Minimal-invasive, fasergekoppelte Optode für die schnelle, lokale Gasanalyse im Infrarotbereich mittels Laserabsorptionsspektroskopie

Die Absorptionsspektroskopie bietet die Möglichkeit einer schnellen, hochselektiven und sensitiven in-situ Analyse einzelner Gasbestandteile. Für diverse Anwendungen wie z. B. die Prozess-, Atemgas- oder Verbrennungsanalytik sind minimal invasive fasergekoppelte Sensoren hoch interessant. Ultrakompakte Sensoren sind dabei von besonderem Interesse für Anwendungen mit eingeschränktem opt. Zugang und kurzen Messstrecken (15mm). Um dennoch die nötige Empfindlichkeit zu realisieren, muss im Wellenlängenbereich von 2-5µm gearbeitet werden. Für einen beweglichen vibrationsresistenten Sensorkopf müssen Laser, Detektor und Elektronik vom Sensorkopf getrennt sein, um Störungen zu unterdrücken. Der von uns entwickelte Sensor benötigt nur einen ca. 12 mm opt. Zugang und nutzt Fluorid-Glasfasern für den Wellenlängenbereich von 0,5–4,5µm. Die Fasern sind direkt an eine Quarzoptik (d=6mm) angekoppelt, um parasitäre Gasanteile zu unterdrücken. Der Sensor ist für einen breiten p-/T-Bereich ausgelegt (250–1000K; 0,5–15bar) und für einen Einsatz unter rauen Bedingungen konzipiert. Wir erörtern Design und Entwicklung des Sensors. Ergebnisse aus der H2O und CO2 Detektion bei 2.7µm werden erläutert.