OEM-Laser-Absorptionsspektroskopie-Messmodule (LAS) von KNESTEL zur Spurengasanalytik bis in den ppt-Bereich

Hopferbach, 11. April 2014 – Kleinste Mengen von Gasen können beträchtliche Auswirkungen auf Mensch, Umwelt oder industrielle Prozesse haben. Ebenso liefern Gase wichtige Hinweise in Forschung und Wissenschaft. Mithilfe von Laserspektroskopie können Rückschlüsse auf die Konzentration, Dichte oder Zusammensetzung sowie den Druck und die Temperatur eines untersuchten Gases bzw. der Gasbestandteile getroffen werden. Dieses Messverfahren zur Spurengasanalyse wird heute in der Untersuchung von Teilchendichten in Plasmen, in der Umwelttechnik zur Bestimmung von Schadstoffkonzentrationen oder in der Medizintechnik zum Nachweis von Biomarkern eingesetzt. KNESTEL entwickelt und fertigt OEM-Laser-Absorptionsspektroskopie-Module zur Spurengasanalyse für Emissions- und Immissionsmessungen bis in den ppt-Bereich.


TDLAS, DFB-Laser, QCL – so funktioniert Laser-Absorptionsspektroskopie
Bei der Absorptionsspektroskopie werden je nach Messbereich durchstimmbare Laserdioden, Distributed-Feedback-Laser (DFB) oder Quantenkaskadenlaser (QCL) als Lichtquelle eingesetzt. Die Emissionswellenlänge der Lichtquelle muss bei diesem Verfahren veränderlich sein, um ein Absorptionsspektrum des Durchstimmbereichs aufzunehmen, das ausgewertet werden kann. Die Absorption kann in verschiedenen Spektralbereichen erfolgen und wird durch Übergänge zwischen unterschiedlichen Energiezuständen eines Atoms oder Moleküls hervorgerufen. Je länger der optische Pfad des Laserlichts durch die Messküvette ist, desto mehr Moleküle werden vom Lichtstrahl erfasst.

Da Laserstrahlen sehr gut ausgerichtet und fokussiert werden können, kann mit Langwegzellen (z. B. White- oder Herriott-Zelle) ein sehr langer optischer Weg auf kleinstem Raum mit geringen Probevolumen realisiert werden, was zu extrem niedrigen Nachweisgrenzen führt. Ein weiterer entscheidender Vorteil der Laser-Absorptionsspektroskopie ist die Möglichkeit, im tiefen Vakuum Messungen vornehmen zu können. Die Absorptionsbanden der Moleküle werden sehr schmal und die Überlappung wird sehr selten, sodass eine äußerst geringe Querempfindlichkeit zu anderen Gasmolekülen besteht.


Als OEM-Hersteller hat KNESTEL beispielsweise ein OEM-LAS-Modul entwickelt, das aus Herriott-Langwegezelle, Lasertreiber und Auswertungsmodul besteht und in verschiedenen Ausführungen auch in einen kompletten OEM-Analysator integriert werden kann. Messkomponenten sowie Laser- und Detektortyp, Messbereiche, Ansprechzeiten, Betriebsbedingungen und Zusatzkomponenten werden ab einer Jahresstückzahl von zehn LAS-Modulen für jede Anwendung individuell angepasst.
Unter anderem wurden die folgenden Ausführungen eines OEM-Laser-Absorptionsspektroskops (LAS) von KNESTEL bereits realisiert.
• LUGGI - Laughing Gas Inspector misst N2O / CO / CO2
• ETHINA - Acetylen-Messgerät misst C2H2 / C2H4 / C2H6
• METHINA - Methan-Messgerät misst CH4
• AMMONIA - Ammoniak-Messgerät misst NH3