WDXRF-Spektrometer
BIOS ANALYTIQUE - Soluciones de Renting y Leasing para laboratorios

BIOS ANALYTIQUE - Soluciones de Renting y Leasing para laboratorios von Bios Analytique

Ihr Spezialist für Vermietung und Leasing von Laborinstrumenten in Europa

Beim Finanzieren geht es nicht nur ums Geld verleihen - Es geht um Lösungen, die Wert schaffen

Laborgeräte
SPECTRO ARCOS

SPECTRO ARCOS von SPECTRO Analytical Instruments

Optisches Emissions-Spektrometer mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES) für höchste Ansprüche

Das SPECTRO ARCOS ICP-OES bietet Elementanalytik auf einem neuen Niveau

ICP-OES-Spektrometer
SR Series Spectrometer

SR Series Spectrometer von Ocean Insight

Der neue Ocean SR2 liefert das beste SNR seiner Klasse für konfigurierbare Spektrometer

Hochgeschwindigkeits-Spektrenerfassung mit fortschrittlicher Signal-Rausch-Leistung

Spektrometer
Loading...

Meistgelesene News

Weitere News von unseren anderen Portalen

So nah, da werden
selbst Moleküle rot...

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!

50+ Produkte
30+ White Paper
40+ 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!

50+ Produkte
30+ White Paper
40+ Broschüren