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Tiefsee ergründen – erstmalige LIBS-Messung bei 600 bar

16.10.2018

Erstmalig ist es Wissenschaftlern am Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) gelungen, Zink-Proben bei einem Druck von 600 bar mit Hilfe von laserinduzierter Plasmaspektroskopie zu messen. Damit konnten sie zeigen: Das am LZH entwickelte LIBS-System eignet sich für den Tiefsee-Einsatz bei bis zu 6.000 Meter Wassertiefe.

Bodenschätze am Meeresboden zu lokalisieren ist bislang mit sehr hohen Kosten verbunden. Um diese zu reduzieren, arbeitet das LZH gemeinsam mit acht weiteren europäischen Partnern daran, bis 2020 ein laserbasiertes, autonomes Messsystem für den Einsatz unter Wasser zu entwickeln. Das System soll Proben, wie beispielsweise Manganknollen, detektieren und direkt auf dem Tiefseegrund ihre Materialzusammensetzung analysieren.


Die Messung von Elementen mit LIBS soll zukünftig helfen Rohstoffvorkommen zerstörungsfrei zu lokalisieren.

GEOMAR (CC BY 4.0)


Erstmalig wurde eine Zinkprobe bei 600 bar Wasserdruck mit dem vom LZH entwickelten LIBS-System gemessen. Emissionslinien von Zink.

LZH

Druckkammer ermöglicht Simulation der Tiefsee

Dafür entwickeln die Wissenschaftler am LZH im Rahmen des Projekts ROBUST ein System zur laserinduzierten Plasmaspektroskopie (engl. laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS). Um das vom LZH entwickelte LIBS-System unter Tiefseebedingungen zu testen, wurde eine spezielle Druckkammer designt und gefertigt.

Mit der Druckkammer kann mit einem Druck von bis zu 650 bar eine Wassertiefe von 6.500 Metern simuliert werden. Die Kammer eignet sich sowohl für Süß- als auch für Salzwasser und kann so verschiedene Einsatzszenarien abbilden.

Durch ein Sichtfenster gelangt die Laserstrahlung in die Druckkammer und somit auf die zu analysierende Versuchsprobe.

LIBS ist ein berührungslos arbeitendes und nahezu zerstörungsfreies Verfahren zur Analyse von chemischen Elementen. Sowohl Feststoffe, Flüssigkeiten als auch Gase können damit untersucht werden. Das Verfahren beruht auf der Erzeugung und Analyse eines laserinduzierten Plasmas.

Hierbei wird ein hochenergetischer Laserstrahl auf die Probe fokussiert. Die Energie des Laserstrahls im Fokuspunkt ist dabei so groß, dass ein Plasma entsteht. Das Plasma wiederum emittiert eine elementspezifische Strahlung, die mit einem Spektroskop gemessen wird. Die Emissionslinien im Spektrum können den chemischen Elementen der Probe zugeordnet werden.

Über ROBUST

Das Projekt „Robotic Subsea Exploration Technologies - ROBUST“ (Förderkennzeichen: 690416) wird durch die Europäische Union im Rahmen des Programmes „Horizon 2020“ gefördert.

Lena Bennefeld | Laser Zentrum Hannover e.V.

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