Das Projekt "Untersuchung der Laser-induzierten Plasmaausbildung im Wasser beim Doppelpuls-LIBS bei einem hydrostatischen Druck von 60 MPa (LIBS60)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Das Ziel des Forschungsvorhabens liegt in der grundlegenden Untersuchung der Kavitäts-/Plasmaausbildung und der Plasmastrahlung in einer Doppelpuls-LIBS-Anwendung an metallischen Proben unter Wasser bei einem Wasserdruck von bis zu 60 MPa. Zunächst ist hierfür die Laser-induzierte Kavität zu analysieren, um daraus Informationen über die Geometrie, Lebensdauer und die entstehende Schockwelle abzuleiten. Hierbei ist von besonderem Interesse, wie sich die wesentlichen Prozessparameter auf die Kavität auswirken und wie sich die Lebensdauer der Kavität steigern lässt. Des Weiteren sind Störquellen für die Kavitäts- bzw. Plasmaerzeugung von Interesse, wie das optische Durchbruchverhalten im Wasser in Abhängigkeit vom Wasserdruck. Weiterhin gilt es, die Voraussetzungen und die zeitlichen Perioden für die Emission von Linienstrahlung im Verhältnis zur Kontinuumstrahlung, herauszuarbeiten. Für die Elementanalyse durch LIBS ist die Untersuchung der Linienprofile von Interesse, hierbei insbesondere die Absorptions- und Verbreiterungsmechanismen eines Laser-induzierten Plasmas bei hohem Wasserdruck in Hinblick auf die Auswertbarkeit von Einzellinien. Mit diesem Wissen sollen Schlussfolgerungen auf die erforderliche Technik, geeignete Auswertemethoden und die erreichbare Genauigkeit für LIBS in der Tiefsee gezogen werden.
Das Projekt "Untersuchung des Anregungsmechanismus der Natrium-D Nightglow-Emission" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Greifswald, Institut für Physik durchgeführt. Die Natrium D-Linien stellen eine der wichtigsten Emissionen des terrestrischen Nightglow-Spektrums dar. Die Na-Emission wurde 1929 durch Vesto Slipher erstmals beschrieben. Sydney Chapman schlug im Jahre 1939 einen Anregungsmechanismus für die Na-D Emission vor, der durch die Reaktion von Na und Ozon initiiert wird. Obwohl die Na-D Nightglow-Emission seit über 80 Jahren Gegenstand wissenschaftlicher Untersuchungen ist, ist das Verständnis ihres Anregungsmechanismus noch immer unvollständig. Neuere Studien identifizierten zeitliche Variationen des D2/D1-Linienverhältnisses, das nicht mit dem ursprünglichen Chapman-Mechanismus vereinbar ist. Ein modifizierter Chapman-Mechanismus wurde 2005 durch Slanger et al. vorgeschlagen, der explizit zwischen den verschiedenen elektronischen Anregungszuständen des beteiligen NaO-Moleküls differenziert. Dieser Mechanismus wurde mit Boden-gestützten Messungen des D2/D1-Linienverhältnisses getestet, aber die vertikale Variation des Linienverhältnisses - ein kritischer Test des modifizierten Chapman-Mechanismus - wurde bisher nicht durchgeführt.Das Hauptziel der hier vorgeschlagenen Untersuchungen besteht darin, das wissenschaftliche Verständnis des Na-D Nightglow-Anregungsmechanismus mit Hilfe Satelliten-gestützter Messungen zu testen und eine Methode zur Ableitung von Na Profilen in der Mesopausenregion aus Messungen der Na-D Nightglow-Emission zu konsolidieren. Hierzu sollen Messungen der Instrumente OSIRIS auf dem Odin Satelliten, sowie SCIAMACHY auf Envisat verwendet werden. Die Synergie der beiden Datensätze ermöglicht auf einzigartige Weise die Untersuchung des Na-D Nightglow-Anregungsmechanismus. Konkret sollen die Satellitenmessungen für folgende Zwecke verwendet werden: 1) Die OSIRIS Messungen, die ein sehr hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis besitzen, sollen verwendet werden um das Verzweigungsverhältnis f für die Produktion von Na(2P) über die Reaktion von NaO und O - entsprechend dem ursprünglichen oder effektiven Chapman-Mechanismus - empirisch zu bestimmen. Hierzu werden unabhängige Na-Profilmessungen mit Boden-gestützten LIDARs und anderen verfügbaren Na Datensätzen eingesetzt. 2) Die SCIAMACHY Nightglow Limb-Messungen erlauben die spektrale Trennung der beiden Na D-Linien und sollen eingesetzt werden, um die vertikale Variation des D2/D1-Verhältnisses in der realen Atmosphäre abzuleiten. Die SCIAMACHY Messungen sind hierfür auf einzigartige Weise geeignet. Die hier vorgeschlagenen Ansätze ermöglichen wichtige und neue Beiträge, um das wissenschaftliche Verständnis des Na-D Nightglow-Anregungsmechanismus zu verbessern. Darüber hinaus tragen die erwarteten Ergebnisse dazu bei, die Methode zur Ableitung von Na-Profilen in der Mesopausenregion aus Messungen der Na-D Nightglow-Emission zu konsolidieren. Letzteres wird erreicht durch die Bereitstellung eines optimalen Verzweigungsverhältnisses f (sowie dessen Unsicherheit) des ursprünglichen Chapman-Anregungsmechanismus.
Das Projekt "Differentielles Absorptionsradar im G-Band mit Dopplerfähigkeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Unser Verständnis des atmosphärischen Wasserkreislaufs ist von grundlegender Bedeutung für die Modellierung von Wetter und Klima. Gerade Prozesse der atmosphärischen Grenzschicht und der Wolkenmikrophysik müssen besser verstanden werden, wozu es insbesondere Beobachtungen der vertikalen Wasserdampfverteilung und der Kondensatlast der Wolken bedarf. Dies ist besonders für klimasensitive Gebiete mit wenigen Beobachtungen wie der Arktis oder anderen Wüstenregionen von großer Bedeutung.Kürzlich wurde die Methode des Differential-Absorptions-Radar (DAR) vorgeschlagen, um die Lücke bei der Messung des Wasserdampfs in Wolken zu schließen. Erste bodengestützte Testmessungen als Proxy für zukünftige Weltraummissionen der NASA wurden durchgeführt. DAR nutzt die differentielle Absorption an der 183-GHz-Wasserdampflinie, dem sogenannten G-Band, das bisher nicht für die Atmosphärenforschung genutzt wurde. Theoretische Arbeiten der Antragsteller zeigen den großen Nutzen von DAR auch für boden- und flugzeuggestützte Messungen. Unser besonderes Interesse gilt der Arktis, wo Feuchtigkeitsinversionen und Mischphasenwolken besondere Herausforderungen darstellen. Die von uns geplante erstmalige Anwendung von DAR vom Flugzeug in der Arktis wird neue Erkenntnisse über die Wasserdampfverteilung, aber auch über Mischphasenwolken ermöglichen, insbesondere in Kombination mit Radarmessungen bei weiteren Frequenzen. Mehrfrequenz-Radarmessungen erlauben es verschiedene Hydrometeoreigenschaften aufzudecken, aber die Einbeziehung des G-Bandes in die übliche Kombination von X-, K- und W-Band steckt noch in den Kinderschuhen. Daher streben wir ein Instrument mit voller Dopplerfähigkeit an, das zum ersten Mal solche bodengestützten Messungen ermöglicht, um das Verständnis der mikrophysikalischen Prozesse in Wolken zu verbessern. Die Mikrowellenfernerkundung ist eine Schlüsselkompetenz der Universität zu Köln, die neue Techniken entwickelt, boden- und flugzeuggestützte Instrumente in verschiedenen Regionen betreibt und die Messungen auch in Zusammenarbeit mit internationalen Gruppen auswertet. Wir planen, das neue G-band Radar for Water vapor profiling and Arctic Clouds (GRaWAC) an Bord des Polar 5-Flugzeugs und an der AWIPEV-Forschungsstation in Ny-Ålesund, Spitzbergen, als Teil des Transregionalen Sonderforschungsbereichs TR172 'Arctic Amplification' einzusetzen. Auf diese Weise soll das Instrument eine Schlüsselkomponente für die dritte Phase des TR172 werden. Darüber hinaus planen wir, das Instrument am Jülich ObservatorY for Cloud Evolution (JOYCE) einzusetzen, das Teil der europäischen Forschungsinfrastruktur für Aerosole, Wolken und Spurengase (ACTRIS) ist, um den vollen Nutzen von Sensorsynergien an einem typischen Standort in den mittleren Breiten zu untersuchen und auf diese Weise die nächste Generation von bodengestützten Überwachungssystemen vorzubereiten.
Das Projekt "Teilvorhaben: Abstimmbare Infrarot-Laserquelle für die photoakustische Spektroskopie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik durchgeführt. 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 "Isotopenselektiver Sensor für kurzkettige Kohlenwasserstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg, Department Maschinenbau und Produktion M+P durchgeführt. Die Messung von Kohlenwasserstoffkonzentrationen und deren isotopische Zusammensetzung ist essentiell für viele Applikationen von der medizinischen Diagnostik und Umweltforschung bis hin zur Erdgasexploration. Die Messung von Methan Isotopenverhältnis (13CH4:12CH4) ist für das Verständnis des Kohlenstoffkreislaufs der Erde sehr wichtig. Während der Beitrag anthropogener fossiler Energieträger um die 8 Gigatonnen atmosphärischen Kohlenstoff pro Jahr umfasst (GtC/Jahr), repräsentiert der arktische Permafrostboden mindestens 600 GtC und der Ozean über 11000 GtC. Die Freisetzung eines geringen Bruchteils vom Permafrostboden oder des Ozeans durch Erwärmung der polaren Troposphäre kann zu schwerwiegenden klimatischen Effekten führen. Die isotopische Signatur von Methan erlaubt die Rückverfolgung des Ausflusses zu seinen verschiedenen ökologischen und anthropogenen Quellen. Das Mischverhältnis von nicht-Methan-Kohlenwasserstoffen (NMHC) sind hilfreiche Indikatoren von atmosphärischen Oxidations- und Transportprozessen auf regionaler bis hin zur globalen Ebene. Obwohl die Anzahl der Studien von NMHC-Isotopologen noch sehr begrenzt ist, kann die Messung davon zusätzliche Einblicke in die Quellen, Senken und Verteilung in der Atmosphäre liefern und ermöglicht einem das photochemische Alter der einzelnen Kohlenwasserstoffe abzuschätzen. Insgesamt sind diese Informationen sehr wichtig um atmosphärische Modelle zu verifizieren und zu verbessern. Stand der Technik für die Messung von Kohlenstoffisotopen der vergangen 30 Jahre ist die Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie (IRMS). Die Messmethode ist sehr präzise, aber zugleich arbeitsaufwendig, teuer und wird typischerweise in einem Labor durchgeführt, wodurch Feldmessungen in Echtzeit unmöglich werden. IRMS ist außerdem indirekt, da der Kohlenwasserstoff in einem Verbrennungsprozess zuerst in CO2 umgewandelt werden muss und dieser dann für das 13C-Verhältnis analysiert wird. Das Ziel dieses Projektes besteht in der Entwicklung eines optischen Sensors, welches die direkte isotopenselektive Messung von kurzkettigen Kohlenwasserstoffen erlaubt. Als mögliches neues Analysegerät soll ein Diodenlaser auf Halbleiterbasis eingesetzt werden. Diese Emissionsquellen erlauben unter Raumtemperatur-Betrieb kontinuierliche Strahlung zwischen 3,0 Mikro m und 3,5 Mikro m. Diese spektrale Region beinhaltet die stärksten Absorptionslinien von Kohlenwasserstoffen. Der Laser ist kompakt, einfach in der Handhabung und seine optische Rückkopplung erlaubt kontinuierliches und modensprungfreies Durchstimmen bei einer spektralen Linienbreite kleiner als 10 MHz. Aufgrund der vorteilhaften Eigenschaften wird die photoakustische Spektroskopie (PAS) verwendet. Dieses Messverfahren basiert auf Absorption von modulierter Strahlung und die dadurch hervorgerufene Erzeugung einer Schallwelle. Als eine offsetfreie Technik ermöglicht diese eine sehr hohe Nachweisempfindlichkeit. Messungen sollen an Methan, Ethan und Propan durchgeführt werden.
Das Projekt "Vorhaben 2.3.4.A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Reaktive Strömungen und Messtechnik durchgeführt. Die TU Darmstadt entwickelt ein Laser-Hygrometer auf Basis der Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (direkt-TDLAS) zur Zwei-Linien-Thermometrie an Hochdruck-Brennkammern. In einem zweiten Schritt wird planare laserinduzierte Fluoreszenz am OH-Radikal zur zeitlich hochaufgelösten Diagnostik in der Hauptreaktionszone einer Gasturbinenbrennkammer angewendet. Zunächst wird eine Selektion geeigneter Absorptionslinien und die Neubestimmung deren spektroskopischer Liniendaten durchgeführt. An die Charakterisierung der Laser schließt sich die Konzeption des Spektrometers und die Erprobung an einem Modellbrenner der RSM-Hochdruckkammer an. Schließlich wird das Spektrometer zur Gastemperaturmessung an der Versuchsbrennkammer HBK2(DLR Köln) eingesetzt. Des Weiteren wird die Eignung der Nutzung des an den Brennkammerwänden entstehenden Streulichts untersucht. Im Bereich der Highspeed - OH- PLIF wird die Einkopplung der UV-Laserstrahlung in die Brennkammer realisiert. Darauffolgend erfolgt die PLIF Messung am SCARLET Rig (HBK3) an der DLR Köln.
Das Projekt "Teilvorhaben: Hocheffiziente Terahertz Emitter und Detektoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut (HHI) durchgeführt. Gesamtziel des Verbundprojektes HORATIO ist ein kompaktes 'continuous-wave' (cw) THz-Sensorsystem zur Detektion toxischer und explosiver Gase. Als Plattform dient ein cw THz-Sensorsystem, das bei der optischen Telekommunikations-Wellenlänge von 1,5 Mikro m betrieben wird. Gegenüber den bisher hauptsächlich eingesetzten Kurzpuls-THz-Systemen bietet ein cw THz System signifikante Vorteile in Bezug auf Kosten, Robustheit und Frequenzauflösung. Essenzieller Bestandteil des geplanten Sensorsystems sind die sogenannten Photomischer, ohne die das elektrische THz-Signal nicht erzeugt werden kann. Der Einsatz eines cw THz-Systems in der Gassensorik ist durch die derzeit existierenden Komponenten jedoch nur eingeschränkt möglich. Zum einen lässt sich durch die derzeit nutzbare Bandbreite nur ein Teil der relevanten Gase detektieren, zum anderen sorgt der verfügbare Dynamikbereich dafür, dass heutige Messstrecken auf eine Länge von 1-2 m limitiert sind. Ziel des Teilvorhabens 'Hocheffiziente Terahertz Emitter und Detektoren' am Fraunhofer HHI ist es diese Defizite durch leistungsstärkere THz-Emitter und sensitivere THz-Detektoren zu beheben. Zum einen soll so der nutzbare Frequenzbereich auf über 2 THz ausgedehnt werden. Dies ist deshalb von Bedeutung, weil im Zielbereich zwischen 0,5-2,5 THz besonders viele Absorptionslinien sicherheitsrelevanter Gase existieren. Zum anderen wird die Steigerung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses (SNR) längere Messstrecken ermöglichen. Dies dient unter anderem zur Verbesserung der Sensitivität des Sensorsystems, da ein höheres SNR die Konstruktion von langen Multipfadzellen erlaubt.
Das Projekt "Teilprojekt D: TDLAS basiertes in-situ Hygrometer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Reaktive Strömungen und Messtechnik durchgeführt. Die TU Darmstadt entwickelt ein Laser-Hygrometer auf Basis der Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (direkt-TDLAS) zur Untersuchung von Containmentphänomenen im Verlauf schwerer LWR-Störfälle. Die vorgesehenen Arbeiten zielen auf die Adaption der direkten direkt-TDLAS für die absolute Quantifizierung gasförmigen Wassers in einem gemischtphasigen System bei Koexistenz gasförmigen und flüssigen Wassers. In der Konzeptphase wird die Selektion geeigneter Absorptionslinien durch Datenbank- und Literaturrecherche durchgeführt. Nach der Auswahl schließt sich die Verifizierung und evtl. eine Neubestimmung der spektroskopischen Liniendaten an, die die Beschaffung geeigneter Laser ermöglicht. Die anschließende Lasercharakterisierung und die parallel durchzuführenden Design- und Konstruktionsarbeiten wird die Spektrometerkonzeption abschließen. Die Kernkomponenten des Spektrometers werden in einer kontrollierten Laborumgebung aufgebaut, optimiert und charakterisiert. Der Bau des Sensorkopfes, die Anbindung an die Faserstrecke und die Integration der Spektrometerkomponenten in den Sensorkopf erfolgt im Anschluss an die Spektrometercharakterisierung. Daraufhin werden alle Komponenten und das Gesamtsystem getestet, optimiert und für den Einsatz in den großtechnischen Versuchsanlagen vorbereitet. Es werden Messungen an den Großanlagen über Zeiträume von Tagen bis wenige Wochen Länge durchgeführt und die Ergebnisse mit den anderen im Verbund beantragten Messmethoden verglichen.
Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Schütz GmbH Meßtechnik durchgeführt. 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 "Teilvorhaben 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik durchgeführt. 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.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 14 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 14 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 14 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 14 |
| Englisch | 5 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 8 |
| Webseite | 6 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 11 |
| Lebewesen & Lebensräume | 11 |
| Luft | 11 |
| Mensch & Umwelt | 14 |
| Wasser | 12 |
| Weitere | 14 |