Das Projekt "Teilvorhaben: QCL-Pulsstromversorgung und QCL-Überwachung^Teilvorhaben: Dual getriebener photoakustischer Gassensor (DuphGas)^Teilvorhaben: Validierung des Demonstrators^Teilvorhaben: Praktische Einsatzanforderungen und Stimmgabelanregung^Dual getriebener photonischer Sensor zur Überwachung von Biogasanlagen (PHOTOBIOSENSE)^Teilvorhaben: ICL Laser für die Analytik und Kontrolle biotechnologischer Prozesse^Teilvorhaben: External Cavity Laser basierend auf Interband-Cascade- und Distributed Feedback-Lasern, Teilvorhaben: Abstimmbare Infrarot-Laserquelle für die photoakustische Spektroskopie" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik.Ziel des Gesamtverbundvorhabens ist die Bereitstellung eines echtzeitfähigen Multigassensors, zur Bestimmung der Zusammensetzung von Biogasen. Das Prinzip dieses Sensors beruht auf photoakustischen Messmethoden, wobei zur Anregung der jeweiligen Absorptionslinien eine Laserquelle eingesetzt wird. Das Ziel des IAF im entsprechenden Teilvorhaben ist die Bereitstellung einer auf Quantenkaskadenlasern (QCL) basierenden Lichtquelle, die über einen weiten Spektralbereich abstimmbar ist, um so die Multikomponentenfähigkeit des Sensorsystems zu ermöglichen und dabei gleichzeitig eine für die photoakustische Spektroskopie genügend schmale Linienbreite aufweist. Die wesentlichen Arbeitspunkte des IAF sind das Bereitstellen von Quantenkaskadenlaserchips sowie einer hierauf basierenden spektral durchstimmbaren Laserquelle. In der ersten Projektphase wird dazu nach den in AP 1 definierten Wellenlängen, die für die Detektion der Biogaszusammensetzung notwendig sind, zunächst das quantenmechanische Design der Laserstruktur festgelegt. Hierauf basierend werden in AP 3.1 QCL Strukturen mittels Molekularstrahlepitaxie gewachsen und im weiteren Verlauf des Projektes in Chips prozessiert. In der zweiten Projektphase wird ab Q4 mit den in AP 3.1 hergestellten QCL Chips ein spektral durchstimmbares EC-QCL Modul aufgebaut und für den Einsatz in der Anwendung evaluiert. Die Hauptarbeitspunkte hier sind die Erstellung und technische Umsetzung eines geeigneten Resonatorkonzeptes, das eine breite spektrale Durchstimmbarkeit von mehr als 350 cm-1 erlaubt und dabei gleichzeitig eine genügend hohe spektrale Auflösung für den Einsatz in der photoakustischen Spektroskopie garantiert.
Das Projekt "Neue Gassensoren basierend auf QCLs und optischen Mikrophonen" wird/wurde gefördert durch: CTR GmbH - Carinthian Tech Research. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Wien, Institut für chemische Technologien und Analytik (E164).Im Rahmen dieses Projektes werden neuartige Gasmeßsysteme für die Analyten NO2, NO, N2O sowie NH3 entwickelt. Dabei kommen photoakustische Meßsysteme mit neuartigen optischen Mikrophonen zum Einsatz.
Das Projekt "Bildgebende Gaslecksuche für Biogasanlagen mit aktiver Gasanregung (BioGasDetektor), Teilvorhaben 2" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Schütz GmbH Meßtechnik.Ende 2012 waren in Deutschland etwa 7.500 Biogasanlagen in Betrieb und laut Prognose des Fachverbandes Biogas e. V. ist mit einem weiteren Anstieg zu rechnen. Beim Betrieb kann es an unterschiedlichen Stellen im Anlagensystem zu ungewollten Biogasemissionen kommen. Diese diffusen Emissionen haben negative Auswirkungen auf die Umwelt (Treibhausgasemissionen), auf das Image der Biogasanlage (Gestank), auf die Kosten (geringere Energieproduktion) und auf die Sicherheit der Anlage (Explosions- und Vergiftungsgefahr). Die Dichtheit der Anlagen und damit auch die Leckagensuche ist daher zwingend notwendig. Fraunhofer IPM, Fraunhofer UMSICHT und der Messtechnik-Spezialist Schütz Messtechnik GmbH arbeiten gemeinsam an der Entwicklung eines optischen Messsystems, das Leckagen an Biogasanlagen aus mehreren Metern Entfernung ortet. Ziel ist ein bildgebendes System, das schneller, empfindlicher und preisgünstiger als heutige Messgeräte ist. Handgehaltene schnüffelnde Geräte (Sniffer), die üblicherweise zur Gasdetektion eingesetzt werden, tasten Oberflächen aus einer Entfernung von wenigen Zentimetern punktuell ab - eine wenig praktikable Lösung für große, schwer zugängliche Anlagen. Für eine flächendeckende Ferndetektion von Gasleckagen werden daher heute Gaskameras eingesetzt, die austretendes Methan mittels Absorptionsspektroskopie nachweisen. Diese sind allerdings teuer, erfordern geschultes Personal und optimale Messbedingungen. Eine weitere Alternative sind laserbasierte Messgeräte, die nach dem Prinzip der Rückstreuspektroskopie arbeiten. Ein Nachteil dieser Technik ist, dass die Empfindlichkeit der Messungen stark von dem Vorhandensein eines Rückstreuers, wie z. B. einer glatten Rohrleitungsoberfläche, abhängig ist. Damit sind Messungen gegen den freien Horizont nicht möglich. Für die Ortung und Dokumentation fehlt diesen Messsystemen zudem eine Bildgebung. In dem Projekt 'BiogasDetektor' wird für die Ferndetektion von Gas erstmals das patentierte Prinzip der laserbasierten Emissionsspektroskopie genutzt. Zudem erweist sich die Emissionsspektroskopie als sehr gasspezifisch und wenig anfällig für Querempfindlichkeiten. In das Spektrum einer einzelnen Methanabsorptionslinie wird mit einem Quantenkaskadenlaser spezifisch Laserlicht eingestrahlt. Durch die Absorption wird das Molekül zu Schwingungen angeregt, die ihre Energie in Form von Wärmestrahlung abgeben. Ein infrarotempfindlicher Photodetektor misst die thermische Strahlungsemission und zeigt somit das Leck an. Eine integrierte Entfernungsmessung erlaubt es, den Methanhintergrund aus der Luft herauszurechnen und damit die relative Gaskonzentration sicherer zu bestimmen. Ziel ist sowohl ein handgehaltenes System für punktuelle Messungen zur Leckquantifizierung als auch ein Screening-Gerät zur Leckortung, das große Flächen schnell abtastet.
Das Projekt "Bildgebende Gaslecksuche für Biogasanlagen mit aktiver Gasanregung (BioGasDetektor)^Teilvorhaben 2, Teilvorhaben 1" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik.Ende 2012 waren in Deutschland etwa 7.500 Biogasanlagen in Betrieb und laut Prognose des Fachverbandes Biogas e. V. ist mit einem weiteren Anstieg zu rechnen. Beim Betrieb kann es an unterschiedlichen Stellen im Anlagensystem zu ungewollten Biogasemissionen kommen. Diese diffusen Emissionen haben negative Auswirkungen auf die Umwelt (Treibhausgasemissionen), auf das Image der Biogasanlage (Gestank), auf die Kosten (geringere Energieproduktion) und auf die Sicherheit der Anlage (Explosions- und Vergiftungsgefahr). Die Dichtheit der Anlagen und damit auch die Leckagensuche ist daher zwingend notwendig. Fraunhofer IPM, Fraunhofer UMSICHT und der Messtechnik-Spezialist Schütz Messtechnik GmbH arbeiten gemeinsam an der Entwicklung eines optischen Messsystems, das Leckagen an Biogasanlagen aus mehreren Metern Entfernung ortet. Ziel ist ein bildgebendes System, das schneller, empfindlicher und preisgünstiger als heutige Messgeräte ist. Handgehaltene schnüffelnde Geräte (Sniffer), die üblicherweise zur Gasdetektion eingesetzt werden, tasten Oberflächen aus einer Entfernung von wenigen Zentimetern punktuell ab - eine wenig praktikable Lösung für große, schwer zugängliche Anlagen. Für eine flächendeckende Ferndetektion von Gasleckagen werden daher heute Gaskameras eingesetzt, die austretendes Methan mittels Absorptionsspektroskopie nachweisen. Diese sind allerdings teuer, erfordern geschultes Personal und optimale Messbedingungen. Eine weitere Alternative sind laserbasierte Messgeräte, die nach dem Prinzip der Rückstreuspektroskopie arbeiten. Ein Nachteil dieser Technik ist, dass die Empfindlichkeit der Messungen stark von dem Vorhandensein eines Rückstreuers, wie z. B. einer glatten Rohrleitungsoberfläche, abhängig ist. Damit sind Messungen gegen den freien Horizont nicht möglich. Für die Ortung und Dokumentation fehlt diesen Messsystemen zudem eine Bildgebung. In dem Projekt 'BiogasDetektor' wird für die Ferndetektion von Gas erstmals das patentierte Prinzip der laserbasierten Emissionsspektroskopie genutzt. Zudem erweist sich die Emissionsspektroskopie als sehr gasspezifisch und wenig anfällig für Querempfindlichkeiten. In das Spektrum einer einzelnen Methanabsorptionslinie wird mit einem Quantenkaskadenlaser spezifisch Laserlicht eingestrahlt. Durch die Absorption wird das Molekül zu Schwingungen angeregt, die ihre Energie in Form von Wärmestrahlung abgeben. Ein infrarotempfindlicher Photodetektor misst die thermische Strahlungsemission und zeigt somit das Leck an. Eine integrierte Entfernungsmessung erlaubt es, den Methanhintergrund aus der Luft herauszurechnen und damit die relative Gaskonzentration sicherer zu bestimmen. Ziel ist sowohl ein handgehaltenes System für punktuelle Messungen zur Leckquantifizierung als auch ein Screening-Gerät zur Leckortung, das große Flächen schnell abtastet.
Das Projekt "Ultrasensitive optische Spurengasdetektion" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V..Bei der Handhabung technologischer Prozesse, der Überwachung von Schadstoffemissionen, der medizinischen Atemgasanalyse sowie der Detektion von Drogen und Explosivstoffen kommt der Analyse von Spurengasen eine hohe Bedeutung zu. Die optische Absorptionsspektroskopie ist bei entsprechender Gestaltung frei von Mängeln, wie hohen Messzeiten, möglichen Mehrdeutigkeiten, hohen Nachweisgrenzen und störenden Querempfindlichkeiten. Im INP Greifswald wurde kürzlich ein Grundlagenexperiment zur Spurengasdetektion durchgeführt, welches sich der Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy (CEAS) bediente. Erstmalig wurde ein sehr unkomplizierter Aufbau erreicht, der eine CEAS-Messzelle mit äußerst kleinem Volumen mit einem kontinuierlich bei Zimmertemperatur arbeitenden, im Spektralbereich des mittleren Infrarot emittierenden Quantenkaskadenlaser kombinierte. Es nachgewiesen werden, dass die CEAS-Technologie den Bau einfacher, preiswerter und robuster Sensoren erlaubt, die Spurengase in situ und online mit einer Nachweisgrenze im unteren ppt-Bereich detektieren können.