Advertisement

Strahlungsemission und Lasertechnik

Chapter

Zusammenfassung

Messverfahren, die auf der Basis der Emission von Strahlung arbeiten, werden ebenfalls sehr erfolgreich in der Gasmesstechnik eingesetzt. Im Vergleich zu den Absorptionsfotometern, oder auch Spektrometern, arbeiten diese Verfahren aus dem Nullpunkt heraus. Bei der Absorptionsmessung hat man hingegen im Nullpunkt ein hohes Nullsignal (\(I_{\mathrm{max}}\)), das sich durch die zu messende Gaskonzentration c lediglich um den Betrag \(\Updelta I\) ändert (Abb. 9.1). Bei sehr kleinen Gaskonzentrationen (ppm-Bereich) ist diese Änderung auch entsprechend gering und muss von dem hohen Grundsignal \(I_{\mathrm{max}}\) subtrahiert werden. Da sich das Grundsignal durch äußere Einflüsse (z. B. Temperatur), oder durch Alterung der Bauteile (z. B. Strahler) ändert, geht diese Änderung auch in die Signalauswertung mit ein. Die äußeren Einflüsse führen daher zu einer Begrenzung dieser Verfahren für sehr kleine Gaskonzentration (\(<\) ppm-Bereich). Weiterhin sind die Rauschpegel bei hohen Signalen, aufgrund der vorhandenen Rauschquellen, auch wesentlich größer und stellen somit eine zusätzlich Begrenzung dar. Die Verstärkung der Signale ist ebenfalls limitiert, da die Signale nicht in die Begrenzung gelangen dürfen. Die maximale Höhe der Signalspannung wird in der Regel durch die Versorgungsspannung vorgegeben.

Literatur

  1. Baumbach, G.: Luftreinhaltung. Springer (1990) CrossRefGoogle Scholar
  2. Berden, G., Engeln, R.: Cavity Ring-Down Spectroscopy Techniques and Applications. Wiley (2009) CrossRefGoogle Scholar
  3. Busch, K.W., Busch, M.A.: Cavity-Ringdown Spectroscopy, An Ultratrace-Absorption Measurement Technique. ACS Symposium Series 720 (1999) Google Scholar
  4. Butler, J.F., Nill, K.W., Mantz, A.W., Eng, R.S.: Applications of Tunable-Diode-Laser IR Spectroscopy to Chemical Analysis. American Chemical Society, AVS Symposium Series 85, 12–23 (1978) CrossRefGoogle Scholar
  5. Brooks, E.F., Williams, R.L.: Flow and Gas Sampling Manual. EPA 600/2-76-203 (1976) Google Scholar
  6. Clough, P.N., Trush, B.A.: Mechanism of Chemiluminescent Reaction between Nitric Oxide and Ozone. Faraday Society 63, 915–925 (1967) CrossRefGoogle Scholar
  7. Colvin, A.E., et al.: A Novel Solid-State Oxygen Sensor. John Hopkins Technical Digest, 17(4), 377–385 (1996) Google Scholar
  8. Demtröder, W.: Laserspektroskopie – Grundlagen und Techniken. Springer (1993) Google Scholar
  9. Eng, R.S., Butler, J.F., Linden, K.J.: Tunable diode laser spectroscopy: an invited review. Optical Engineering 19(6), 945–960 (1980) CrossRefGoogle Scholar
  10. Görlich, P.: Laser in der Spektrometrie. Experimentelle Technik der Physik 17(2), 105–125 (1969) Google Scholar
  11. Hesse, J., Preier, H.: Lead Salt Diodes. Festkörperprobleme XV, 229–251 (1975) CrossRefGoogle Scholar
  12. van Heusden S.: Ozon, NO und NO\({}_{2}\)-Detektion auf der Grundlage der Chemilumineszenz. Philips technische Rundschau 33(12), 375–383 (1974) Google Scholar
  13. Hinkley, E.D.: Tunable infrared Lasers and their Applications to Air Pollution Measurements. Opto-Electronics 4, 69 (1972) CrossRefGoogle Scholar
  14. Iseni, S., Reuter, S., Weltmann, K.-D.: NO\({}_{2}\) dynamics of an Ar/Air plasma jet investigated by in situ quantum cascade laser spectroscopy at atmospheric pressure. J. Phys. D: Appl. Phys. 47, 1–7 (2014) Google Scholar
  15. Jahnke, J.A.: Continuous Emission Monitoring. John Wiley & Sons (2000) Google Scholar
  16. Kautsky, H.: Quenching of luminescence by oxygen. Transactions Faraday Society 35, 216–219 (1939). CrossRefGoogle Scholar
  17. Klein, V., Werner, C.: Fernmessung von Luftverunreinigungen mit Lasern und anderen spektroskopischen Verfahren. Springer, Berlin (1993) CrossRefGoogle Scholar
  18. Lehmann, K., Romanini, D.: The superposition principle and cavity ring-down spectroscopy. J. Chem. Phys. 105(23), 10263–10277 (1996) CrossRefGoogle Scholar
  19. Naumann, H., Schröder, G.: Bauelemente der Optik. Hanser, München (1992) Google Scholar
  20. O’Keefe, A., Deacon, D.A.G.: Review of Scientific Instruments 59, 2544 (1988) CrossRefGoogle Scholar
  21. O’Keefe, A., Scherer, J.J., Paul, J.B.: CW integrated cavity output spectroscopy, Chem. Phys. Lett. 307, 343–349 (1999) CrossRefGoogle Scholar
  22. Preier, H., Herkert, R., Pfeiffer, H.: Growth of Pb\({}_{1-X}\)Se\({}_{X}\) single Crystals by sublimation. Journal of Crystal Growth 22, 153–158 (1974) CrossRefGoogle Scholar
  23. Rhein S., Bruhns H., Wolff M., Nähle L., Fischer, M. Koeth J.: Photoacoustic Methane Detection using a noval DFB-type Diode Laser at 3,3 \(\upmu\)m. The 14th International Meeting on Chemical Sensors IMCS 2012. doi: 10.5162/IMC2012/2.5.6 (2012) Google Scholar
  24. Schiwon, R.: Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy von dünnen Filmen mit Ferninfrarotstrahlung. Dissertation, Ruhr-Universität, Bochum (2004) Google Scholar
  25. Schwarzenbach, B., Hüglin, C.: Selektive Messung von Stickstoffdioxid mit Photolysekonverter. Messbericht der EMPA Dübendorf Schweiz, http://www.empa.ch/nabel (2011)
  26. Sigrist, M.W.: Air Monitoring by Spectroscopic Techniques. John Wiley & Sons (1994) Google Scholar
  27. Tipler, P.A., Mosca, G.: Physik für Wissenschaftler und Ingenieure. 7. Aufl. Springer Spektrum, Heidelberg (2014) Google Scholar
  28. van Helden, J.H., Lang, N., Macherius, U., Zimmermann, H., Ropcke, J.: Sensitive trace gas detection with cavity enhanced absorption spectroscopy using a continuous wave external-cavity quantum cascade laser. Applied Physics Letters 103, 131114 (2013) CrossRefGoogle Scholar
  29. Vogelsang, M.: Cavity-Ring-Down-Spektroskopie als nachweisstarke Detektionsmethode in analytischen Fließsystemen. Dissertation, Universität Ulm (2011). Google Scholar
  30. Vollmer, M., Möllmann, K.-P.: Infrared Thermal Imaging. Wiley-VCH, Weinheim (2010) CrossRefGoogle Scholar
  31. White, R.I., Boulton, C.A., Mungy, A.: A Nove,: Non-invasive method of measuring in-pack oxygen concentration and its application in the study of staling of fruit-flavoured alcoholic beverages. FCI-Environmental, 1–7 (2003) Google Scholar
  32. Wiegleb, G.: Aktive Ramanstreuung in organischen Flüssigkeiten und Gasen. Diplomarbeit, Universität Essen (1980) Google Scholar
  33. Wiegleb, G., Zöchbauer, M.: New optical methods for applications in process analysis and medical instruments, Experimental Technique of Physics 40(2), 241–257 (1994) Google Scholar

Weiterführende Literatur

  1. Engeln, R., Berden, G., Peeters, R., Meijer, G.: Cavity enhanced absorption and cavity enhanced magnetic rotation spectroscopy, Rev. Sci. Instrum. 69, 3763–3769 (1998) CrossRefGoogle Scholar
  2. Peeters, R., Berden, G., Apituley, A., Meijer, G.: Open-path trace gas detection of ammonia based on cavity-enhanced absorption spectroscopy, Appl. Phys. B 71, 231–236 (2000) CrossRefGoogle Scholar
  3. Vollmer, M., Möllmann, K.-P.: CO\({}_{2}\)-Detektion mit IR Kameras: Grundlagen, Experimente und Anwendungen. Technisches Messen 79, 65–72 (2010) CrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© Springer Fachmedien Wiesbaden 2016

Authors and Affiliations

  1. 1.FB Informations- und ElektrotechnikFachhochschule DortmundDortmundDeutschland

Personalised recommendations