Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuartige kompakte Mikrosystemlichtquelle für mobile Analytik-Systeme

17.03.2009
Überschreitet die vorliegende Substanz den Grenzwort oder ist sie unbedenklich? Ist das Lebensmittel verdorben oder genießbar? Solche grundlegenden Entscheidungen sollen künftig schnell und ohne aufwändige, teure Laboranalysen vor Ort gefällt werden.

Am Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) wurde eine äußerst kompakte und effiziente Mikrosystemlichtquelle entwickelt. Aufgrund ihres geringen Energieverbrauches kann sie in tragbare Messsysteme eingebaut werden und ist ideal für Vor-Ort-Untersuchungen im Bereich der Bioanalytik, der Lebensmittelüberwachung und der Medizintechnik geeignet.

Die Strahlquelle sendet Licht im blauen Spektralbereich bei 488 Nanometern (nm) aus – eine etablierte Wellenlänge für verschiedene spektros­kopische Methoden, wie beispielsweise die Raman-Spektroskopie. Die FBH-Lichtquelle hat eine Grundfläche von nur 25 x 5 Millimetern und ist damit deutlich kleiner als eine Streichholzschachtel.

Daher kann sie in ein Handgerät integriert werden und künftig tischgroße und damit unbewegliche Argon-Ionen-Laser, die bislang als Anregungsquelle für derartige Anwendungen eingesetzt werden, ersetzen. Darüber hinaus ist die Mikrosystemlichtquelle besonders energieeffizient: Mit einer optischen Ausgangsleistung von 50 Milliwatt bei einer elektrischen Gesamtleistung von unter einem Watt verbraucht sie so wenig Energie, dass ein Analytiksystem mit Akkus betrieben werden kann – eine weitere Voraussetzung für den mobilen Einsatz.

Möglich wird die kompakte Größe durch den mikrosystemtechnischen Aufbau. Dabei kommt ein so genannter DFB-RW-Laser zum Einsatz. Dieser Diodenlaser emittiert Licht bei 976 nm, das über Mikrooptiken in einen Kristall zur Frequenzverdopplung geleitet wird, bei der das infrarote Licht in blaues Licht umgewandelt wird. Im Kristall wird der Strahl durch einen nur 3 Mikrometer (µm) x 5 µm großen Wellenleiter geführt, der die Effizienz deutlich erhöht. Aufgrund der äußerst geringen Abmessungen besteht die Herausforderung in der hochpräzisen Montagetechnik und Justierung der einzelnen Komponenten. Wie exakt gearbeitet werden muss, zeigt der Vergleich mit einem menschlichen Haar, das einen Durchmesser von etwa 50 µm hat und damit mehr als 10-mal größer ist als der Eingang des Wellenleiters, in den der Strahl fokussiert wird. Die Mikrosystemquelle benötigt zudem kein kompliziertes Wärmemanagement. Laser und Kristall werden so gewählt, dass sich beide Komponenten bei Temperaturänderungen nahezu gleich verhalten. Auf sonst übliche zusätzliche Elemente, wie beispielsweise Temperatursensoren, die den Aufbau komplizierter und fehleranfälliger machen, kann daher verzichtet werden.

Erste Praxistests hat die FBH-Mikrosystemquelle bereits erfolgreich gemeistert. Messungen, die gemeinsam mit dem Institut für Optik und atomare Physik der TU Berlin durchgeführt wurden, haben die gute Eignung für die in-situ Raman-Spektroskopie, die an Ort und Stelle durchgeführt wird, bestätigt. Die Ergebnisse belegen darüber hinaus neue Perspektiven für die empfindliche Spurenanalytik, da die Lichtquelle das Potenzial hat, geringste Konzentrationen bestimmter Stoffe nachzuweisen.

Petra Immerz | FBH Berlin
Weitere Informationen:
http://www.fbh-berlin.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Wie Protonen durch eine Brennstoffzelle wandern
22.06.2017 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

nachricht Omicron Diodenlaser mit höherer Ausgangsleistung und erweiterter Garantie
20.06.2017 | Omicron - Laserage Laserprodukte GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Der Form eine Funktion verleihen

23.06.2017 | Informationstechnologie

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Rudolf-Virchow-Preis 2017 – wegweisende Forschung zu einer seltenen Form des Hodgkin-Lymphoms

23.06.2017 | Förderungen Preise