Fraunhofer IPMS / MEMS / Spektroskopie Alltagstaugliche Spektrometer durch MEMS-Technologie

MEMS-Gitterspektrometer: So klein wie ein Stück Würfelzucker.
MEMS-Gitterspektrometer: So klein wie ein Stück Würfelzucker.

Mikroelektromechanische Systeme (MEMS) sind Wegbereiter für handliche Sensoren. Auch spektroskopische Messsysteme profitieren von MEMS. Das Fraunhofer-Institut IPMS stellt auf der Sensor+Test optische Messprinzipen und Lösungen für die Ultraschallspektroskopie auf Basis von MEMS vor.

Spektroskopie

Mikroelektromechanische Systeme (MEMS) ermöglichen Anwendungen u. a. im Bereich spektroskopischer Messsysteme. Die Spektroskopie basiert u. a. auf elektromagnetischen oder akustischen Wellen, denen Probenmaterialien ausgesetzt sind. Die spektrale Antwort der Probe wird detektiert. Auf diese Weise wird ein Spektrum erzeugt, das charakteristisch für das Probenmaterial ist (»Fingerabdruck«). Feste, flüssige oder gasförmige Stoffe können berührungslos bestimmt und analysiert werden. Spektroskopische Messungen sind zumeist schnell, unkompliziert und sparen Kosten. Die Proben müssen im Vorfeld nicht aufwendig vorbereitet oder durch Prozesse zerstört werden.

Spektrometer von IPMS

Fraunhofer IPMS hat ein kleines und robustes Spektrometer entwickelt, das für den Feldeinsatz geeignet ist oder in die industrielle Messtechnik integriert wird. Es handelt sich um ein mobiles MEMS-Gitter-Spektrometer, das feste und flüssige Stoffe mit Licht des nahen Infrarots untersucht. Das System, das zum Beispiel verschiedene Pulver wie Zucker, Süßstoff oder Salz unterscheidet, ist mit einem Volumen von 2,1 cm³ etwa 30 Prozent kleiner als ein gewöhnliches Stück Würfelzucker. Es wird via Smartphone gesteuert und misst im Wellenlängenbereich von 950 nm bis 1900 nm bei einer spektralen Auflösung von 10 nm. Unterschiedliche organische Verbindungen können mit dem tragbaren Messgerät analysiert werden. Anwendungsgebiete sind z. B. die Nahrungsmittelindustrie, mobile medizintechnische und pharmakologische Analysegeräte, industrielle in situ Qualitätstests oder Frühwarn- bzw. Überwachungssysteme in Sicherheitsanlagen.