Neue lasergestützte Verfahren für die Abgasmesstechnik

Mit der laserbasierten Absorptionsspektroskopie kann die Forderung nach einer rückführbaren empfindlichen, selektiven und zeitlich hochaufgelösten Multikomponentenanalyse des Abgases erfüllt werden, wie sie die Automobilindustrie zur Einhaltung der verschärften Abgasvorschriften dringend benötigt. Schlüsselkomponenten stellen robuste optische Gasmesszellen mit minimalem Gasvolumen, langem optischen Weg und geringem Transmissionsverlusten dar. Nur durch Verwendung von Laserquellen ist eine deutliche Verbesserung gegenüber der FTIR-Methode mit thermischen Emittern möglich. Die rasche Entwicklung neuer Laserquellen bietet hier eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Realisierung spezifischer Systeme. Durch neuartige langwellige VCSEL kann die Empfindlichkeit bisheriger NIR-Systeme deutlich gest eigert werden. VCSEL bieten dabei einen Kostenvorteil gegenüber anderen Laserquellen. Als Beispiel für eine Anwendung in der Abgasmesstechnik dient die Messung von CO, CO2 und O2 im extrem staubbeladenen Abgas eines Elektrostahlofens. Hohe Empfindlichkeit, Selektivität und Messgeschwindigkeit können durch Lasermessverfahren im mittleren Infrarotbereich mit Quantenkaskadenlasern (QCL) erreicht werden. Erste Abgasmesssystem mit gepulsten QCL werden derzeit erprobt eine weitere Empfindlichkeitssteigerung und Systemvereinfachungen können durch QCL im Dauerstrichbetrieb erreicht werden. Darüber hinaus bieten kommerziell verfügbare cw-EC-QCL die Möglichkeit zur empfindlichen Multikomponentenanalyse. Ein neuer Ansatz sind intensive Weißlichtquellen, die auf Kurzpulslasern basieren. Damit wir d eine weitere Empfindlichkeitsteigerung für die schnelle Gasanalyse im NIR absehbar. Mit diesen SC-Quellen sind auch Fortschritte bei der Partikelmesstechnik mit Streulichtverfahren zu erwarten.