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© Uni Würzburg Elektronikproduktion | 15 April 2016

Neue Laser für Polizei und Petrochemie

Blitzen statt blasen ÔÇô dieses Prinzip k├Ânnte zuk├╝nftig bei Verkehrskontrollen zum Einsatz kommen: Physiker der Uni W├╝rzburg haben einen Laser entwickelt, mit dem sich Alkohol in der Fahrerkabine eines Autos messen l├Ąsst.
Sieht so die Verkehrskontrolle der Zukunft aus? Am Stra├čenrand wird ein besonderer Laser aufgestellt, der vorbeifahrende Autos durchleuchtet. Sein Licht wird von einem Spiegel zur├╝ckgeworfen, der auf der anderen Stra├čenseite steht. Dabei erfasst der Laser, ob sich Alkoholmolek├╝le im Innenraum des Fahrzeugs befinden. Die Molek├╝le geraten zum Beispiel durch den Atem eines alkoholisierten Fahrers in die Fahrzeugkabine.

Diese Lasermessung ist erstaunlich genau: Das neuartige Alkoholmesssystem schl├Ągt Alarm, sobald im Auto eine Person sitzt, die mindestens 0,1 Promille Alkohol im Blut hat. Ob allerdings der Fahrer oder der Mitfahrer alkoholisiert sind, kann das Ger├Ąt nicht erkennen. ÔÇ×Die Polizei k├Ânnte das System aber f├╝r eine Vorauswahl nutzen, verd├Ąchtige Wagen aus dem Verkehr ziehen und sie dann genauer ├╝berpr├╝fen“, sagt Martin Kamp, Physiker von der Universit├Ąt W├╝rzburg.

Bekannte Technik als Basis

Martin Kamp hat die neue Lasertechnologie (Interbandkaskaden-Laser) gemeinsam mit Professor Sven H├Âfling am Lehrstuhl f├╝r Technische Physik entwickelt. Daf├╝r griffen die Wissenschaftler auf eine bekannte Technik zur├╝ck, die lasergest├╝tzte Stand-Off-Detektion, die hilft, gef├Ąhrliche Substanzen beispielsweise an Flugh├Ąfen oder bei Gro├čveranstaltungen zu erkennen.

Bisher wurde diese Art von Detektion eingesetzt, um Gefahren wie Sprengstoffe zu erkennen: Wird das Licht des Lasers von Sprengstoffen reflektiert, ist die spektrale Verteilung der zur├╝ckgeworfenen Strahlen aufschlussreich: ÔÇ×Die Wellenl├Ąngen geben Auskunft dar├╝ber, woraus das Objekt besteht“, so Kamp.

Gase in Raffinerien analysieren

Auf diese Weise k├Ânnen also Sprengstoffe oder Alkohols├╝nder identifiziert werden. Jetzt arbeitet das W├╝rzburger Forschungsteam mit Industriepartnern an weiteren Anwendungsm├Âglichkeiten, zum Beispiel f├╝r den Einsatz in der Petrochemie. iCspec hei├čt das aktuelle Projekt. Gemeinsam mit vielen Kooperationspartnern wie Siemens und der Nanoplus GmbH (Gerbrunn) wird ein neuer Laser entwickelt. Er soll in Raffinerien dabei helfen, die genaue Zusammensetzung von Gasen zu untersuchen.

ÔÇ×Der Laser k├Ânnte in Sekundenbruchteilen feststellen, woraus die bei der Destillation von Roh├Âl entstehenden Gase bestehen. Damit k├Ânnte er f├╝r die Qualit├Ątssicherung und die Prozesskontrolle in der Petrochemie genutzt werden“, sagt Kamp, der das Projekt iCspec betreut. Neben Industriepartnern ist auch die Europ├Ąische Union an den neuartigen Lasern interessiert: Sie f├Ârdert das Projekt aus ihrem Programm Horizon 2020.

Erste Praxistests in der Petrochemie

F├╝r diese neuartige und komplexe Anwendung in der Petrochemie designen die W├╝rzburger sehr spezielle Halbleiter-Strukturen: Dabei werden in einer Ultra-Hochvakuum-Kammer bis zu 2000 hauchd├╝nne Materiallagen aufeinandergeschichtet ÔÇô das bildet die Grundlage f├╝r den hochmodernen Laser.

Der neuartige Laser soll sich schon bald unter realen Bedingungen bew├Ąhren. Im Praxistest in der Raffinerie des schwedischen Kooperationspartners Preem Petroleum AB muss er w├Ąhrend einer Destillation Kohlenwasserstoffe wie Methan, Ethan oder Propan erkennen. Die bisherigen Versuche stimmen die W├╝rzburger Physiker zuversichtlich. ÔÇ×Diese Laser k├Ânnten die Messtechnik revolutionieren“, sagt Kamp.
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