Projekt »ISLAS«

Spurengase in Echtzeit empfindlich detektieren, in einem kompakten und leicht bedienbaren Gerät – das ist das Ziel des Projekts ISLAS.

In diesem von der Fraunhofer-Gesellschaft geförderten Projekt entwickelt Fraunhofer IPM zusammen mit Fraunhofer IAF ein Messverfahren zur Untersuchung von Gasproben. 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 entstehen am Fraunhofer IPM; Fraunhofer IAF entwickelt die Lichtquellen und optischen Resonatoren.

Primäres Ziel der Entwicklung ist es, 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 wird im Rahmen des internen MAVO-Programms von der Fraunhofer-Gesellschaft gefördert.

Projektpartner

Fraunhofer IPM, Fraunhofer IAF

Projektlaufzeit

1.3.2019 – 28.2.2022