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Einsatz von Quantenkaskadenlasern zur Detektion von TATP

Christoph Bauer, Ashwini Kumar Sharma, Claus Romano, Ulrike Willer, Wolfgang Schade

Quantenkaskadenlaser (QCL) bieten hervorragende Eigenschaften zur Spurengasanalyse im mittleren Infrarotbereich (MIR). Eine schmale Linienbreite (<0.001cm ), hohe Ausgangsleistungen (bis zu 100mW) sowie ein hoher spektraler Durchstimmbereich (bis zu 150 cm ) eröffnen die Möglichkeit, verschiedene Stoffe bis in den sub-ppb Bereich nachzuweisen. TATP hat einen hohen Dampfdruck, so dass ohne eine vorangegangene Probenpräparation ein Nachweis in der Umgebung möglich ist. Grundlagenuntersuchungen mit einem FTIR Spektrometer zeigen starke Absorptionslinien von TATP im MIR-Bereich. In Abbildung 1 ist ein TATP Spektrum und ein Aceton Spektrum dargestellt.

Abb. 1: FTIR Spektrum von TATP und Aceton

Die Verwendung des QCLs im Absorptionsbereich von TATP wurde bereits getestet. Ein durchstimmbarer QCL wurde zum Nachweis von TATP eingesetzt.

Wird das Licht über einen Sensor (wie in Abbildung 2 gezeigt) geführt, so lassen sich geringe Mengen von TATP in der Umgebung des Sensors nachweisen.

Abb. 2: a) Prinzip des Sensors und b) Sensorkopf mit integriertem Prisma

Wie in Abbildung 2 zu sehen, wird das emittierte Licht des QCLs in eine CIR Faser gekoppelt und über CaF -Linsen auf ein Prisma geführt. Es entsteht eine offene Absorptionstrecke, welche zur MIR-Absorptionsspektroskopie genutzt wird. Wird der fasergekoppelte Sensor in die Nähe einer TATPProbe gebracht, lässt sich über diese Absorptionsstrecke TATP detektieren. Ein typischer Signalverlauf ist in Abbildung 3 zu sehen.

Abb. 3: Extinktion bei Messung über eine TATP-Probe

Die Zusammenarbeit in diesem Projekt erfolgt mit der Firma DIEHL-BGT Defence.

 

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