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Photoakustische Spektroskopie 

 

 

 Photoakustische Spektroskopie (PAS)

 

Die Photoakustische Spektroskopie (PAS) ist ein spektroskopisches Verfahren, das den photoakustischen Effekt ausnutzt. Hierbei wird eine Probe, beispielsweise Gas, mit moduliertem Licht einer vordefinierten Wellenlänge bestrahlt. Ein bestimmter Teil dieser Lichtenergie wird von der Probe absorbiert und in akustische Wellen umgewandelt. Diese Signale können mit einem Mikrophon nachgewiesen und anschließend ausgewertet werden. 

Als Lichtquelle werden häufig IR-Laser-Dioden eingesetzt, da für viele Anwendungen die spezielle Wellenlänge (Farbe) des zu untersuchenden Materials, im infraroten Bereich liegt. Das Licht wird elektronisch oder mechanisch, z.B. durch Verwendung eines Choppers, moduliert.

Gasmoleküle absorbieren einen Teil des Lichts, wenn die Lichtfrequenz mit einem Absorptionsband des Gases in der Zelle übereinstimmt. Je höher die Konzentration des Gases ist, desto mehr Licht wird absorbiert. Hierbei entsteht Wärme, die zu einer Druckänderung in der Messzelle führt. Normalerweise gleicht sich eine solche Druckdifferenz sofort wieder aus. Das ist anders bei durch Chopper moduliertem Licht. Hier wird beim Auftreffen auf die Moleküle eine Druckwelle und damit ein akustisches Signal erzeugt, das man mit einem Mikrophon nachweisen kann.

 

Vorteile der PAS


Wie herkömmliche Gasanalysegeräte basiert auch die PAS auf der Fähigkeit von Gasen, Licht zu absorbieren. Zwischen der PAS und herkömmlichen Verfahren, gibt es jedoch wichtige Unterschiede.

So weist das Verfahren der PAS keine Störsignale auf und liefert äußerst genaue Ergebnisse, da die Absorption direkt und nicht in Relation zum Hintergrund ermittelt wird. Diese Messmethode ist damit eine der empfindlichsten Methoden zum Nachweis von Gasen und wird daher oft in der Spurengasanalyse – wie wir sie betreiben - eingesetzt.

Die geringe Größe von PAS-Zellen ermöglicht eine Messung mit sehr kleinem Gasvolumen. Die Probenmenge kann, im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden, drastisch reduziert werden.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die PAS in der Regel kostengünstiger als andere Gasanalytikmethoden ist, da Mikrophone preiswerter als (Infrarot-) Detektoren sind.

 

Daher findet die photoakustische Spektroskopie heutzutage Anwendung in den verschiedensten Bereichen, z.B. der Abgasuntersuchung von Fahrzeugen, in der Umwelttechnik (Nachweis von Luftschadstoffen) sowie in der Medizintechnik und der Biologie.

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