17 Mai Flexibles Mikrospektrometer für mobile Anwendungen
Ein besonders kompaktes Spektrometermodul, das auf kleinstem Raum Spektren aus 39 optischen Fasern auf einen Kamerasensor abbildet, entwickelten Forschende des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF.
Mikrooptik für Spektrometer-Array
Für die Verarbeitung der mit Glasfasern übertragenen Signale haben die Forschenden aus Jena nach eigenen Angaben ein spezielles mikrooptisches System entwickelt. Es besteht aus vielen, nebeneinander angeordneten Spektrometern, die auf diese Weise ein Spektrometer-Array bilden. Jeder Kanal enthält eine Prisma-Gitter-Prisma-Anordnung zwischen achromatischen Mikrolinsen. Die Mikrolinsen sind dabei noch durch Abstandshalter getrennt, um ein Übersprechen zwischen den Kanälen zu verhindern. Alle Spektrometerkanäle lassen sich dank der Arrayanordnung gemeinsam montieren, was zu einer Länge des optischen Systems von knapp zwei Zentimetern führt. Trotz der geringen Maße bildet das System das Spektrum von etwa 400 bis 800 nm Wellenlänge ab. Mit dem entsprechenden CMOS-Sensor wird nach Aussage der Forschenden eine Auflösung von 0,6 nm pro Pixel erreicht.
Das fasergekoppelte Mikrospektrometerarray bildet 39 Spektren auf einen CMOS-Sensor ab. Bild: Fraunhofer IOF
Für Qualitätssicherung und Analytik
Die Technologie soll laut den Forschenden für Anwendungen entwickelt worden sein, bei denen an vielen Positionen oder auf großen Flächen spektrale Messungen benötigt werden. Zum Beispiel bei der Kontrolle von Beschichtungen und beim Drucken, bei parallelen Messungen in der Bioanalytik sowie im Labor oder auch bei der digitalen Landwirtschaft auf dem Feld, etwa zur Überprüfung des Gesundheitszustands von Pflanzen. Dank der integrierten Bauweise soll der Aufbau besonders robust sein und sich gut in vorhandene Systeme integrieren lassen.
Beispielhaften Visualisierung zur Anwendung des Mikrospektrometers in der Landwirtschaft. Bild: Fraunhofer IOF
Anwendungsentwicklungen in Partnerschaften
Das Team am Fraunhofer IOF hat die Technologie über drei Jahre mit Unterstützung der Thüringer Aufbaubank bis zur Anwendungsreife entwickelt. Jetzt geht es den Forschenden darum, sie mit entsprechenden Partnern für konkrete Anwendungen zu optimieren. Dafür lassen sich beipielsweise die spektrale Auflösung anpassen oder auch der spektrale Messbereich bis auf 1.600 nm erweitern. Auch unterschiedliche Parameter der Kanäle seinen laut den Entwicklern denkbar.
Weitere Informationen: Abteilung Optisches und mechanisches Systemdesign am Fraunhofer IOF
Quelle und Bild: www.iof.fraunhofer.de
