Forscher verfeinern Verfahren zur optischen Analyse von Spurengasen

Die laserbasierte Absorptionsspektroskopie ist eine wichtige Methode, um die Konzentration von Gasbestandteilen in einer Probe zu bestimmen. Moderne Geräte sind hochspezialisiert für den Nachweis ganz bestimmter Gase, zum Beispiel von Spurengasen in der Atmosphäre, in Verbrennungsabgasen und in technisch angewandten Plasmen. Gemessen wird dazu der Anteil an Licht einer bestimmten Wellenlänge, der von einer Probe absorbiert, also abgeschwächt wird. Daraus lässt sich auf die Konzentration des Gases schließen. Die gewählte Wellenlänge hängt davon ab, welches Molekül nachgewiesen werden soll. Ein häufiges Problem dabei ist, dass – selbst bei geschickt gewählter Wellenlänge – verschiedene Moleküle das Licht absorbieren können. „Die Absorptionsspektren der unterschiedlichen Gasmoleküle überlagern sich teilweise sehr stark. Das bedeutet, wenn ich Molekül A nachweisen will, bekomme ich immer auch ein mehr oder weniger starkes Signal von Molekül B“, erklärt Professor Gernot Friedrichs vom Institut für Physikalische Chemie der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU). Diese sogenannte Kreuz- oder Querempfindlichkeit schränkt die Messmethode ein. Bisher umgeht man dieses Problem durch zusätzliche Messungen bei unterschiedlichen Wellenlängen, also der Messung von Spektren, oder man trennt die störenden Gase mittels gaschromatographischer Verfahren vor der eigentlichen Messung ab. Dass es auch einfacher geht, haben Friedrichs und sein ehemaliger Doktorand, Dr. Ibrahim Sadiek vom Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V., Greifswald, gezeigt. Sie haben eine Methode entwickelt, um diese Kreuzempfindlichkeit in der Absorptionsspektroskopie selbst bei Messung mit nur einer Wellenlänge zu überwinden. Die Machbarkeitsstudie des neuen, zum Patent angemeldeten und auf selektiver optischer Sättigung beruhenden 2S1W-Verfahrens (engl. two-species one-wavelength), wurde kürzlich im Wissenschaftsjournal Scientific Reports veröffentlicht.  Mehr erfahren…