Laser-Spektrometer für die optische Gasanalyse in der Prozessmesstechnik

Fraunhofer IPM entwickelt Gasanalysatoren auf Basis der Laserabsorptionsspektroskopie für Anwendungen in der Prozessmesstechnik und Raumluftüberwachung. Es wird die Entwicklung eines Prozessgasanalysators für Acetylen in einer komplexen Gasmatrix vorgestellt. Für das Spektrometer auf Basis eines Quantenkaskadenlasers (QCL), der im Bereich von 14 μm Wellenlänge emittiert, wurde die Interpulsmethode so ausgearbeitet, dass Pyrodetektoren verwendet werden können. Das System zeigt eine Nachweisgrenze von 10 ppb C2H2 in N2 für 20 s unter den Betriebsbedingungen (15 m, 50 mbar, 313 K). Die Separierung der Absorptionslinie in der Gasmatrix gelingt mit der hohen spektralen Auflösung von 0,01 cm-1. Es wird des Weiteren die Methode der direkten kalibrationsfreien Laserspektroskopie anhand eine s Spektrometers für O2, CO und HCL auf Basis von VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) vorgestellt. Diese Methode findet ihre Anwendung dort, wo eine hohe Genauigkeit bei stark schwankenden Betriebsbedingungen und langen Wartungsintervallen benötigt werden. Mit dem System werden Nachweisgrenzen von 48 ppm für O2, 0,6 ppm für CO und 0,14 ppm für HCL erreicht.