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"SANDWICH" EINMAL ANDERS - ABSOLUTE ABSORPTIONSMESSUNG AUF HÖCHSTEM NIVEAU


Kurzfassung

Das neue am Leibniz-Institut für Photonische Technologien in Jena entwickelte Sandwich-Konzept basiert auf einem photothermischen Pump-Probe-Konzept und kombiniert erstmals höchste Messempfindlichkeit (<0,1ppm) mit stark vereinfachter absoluter Kalibrierung.


Hintergrund

Die Absorption ist eine der wichtigsten Parameter für den Einsatz von Optiken in Hochleistungslasern, die Ihre Anwendung in vielen HighTech-Gebieten von der Automobilherstellung über die Computerchipproduktion, Erdatmosphärenforschung bis zur Herstellung medizinische Produkte finden. Beim Einsatz von Kilowatt-Lasern sind bereits kleinste Absorptionen im ppm-Bereich (ppm…parts per Million) kritisch, die damit um den Faktor 1.000 unterhalb der Messgrenze klassischer Verfahren (z.B. Spektrometer) liegen. In den letzten Jahren wurden deshalb verschiedene alternative Verfahren entwickelt, die sehr geringe Temperaturerhöhungen in den Optiken entweder direkt (Kalorimetrie) oder indirekt über die verbundene Brechzahl-änderung (Photothermie) nachweisen.

Das neue Sandwich-Konzept basiert auf einem photothermischen Pump-Probe-Konzept und kombiniert erstmals höchste Messempfindlichkeit (<0,1ppm) mit stark vereinfachter absoluter Kalibrierung. 


Bilder & Videos


Lösung

Das am Leibniz-Institut für Photonische Technologien in Jena entwickelte Sandwich-Konzept nutzt einen neuen Messansatz. Statt die durch Absorption eines Pumplasers erzeugte Wärme in der Testprobe nachzuweisen, wird die Ableitung der Wärme in optische Platten genutzt, zwischen die die Probe quasi als Sandwich ohne zusätzliche Hilfsmittel gepackt ist. Die dort entstehende sogenannte thermische Linse lenkt die Teststrahlen ab, die - neu - durch die Sandwichplatten geführt werden. 

Als Plattenmaterial kann nun ein hochempfindliches Material gewählt werden, wodurch die Sensitivität gegenüber dem eigentliche Testmaterial enorm verstärkt werden kann.

Neben der bis zu Faktor >100 erhöhten Sensitivität besitzt das Sandwich-Konzept einen weiteren entscheidenden Vorteil gegenüber Alternativverfahren. Die üblicherweise sehr komplexe absolute Kalibrierung der Messaufbauten - für jedes Material erforderlich - kann extrem vereinfacht werden, da nur noch ein Material zur Kalibrierung aller Materialien ausreicht. Dazu wird beim Sandwich-Konzept  eine Aluminiumprobe mit einem elektrischen Heizer versehen und die präzise einstellbare, elektrisch erzeugte Wärme simuliert die spätere Pumplaserabsorption in der Untersuchungsprobe.


Vorteile

- enorme Sensitivitätssteigerung für viele Materialien,

- einfache absolute Kalibrierung (material-, orientierungs-, und dotierungsunabhängig),

- sehr kleine Probengeometrie ohne polierte Seitenflächen


PATON | Patentmanagement Thüringer Hochschulen

Jana False
03677 69 4589
jana.false@tu-ilmenau.de
www.paton.de
Adresse
Langewiesener Str. 37
98693 Ilmenau



Entwicklungsstand

Prototyp


Patentsituation

  • DE 10 2011 113 572.7 anhängig

Stichworte

Pumplaser, Laser, Messsystem, Sandwich, Absorption, Kalorimetrie, Photothermie, Sensitivität, IPHT

Kontakt | Geschäftsstelle

TechnologieAllianz e. V.
Christiane Bach-Kaienburg
(Geschäftsstellenleiterin)

c/o PROvendis GmbH
Schloßstr. 11-15
D-45468 Mülheim an der Ruhr