Ein fasergekoppeltes optisches Sensorsystem wird für die Anwendung in der Industrie entwickelt. Erste Messaufgaben wurden erfolgreich gelöst.
Sensorik, die auf optischen Wandlerprinzipien beruht, spielt in der Verfahrens- und Umwelttechnik eine immer wichtigere Rolle. Sensoren messen physikalische Größen, regeln Prozesse oder untersuchen Stoffzusammensetzungen.
rechts: Zeitverlauf einer wässrigen Methanollösung mit veränderlichem Wassergehalt alle 100 Sekunden (Quelle: Fachhochschule Aschaffenburg, Zentrum für Naturwissenschaften und Fachbereich Ingenieurswissenschaften)
Ziel des Projektes war, ein fasergekoppeltes optisches Sensorsystem für messtechnische Aufgaben zu entwickeln und anhand konkreter praktischer Aufgaben zu qualifizieren. Der Sensor basiert auf einem planaren Bragg-Gitter in einer Silizium-Quarzglas-Wellenleiterstruktur. Durch die Wechselwirkung des evaneszenten Feldes mit der Umgebung kann der Sensor physikalische, chemische und biologische Oberflächenprozesse nachweisen, wenn diese mit einer Änderung des Brechungsindex verbunden sind.
Im Projekt gelang es, den Sensor an vielen Beispielen aus der chemischen und pharmazeutischen Industrie zu optimieren und seine Einsatzmöglichkeiten eindrucksvoll zu demonstrieren. Dabei stand der Nachweis der Zusammensetzung binärer organischer und anorganischer Stoffgemische im Vordergrund, der für die Herstellung von Arzneimitteln oder Kunststoffen relevant ist.
Es wurden Empfindlichkeiten von typisch 100 nm/RIU nachgewiesen – dies entspricht einer minimal auflösbaren Brechungsindexänderung von typisch 5·10-6. Änderungen der Stoffzusammensetzung werden in Echtzeit mit guter Reproduzierbarkeit und geringem Drift nachgewiesen. Anhand der Messungen konnte zudem ein Nachweis zur Volumenkontraktion erbracht werden, der für die Nutzung wässriger Lösungen von Monoalkoholen in der chemischen Industrie von Bedeutung ist.
