WO2024074728A1 - Fotoakustischer Gassensor, insbesondere zur Detektion von Methan - Google Patents
Fotoakustischer Gassensor, insbesondere zur Detektion von Methan Download PDFInfo
- Publication number
- WO2024074728A1 WO2024074728A1 PCT/EP2023/077930 EP2023077930W WO2024074728A1 WO 2024074728 A1 WO2024074728 A1 WO 2024074728A1 EP 2023077930 W EP2023077930 W EP 2023077930W WO 2024074728 A1 WO2024074728 A1 WO 2024074728A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- measuring chamber
- gas sensor
- photoacoustic gas
- sensor according
- photoacoustic
- Prior art date
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 31
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 9
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 9
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 41
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000010895 photoacoustic effect Methods 0.000 description 1
- 238000004867 photoacoustic spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000006335 response to radiation Effects 0.000 description 1
- 238000004092 self-diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/1702—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with opto-acoustic detection, e.g. for gases or analysing solids
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/1702—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with opto-acoustic detection, e.g. for gases or analysing solids
- G01N2021/1704—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with opto-acoustic detection, e.g. for gases or analysing solids in gases
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/061—Sources
- G01N2201/06113—Coherent sources; lasers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/064—Stray light conditioning
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/12—Circuits of general importance; Signal processing
- G01N2201/121—Correction signals
- G01N2201/1211—Correction signals for temperature
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/12—Circuits of general importance; Signal processing
- G01N2201/121—Correction signals
- G01N2201/1214—Correction signals for humidity
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft einen fotoakustischer Gassensor (1) zur Bestimmung eines Wertes, der das Vorhandensein oder die Konzentration einer Komponente in einem Gas anzeigt, aufweisend: eine Messkammer (2), einen mit der Messkammer (2) verbundenen Kanal (6), ein Mikrofon (7), das den Kanal (6) auf einer Seite begrenzt, wobei das Mikrofon (7) über den Kanal (6) in akustischer Verbindung mit der Messkammer (2) steht.
Description
Fotoakustischer Gassensor, insbesondere zur Detektion von Methan
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen fotoakustischen Gassensor, insbesondere zum Detektieren oder zur Konzentrationsbestimmung von Methan oder sonstiger Gase.
Fotoakustische Gassensoren beruhen auf dem physikalischen Effekt, dass z. B. Infrarotstrahlung von den Molekülen einer interessierenden Komponente in einem Gas, z. B. CH4 absorbiert wird, wodurch die Moleküle in einen angeregten Zustand überführt werden. Anschließend wird durch den nicht-strahlenden Zerfall des angeregten Zustands, z. B. durch Zusammenstöße der Moleküle, Wärme erzeugt, was zu einem Druckanstieg führt. Durch Modulation der zu absorbierenden Infrarotstrahlung mit einer Modulationsfrequenz ändert sich der Druck in einer Messkammer mit der Modulationsfrequenz. Diese Druckänderung kann mit einem Mikrofon, d.h., einen Druckwandler, gemessen werden. Die Konzentration der Komponente ist bei hinreichend kleinen Konzentrationen proportional zur Amplitude der Druckänderung.
Die US3938365 betrifft die akustische Detektion von Gasspuren als Reaktion auf die Strahlung einer intensiven Lichtquelle und beschreibt eine intensive Lichtquelle von vorzugsweise hoher Monochromatizität, deren Strahl mit einer Frequenz moduliert wird, die einer akustischen Resonanzfrequenz einer Probenkammer entspricht, und die Probenkammer entlang ihrer Achse anregt. Ein Fotodetektor liefert ein mit dieser Modulation verbundenes Signal zum Vergleich mit einem akustischen Signal, das von einem Mikrofon in der Probenkammer geliefert wird. Es sind Mittel vorgesehen, um die Modulationsfrequenz so einzustellen, dass sie der akustischen Resonanzfrequenz der Probenkammer entspricht, die durch ein Maximum der Amplitude des verstärkten akustischen Signals bestimmt wird. Ein Integrator kann auf das verstärkte akustische Signal reagieren, um einen Hinweis auf die vom Medium in der Probenkammer bei der Lichtwellenlänge absorbierte Energie und damit auf die Konzentration bestimmter Spezies in der Probenkammer zu geben.
Aufgrund der resonanten Probenkammer muss diese jedoch eine gewisse Größe aufweisen.
Weiterhin offenbart die EP3550286A1 eine fotoakustische Gassensorvorrichtung mit einem Substrat, das zusammen mit einem Messzellenkörper ein Messvolumen einschließt. Eine elektromagnetische Strahlungsquelle und ein Mikrofon sind auf dem Substrat und in dem Messvolumen angeordnet. Die elektromagnetische Strahlungsquelle wird mit einer Frequenz zwischen 1 Hz und 100 Hz moduliert.
Hierbei kann sich jedoch ein vergleichsweise hohes Hintergrundsignallevel ergeben, da insbesondere alle im Messvolumen liegende Zuleitungen der Strahlungsquelle auch mit der Modulationsfrequenz moduliert werden und damit besonders bei Strahlungsquellen mit hohem Leistungsbedarf einen Hintergrund unabhängig von der Zielgaskonzentration generieren.
Der vorliegenden Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten fotoakustischen Gassensor bereitzustellen. Insbesondere soll der fotoakustische Gassensor kleinbauend, aber hochempfindlich (vorzugsweise mit einer Nachweisgrenze <1 ppm) sowie schnell und robust ausgestaltet sein, so dass insbesondere eine Verwendung als Methansensor für den Außenbereich, der auf dem fotoakustischen Effekt beruht, möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch einen fotoakustischen Gassensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Erfindungsaspekts sind in den entsprechenden Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend beschrieben.
Gemäß Anspruch 1 wird ein fotoakustischer Gassensor zur Bestimmung eines Wertes offenbart, der das Vorhandensein oder die Konzentration einer Komponente in einem Gas anzeigt, aufweisend: eine Messkammer bzw. ein Messvolumen zur Aufnahme des Gases, die eine laterale Öffnung aufweist, die durch eine gasdurchlässige Membran verschlossen ist, damit das zu messendes Gas durch die Öffnung hindurch in die Messkammer eintreten kann, wobei die Messkammer an einem ersten Ende der Messkammer durch ein Fenster verschlossen ist, einen mit der Messkammer verbundenen Kanal, ein Mikrofon, das den Kanal (insbesondere an einem Ende des Kanals) begrenzt, wobei das Mikrofon über den Kanal in akustischer Verbindung mit der Messkammer steht, ein Lichtquellenmodul das eine elektromagnetische Strahlung in Form eines Laserstrahls bereitstellt, mit einem hermetisch verschlossenem Gehäuse und
einem Laser, der in einem vom Gehäuse umgebenen Innenraum angeordnet ist und so konfiguriert ist, dass er den Laserstrahl erzeugt, wobei das Lichtquellenmodul weiterhin eine Kollimationsoptik aufweist, die in dem Innenraum des Gehäuses angeordnet ist und so konfiguriert ist, dass sie den Laserstrahl kollimiert, und wobei das Gehäuse ein Modulfenster aufweist, das die Messkammer an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende der Messkammer begrenzt und durch das der kollimierte Laserstrahl in die Messkammer einstrahlbar ist, und eine hinter dem Fenster angeordnete Strahlenfalle zum Absorbieren des Laserstrahls nach einem Durchgang durch die Messkammer und das Fenster.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Laserstrahl bzw. kollimierte Laserstrahl eine Wellenlänge im Bereich von 1 pm bis 10 pm aufweist.
Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der fotoakustische Gassensor eine Steuereinheit aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie den Laser mit einer Frequenz im Bereich von 1 Hz bis 330 Hz moduliert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Messkammer ein zylindrisches Volumen bzw. Form aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass die Messkammer bzw. das zylindrische Volumen eine Länge im Bereich von 9 mm bis 15 mm aufweist und/oder einen Durchmesser (senkrecht zu der Länge) in einem Bereich von 2,5 mm bis 3,5 mm.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der kollimierte Laserstrahl entlang einer Zylinderachse des zylindrischen Volumens verläuft, wobei sich die virtuelle Zylinderachse vom Modulfenster zum gegenüberliegenden Fenster erstreckt (d.h. die beiden Enden der Messkammer liegen einander in Richtung der Zylinderachse bzw. Längsachse der Messkammer gegenüber).
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Lichtwellenmodul dazu konfiguriert ist, eine Temperatur des Lasers auf einen Sollwert zu regeln.
Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Lichtwellenmodul zum Regeln der Temperatur des Lasers eine Steuereinheit, eine Temperatursonde und ein Peltierelement aufweist. Durch die
Regelung der Lasertemperatur kann die Emissionswellenlänge des Lasers mit Vorteil präzise eingestellt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Messkammer in einem Messkammerblock ausgebildet ist. Diesbezüglich ist gemäß einer Ausführungsform bevorzugt vorgesehen, dass der Messkammerblock aus einem Metall gebildet ist. Bei dem Metall kann es sich z.B. um Aluminium handeln.
Die Messkammer kann z.B. in den Messkammerblock nachträglich eingebracht werden (z.B. durch eine spanende Bearbeitung, wie z.B. Fräsen). Es besteht auch die Möglichkeit, den Messkammerblock zu gießen, um dabei sogleich die Messkammer bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass der Messkammerblock zwischen dem Gehäuse des Lichtquellenmoduls und der Strahlenfalle angeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist diesbezüglich bevorzugt vorgesehen, dass das Gehäuse des Lichtquellenmoduls am Messkammerblock anliegt, so dass das Modulfenster der Messkammer zugewandt ist. Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Fenster in den Messkammerblock eingelassen ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass die Strahlenfalle am Messkammerblock festgelegt ist, wobei das Fenster zwischen der Strahlenfalle und dem Messkammerblock angeordnet ist.
Der Messkammerblock stellt bevorzugt gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine umlaufende Wandung der Messkammer bereit, die insbesondere die besagte Zylinderachse bzw. Längsachse der Messkammer umläuft. An die beiden gegenüberliegenden Enden der Messkammer weist der Messkammerblock jeweils eine Öffnung auf, wobei die Öffnung am ersten Ende das besagte Fenster aufnimmt, und wobei die Öffnung am zweiten Ende an das Gehäuse des Lichtquellenmoduls angrenzt. Der Messkammerblock gestattet es somit, das Lichtquellenmodul und das Fenster bzw. die Strahlungsfalle beidseitig sicher an die Messkammer anzuschließen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der fotoakustische Gassensor einen Schaltungsträger aufweist. Bei dem Schaltungsträger kann es sich um eine gedruckte Leiterplatte handeln, die elektronische Komponenten des Gassensors tragen kann (wie z.B. das bzw. die Mikrofone).
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der besagte Messkammerblock auf einer ersten Seite des Schaltungsträger angeordnet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass das Mikrofon auf einer zweiten Seite des Schaltungsträgers angeordnet ist, die der ersten Seite abgewandt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kanal, über den das Mikrofon an die Messkammer angeschlossen ist (siehe oben) in dem Messkammerblock ausgebildet ist (z.B. als Durchgangsloch oder bzw. -bohrung, die in die Messkammer mündet).
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der fotoakustische Gassensor einen mit der Messkammer verbundenen weiteren Kanal aufweist, der ebenfalls in dem Messkammerblock ausgebildet ist (z.B. als Durchgangsloch oder bzw. -bohrung, die in die Messkammer mündet). Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist diesbezüglich weiterhin vorgesehen, dass der fotoakustische Gassensor ein weiteres Mikrofon aufweist, das den weiteren Kanal an einem Ende des Kanals begrenzt, wobei das weitere Mikrofon über den weiteren Kanal wiederum in akustischer Verbindung mit der Messkammer steht. Die Verwendung zweier Mikrofone erhöht mit Vorteil die Präzision der akustischen Messung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das weitere Mikrofon ebenfalls auf der zweiten Seite des Schaltungsträgers angeordnet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der fotoakustische Gassensor einen Sensor aufweist, der dazu konfiguriert ist, eine Temperatur und/oder eine relative Luftfeuchte zu messen, wobei der Sensor über einen weiteren (ggf. dritten) Kanal mit der Messkammer kommuniziert bzw. in Strömungsverbindung steht. Der Dritte Kanal kann wie die beiden anderen Kanäle in dem Messkammerblock ausgebildet sein. Insbesondere können die besagten Kanäle parallel sowie insbesondere senkrecht zur Zylinder- bzw. Längsachse verlaufen.
Die vorliegende Erfindung stellt insbesondere einen kleinbauenden, aber hochempfindlichen fotoakustischen Gassensor bereit, der schnell und robust ist und sich für die Methandetektion im Außenbereich eignet.
Trotz seiner kompakten Bauweise verfügt der erfindungsgemäße fotoakustische Gassensor insbesondere über einen niedrigen Hintergrund (sogenanntes "Fenstersignal" in der fotoakustischen Spektroskopie), der für kleine fotoakustische Zellen im Allgemeinen schwer zu erreichen ist, da das Hintergrundsignal umgekehrt proportional zum Zellvolumen ist.
Die Langzeitstabilität und Zuverlässigkeit (>5 Jahre) des erfindungsgemäßen Gassensors kann insbesondere durch eine In-situ-Kompensation von Umwelteinflüssen (z.B. Feuchte, Temperatur, Druck) und durch Selbstkalibrierung anhand der spektroskopischen Eigenschaften von Methan und Wasser in der Nähe des Q-Zweigs des C-H-Streckschwingungsübergangs bei ~3,3 pm gewährleistet werden.
Vorzugsweise ermöglicht darüber hinaus die effiziente Anregung von Methan mit einem Interband-Kaskadenlaser und einer optimierten Elektronik den kontinuierlichen Betrieb des Sensors über mehrere Jahre hinweg, wobei die Energieversorgung bevorzugt lediglich durch eine Solarzelle und eine Batterie erfolgt (die größte Herausforderung sind die stark unterschiedlichen Umgebungstemperaturen im Sommer/Winter, bei Tag/Nacht und in verschiedenen Breitengraden).
Nachfolgend sollen Ausführungsformen der Erfindung sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung anhand der Figuren erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen fotoakustischen Gassensors,
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A der Figur 1 ,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des fotoakustischen Gassensors gemäß Figur 1,
Fig. 4 eine perspektivische geschnittene Ansicht des fotoakustischen Gassensors gemäß Figur 1, und
Fig. 5 spektroskopische Merkmale von Methan und Wasser bei ~3,3 pm. Gezeigt sind die spektroskopischen Bereiche, in denen die Methanabsorption erfasst wird, in denen die Basislinie bestimmt werden kann und in denen die Wasserabsorption gemessen werden kann.
Die Figur 2 zeigt im Zusammenhang mit den Figuren 1 , 3 und 4 eine bevorzugte Ausführungsform eines fotoakustischen Gassensors 1 zur Bestimmung eines Wertes,
der das Vorhandensein oder die Konzentration einer Komponente in einem Gas anzeigt. Der Gassensor 1 weist eine Messkammer 2 bzw. ein Messvolumen 2 zur Aufnahme des Gases auf, wobei die Messkammer 2 eine oder mehrere vorzugsweise laterale Öffnungen 3 aufweist, die durch eine gasdurchlässige Membran 4 verschlossen ist bzw. sind, damit das Gas durch die Öffnung(en) 3 in die Messkammer 2 eintreten kann, wobei die Messkammer 2 an einem ersten Ende 2a durch ein Fenster 5 verschlossen ist.
Weiterhin weist der Gassensor 1 einen mit der Messkammer 2 verbundenen Kanal 6 auf sowie ein Mikrofon 7 (vorzugsweise ein MEMS-Mikrofon), das den Kanal 6 auf einer Seite begrenzt, wobei das Mikrofon 7 über den Kanal 6 in akustischer Verbindung mit der Messkammer 2 steht. Vorzugsweise sind zwei solche Mikrofone und Kanäle vorgesehen.
Ferner weist der Gassensor 1 ein Lichtquellenmodul 8 mit einem hermetisch verschlossenem Gehäuse 9 und einem Laser 10, der in dem Gehäuse 9 angeordnet und dazu ausgebildet ist, einen Laserstrahl 11 zu erzeugen, wobei das Lichtquellenmodul 8 weiterhin eine Kollimationsoptik aufweist, die in dem Gehäuse 9 angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, den Laserstrahl 11 zu kollimieren, und wobei das Gehäuse 9 ein Modulfenster 12 aufweist, das die Messkammer 2 an einem dem ersten Ende 2a gegenüberliegenden zweiten Ende 2b der Messkammer 2 begrenzt und durch das der kollimierte Laserstrahl 11 in die Messkammer 2 einstrahlbar ist.
Bei dem Laser 10 kann es sich vorzugsweise um einen Interband-Kaskadenlaser (ICL) handeln. Dieser kann eine Wellenlänge von 3,3 pm aufweisen sowie eine, Modulationsfrequenz im Bereich von 1 Hz bis 330 Hz. Alternativ hierzu kann weiterhin ein Quantenkaskadenlaser (QCL) mit einer Wellenlänge von bevorzugt 7,7 pm verwendet werden. Das Gehäuse 9 des Lichtquellenmoduls 8 kann durch ein TO- Gehäuse gebildet sein, in dem die Komponenten des Lichtquellenmoduls 8, insbesondere der Laser 10 einkapselt sind.
Der Laserstrahl 11 wird vorzugsweise so kollimiert und so durch die Messkammer 2 geführt, dass der Laserstrahl 11 die laterale Innenseite der Messkammer 2 nicht beaufschlagt. Die Laserabsorption in der besagen Innenseite kann zu einem großen Hintergrund-/Versatzsignal führen. Der Laser 10 wird vorzugsweise innerhalb des Gehäuses 9 bzw. der TO-Dose 9 durch eine Mikrolinse kollimiert. Der daraus resultierende kleine Strahldurchmesser und die Single-Pass-Konfiguration (siehe unten) gewährleisten, dass nur ein minimaler Anteil des Laserlichts von der Innenseite der Messkammer 2 absorbiert wird, wodurch das Hintergrundsignal (Fenstersignal)
reduziert wird. Gleichzeitig ermöglicht der schmale Laserstrahl 11 einen geringen Durchmesser der Messkammer, was wiederum zu einer höheren Empfindlichkeit führt. Der gut kollimierte Laserstrahl 11 stellt zudem sicher, dass eine leichte Verzerrung der Geometrie der Messkammer 2 und eine mögliche Erosion der Innenoberfläche der Messkammer 2 aufgrund von Feuchtigkeits- und Temperatureinflüssen den Laserstrahlengang und damit die Empfindlichkeit und den Hintergrund nicht wesentlich verändern. Außerdem ist das Gehäuse 9 vorzugsweise hermetisch verschlossen, um den Laser 10 vor Umwelteinflüssen zu schützen.
Da die Kollimationsoptik in das Gehäuse 9 integriert ist, kann diese Optik so nah wie möglich an eine Laseremissionsfacette des Lasers 10 herangeführt werden, was wiederum eine kurze Brennweite und damit einen engen Strahldurchmesser ermöglicht. Vorzugsweise wird eine Kollimationsoptik in Form einer dioptrischen Kollimation mit einer Mikrolinse verwendet.
Vorzugsweise ist die Messkammer 2 als ein schlanker Zylinder (z.B. mit einer Länge von ~12 mm und einem Durchmesser von ~3 mm) ausgestaltet. Die Messkammer 2 kann jedoch auch konisch ausgebildet sein. Da das fotoakustische Signal mit dem umgekehrten Quadrat des Durchmessers der Messkammer 2 skaliert, wird der besagte Durchmesser der Messkammer 2 (senkrecht zur Längsachse x) idealerweise so klein wie möglich gemacht.
Bevorzugt ist die Messkammer 2 als Kavität eines Messkammerblocks 13 ausgebildet, der eine umlaufende Wandung der Messkammer 2 in Umfangsrichtung der Messkammer 2 bildet. Der Messkammerblock 13 kann einstückig, d.h., monolithisch ausgebildet sein, kann aber auch aus mehreren Komponenten bestehen.
Das Gehäuse 9 des Lichtquellenmoduls 8 ist über eine Dichtung 14, insbesondere in Form eines O-Rings, gegenüber der Messkammer 2 abgedichtet
Weiterhin ist das für den Laserstrahl durchgängige Fenster 5 über eine Dichtung 15 an die Messkammer 2 bzw. den Messkammerblock 13 angeschlossen. Das Fenster 5 ist zwischen dem Messkammerblock 13 bzw. der Messkammer 2 und einer vorzugsweise infrarotabsorbierenden Strahlenfalle (sogenannter beam dump) 16 angeordnet, die zum Absorbieren des Laserstrahls 11 nach einem Durchgang durch die Messkammer 2 und das Fenster 5 dient. Die Strahlenfalle 16 kann am Messkammerblock 13 festgelegt sein.
Mittels des für den Laserstrahl 11 transparenten Fensters 5, das vorzugsweise als ein CaF2-Fenster ausgebildet ist, und der Strahlenfalle 16, kann ein Single-Pass-Prozess
durchgeführt werden, bei dem der Laserstrahl 11 die Messkammer 2 durchquert und nach dem Verlassen der Messkammer 2 durch das Fenster 2 in der Strahlenfalle 16 absorbiert wird. Dies führt zu einer vorteilhaften Minimierung von Rückreflexion / - Streuung. Darüber hinaus erhöht eine Single-Pass-Konfiguration die Langzeitstabilität, da sie die Verzerrung des Strahlengangs (z. B. durch erodierende Spiegel) minimiert.
Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt insbesondere eine hohe Empfindlichkeit, einen geringen Hintergrund sowie eine schnelle Reaktionszeit.
Die mindestens eine laterale Öffnung 3 der Messkammer 2 ist vorzugsweise mit einer PTFE-Membran 4 abgedichtet, was die akustische Dichtheit verbessert und gleichzeitig eine schnelle Diffusion von Gas in die Messkammer 2 ermöglicht (Ansprechzeit tau63 < 3 s). Hinsichtlich der Entlüftung der Messkammer 2 über die Membran 4 der Messkammer 2 kann das Verhältnis der Fläche der Diffusionsöffnungen 3 zum Messvolumen 2 optimiert werden, um die Diffusionszeitkonstante des Luftaustausches zu minimieren, was die Reaktionszeit des Gassensors 1 vorteilhaft minimiert. Vorzugsweise sind Bohrungen bzw. die Öffnung(en) 3 für die Messkammerbelüftung so kurz wie möglich, um den Luftaustausch zu beschleunigen und das Totvolumen (d. h. das vom Laser 10 nicht beleuchtete Volumen) zu minimieren.
Ein fotoakustischer Gassensor 1 ist von Natur aus anfällig für akustische Störungen, insbesondere Körperschall (Vibrationen). Durch die Analyse anderer akustischer Frequenzkomponenten als der Lasermodulationsfrequenz kann das Auftreten von akustischen Hintergrundsignalen erkannt und die Messdaten entsprechend gekennzeichnet werden. Die Verwendung von zwei Mikrofonen 7 ermöglicht Konsistenzprüfungen der Mikrofone durch den Vergleich ihres Ausgangssignals und ihres Rauschpegels, so dass bei Bedarf ein Kompensationsalgorithmus eingesetzt werden kann. Außerdem kann die Diskrepanz zwischen den Mikrofonsignalen genutzt werden, um Drifts für Selbstdiagnosezwecke zu erkennen und den Benutzer vor einer verminderten Datenqualität zu warnen.
Besonders bevorzugt ist die Messkammer 2 mit zwei Mikrofonen 7, insbesondere MEMS-Mikrofonen 7, und einem Feuchte-Temperatur-Sensor (RHT) 17 über je einen Kanal 6 bzw. 17 (Fig. 2 zeigt nur einen Kanal 6) mit einem Durchmesser von jeweils vorzugsweise kleiner gleich 1 mm verbunden, wobei die Kanäle 6, 18 vorzugsweise senkrecht zur Längsachse x der Messkammer 2 verlaufen.
Das geringe Gesamtvolumen der Messkammer 2 führt zu einer vorteilhaft hohen Empfindlichkeit des Gassensors 1 , da das fotoakustische Signal umgekehrt proportional zum Messvolumen 2 ist. Außerdem ermöglicht das Vorhandensein von zwei Mikrofonen 7 zwei gleichzeitige, unabhängige Messungen, wodurch (nach Mittelung) das Signal-Rausch-Verhältnis des Signals erhöht wird.
Weiterhin weist der fotoakustische Gassensor 1 bevorzugt einen Schaltungsträger 19 auf. Bei dem Schaltungsträger 19 kann es sich um eine gedruckte Leiterplatte handeln, insbesondere in Form einer Semi-Flex-Leiterplatte, um ein kompaktes Design zu ermöglichen. Ein solcher Schaltungsträger 19 kann einen ersten Abschnitt 190 und einen zweiten Abschnitt 192 aufweisen, die über einen flexiblen Abschnitt 191 miteinander verbunden sind.
Wie insbesondere aus der Fig. 2 ersichtlich ist, ist der Messkammerblock 13 vorzugsweise auf einer ersten Seite 19a des Schaltungsträgers 19 angeordnet, insbesondere auf dem ersten Abschnitt 190. Das bzw. die Mikrofone 7 sind demgegenüber vorzugsweise auf einer zweiten Seite 19b des Schaltungsträgers 19 angeordnet (insbesondere ebenfalls auf dem ersten Abschnitt 190), wobei die zweite Seite 19b der ersten Seite 19a abgewandt ist. Das Gehäuse 9 des Lichtquellenmoduls 8 kann weiterhin mit dem zweiten Abschnitt 192 des Schaltungsträgers 19 elektrisch leitend verbunden sein, der über den flexiblen Abschnitt 191 mit dem ersten Abschnitt 190 des Schaltungsträgers verbunden ist.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das Lichtquellenmodul 8 ein Peltier-Element und einen Temperaturfühler (z.B. NTC) zur aktiven Regulierung der Lasertemperatur aufweist, so dass eine bestimmte Emissionswellenlänge effizient beibehalten werden kann. Das Peltier-Element ist zur Steuerung der Lasertemperatur vorzugsweise als thermoelektrischer Kühler (Thermoelectric Cooler kurz: TEC) ausgestaltet. Mit einem TEC kann die Emissionswellenlänge des Lasers 10 präzise eingestellt werden. Dies ermöglicht zum einen die Messung der Basislinie des Methansignals durch Abstimmung des Lasers 10 auf eine Methanresonanz (siehe Fig. 5) und zum anderen die Messung der Wasserkonzentration durch Abstimmung des Lasers 10 auf eine nahe Wasserresonanz (siehe auch Fig. 5). Zusammen mit der unabhängigen Feuchtemessung des RHT-Sensors 17 kann die Methanempfindlichkeit durch einen geeigneten Algorithmus in-situ rekalibriert werden.
Das fotoakustische Signal von Methan nimmt bei sehr geringer Wasserkonzentration ab, da Wassermoleküle ein wichtiger Bestandteil der fotoakustischen Signalkette sind:
CH4 im Gas in der Messkammer 2 absorbiert Photonen und wird zu einem Rotations- Vibrations-Zustand angeregt, effizienter T ransfer zu Rotations- ibrations-Zuständen von O2 in der Messkammer 2 (Zeitskala 30 ns),
Rotations-Vibrations-Zustand von O2 relaxiert effizient zum Grundzustand über H2O (Zeitskala 1 ps) oder CH4 (Zeitskala (1 ps); die Entspannung von Rotations- Vibrations-Zuständen von O2 in Abwesenheit von H2O ist sehr ineffizient (über N2 oder O2, Zeitskala 20 ms). Damit ein PA-Signal nennenswert ist, muss die Laser- Modulationsperiode im Vergleich zu den oben genannten Zeitskalen groß sein.
Dies ist daher bei niedrigen CH4-Konzentrationen bei niedrigen Temperaturen (z. B. im Winter) aufgrund des geringen Wasserdampfpartialdrucks besonders ausgeprägt. Durch die Wahl einer niedrigen Lasermodulationsfrequenz <330 Hz (Periode >3ms) kann dieses Problem entschärft werden, so dass hohe Empfindlichkeiten auch unter 0 °C möglich sind.
Besonders im Winter ist ein niedriger Stromverbrauch des Gassensors 1 vorteilhaft, da nur wenig Sonnenenergie zur Verfügung steht. Den größten Stromverbrauch weisen der Laser 10 und der TEC auf, die mehr als 80 % der Gesamtleistung verbrauchen, während der restliche Anteil auf die Steuerelektronik entfällt. Um die Leistungsaufnahme des TEC bei Umgebungstemperaturen <0 °C so gering wie möglich zu halten, wird bevorzugt die Einschaltdauer des Lasers 10 so gewählt, dass die Eigenerwärmung des Lasers 10 größtenteils ausreicht, um den Laser 10 auf die erforderliche Temperatur zu erhitzen.
Andererseits ist bei hohen Umgebungstemperaturen (>40 °C) die Eigenerwärmung des Lasers 10 bei diesem Schema möglicherweise zu groß, als dass der TEC den Laser noch auf seine Betriebstemperatur kühlen könnte. Hier ist zu betonen, dass der Grund dafür nicht ein Mangel an verfügbarer Leistung ist (wenn es draußen sehr heiß ist, wird das Solarpanel genug Leistung liefern), sondern wieviel abgeleitete Wärme der TEC pumpen kann. Um die abzuführende Wärmemenge zu verringern, kann die Einschaltdauer des Lasers reduziert werden ("low-heat-dissipation mode"). In diesem Fall wird die Wärmebelastung sowohl durch den Laser 10 als auch durch den TEC reduziert, was eine Kühlung auf die erforderliche Temperatur ermöglicht.
Schließlich zeigt Fig. 5 spektroskopische Merkmale von Methan und Wasser bei ~3,3 pm. Kommentiert sind die spektroskopischen Bereiche, in denen die
Methanabsorption erfasst wird, in denen die Basislinie bestimmt werden kann und in denen die Wasserabsorption gemessen werden kann.
Claims
1. Fotoakustischer Gassensor (1) zur Bestimmung eines Wertes, der das Vorhandensein oder die Konzentration einer Komponente in einem Gas anzeigt, aufweisend: eine Messkammer (2) zur Aufnahme des Gases, die eine Öffnung (3) aufweist, die durch eine gasdurchlässige Membran (4) verschlossen ist, damit das Gas durch die Öffnung (3) in die Messkammer (2) eintreten kann, wobei die Messkammer (2) an einem ersten Ende (2a) der Messkammer (2) durch ein Fenster (5) verschlossen ist, einen mit der Messkammer (2) verbundenen Kanal (6), ein Mikrofon (7), das den Kanal (6) auf einer Seite begrenzt, wobei das Mikrofon (7) über den Kanal (6) in akustischer Verbindung mit der Messkammer (2) steht, ein Lichtquellenmodul (8) mit einem hermetisch verschlossenem Gehäuse (9) und einem Laser (10), der in dem Gehäuse (9) angeordnet und so konfiguriert ist, dass er einen Laserstrahl (11) erzeugt, wobei das Lichtquellenmodul (8) weiterhin eine Kollimationsoptik aufweist, die in dem Gehäuse (9) angeordnet und so konfiguriert ist, dass sie den Laserstrahl (11) kollimiert, und wobei das Gehäuse (9) ein Modulfenster (12) aufweist, das die Messkammer (2) an einem dem ersten Ende (2a) gegenüberliegenden zweiten Ende (2b) der Messkammer (2) begrenzt und durch das der kollimierte Laserstrahl (11) in die Messkammer (2) einstrahlbar ist, und eine hinter dem Fenster (5) angeordnete Strahlenfalle (16) zum Absorbieren des Laserstrahls (11) nach einem Durchgang durch die Messkammer (2) und das Fenster (5).
2. Fotoakustischer Gassensor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (11) eine Wellenlänge im Bereich von 1 pm bis 10 pm aufweist.
3. Fotoakustischer Gassensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der fotoakustische Gassensor (1) eine Steuereinheit aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie den Laser (10) mit einer Frequenz im Bereich von 1 Hz bis 300 Hz moduliert.
4. Fotoakustischer Gassensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer (2) ein zylindrisches Volumen bildet.
Fotoakustischer Gassensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer (2) eine Länge im Bereich von 9 mm bis 15 mm aufweist und/oder einen Durchmesser in einem Bereich von 2,5 mm bis 3,5 mm. Fotoakustischer Gassensor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der kollimierte Laserstrahl (11) entlang einer Zylinderachse (x) des zylindrischen Volumens verläuft. Fotoakustischer Gassensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtwellenmodul (8) dazu konfiguriert ist, eine Temperatur des Lasers (10) auf einen Sollwert zu regeln. Fotoakustischer Gassensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtwellenmodul (8) zum Regeln der Temperatur des Lasers (10) eine Steuereinheit, eine Temperatursonde und ein Peltierelement aufweist. Fotoakustischer Gassensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer (2) in einem Messkammerblock (13) ausgebildet ist. Fotoakustischer Gassensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkammerblock (13) aus einem Metall gebildet ist. Fotoakustischer Gassensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall Aluminium ist. Fotoakustischer Gassensor nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das der Messkammerblock (13) zwischen dem Gehäuse (9) des Lichtquellenmoduls (8) und der Strahlenfalle (16) angeordnet ist. Fotoakustischer Gassensor nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (9) des Lichtquellenmoduls (8) am Messkammerblock (13) anliegt. Fotoakustischer Gassensor nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Fenster (5) in den Messkammerblock (13) eingelassen ist. Fotoakustischer Gassensor nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlenfalle (16) am Messkammerblock (13) festgelegt ist, wobei das Fenster (5) zwischen der Strahlenfalle (16) und dem Messkammerblock (13) angeordnet ist.
Fotoakustischer Gassensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der fotoakustische Gassensor (1) einen Schaltungsträger (19) aufweist. Fotoakustischer Gassensor nach einem der Ansprüche 9 bis 15 und nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkammerblock (13) auf einer ersten Seite (19a) des Schaltungsträgers (19) angeordnet ist. Fotoakustischer Gassensor nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrofon (7) auf einer zweiten Seite (19b) des Schaltungsträgers (19) angeordnet ist, die der ersten Seite (19a) abgewandt ist. Fotoakustischer Gassensor nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (6) in dem Messkammerblock (13) ausgebildet ist. Fotoakustischer Gassensor nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der fotoakustische Gassensor (1) einen mit der Messkammer (2) verbundenen weiteren Kanal aufweist. Fotoakustischer Gassensor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der fotoakustische Gassensor (1) ein weiteres Mikrofon (7) aufweist, das den weiteren Kanal auf einer Seite begrenzt, wobei das weitere Mikrofon (7) über den weiteren Kanal in akustischer Verbindung mit der Messkammer (2) steht. Fotoakustischer Gassensor nach den Ansprüchen 18 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Mikrofon (7) auf der zweiten Seite (19b) des Schaltungsträgers (19) angeordnet ist. Fotoakustischer Gassensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der fotoakustische Gassensor (1) einen Sensor (17) aufweist, der dazu konfiguriert ist, eine Temperatur und/oder eine relative Luftfeuchte zu messen, wobei der Sensor über einen weiteren Kanal (18) mit der Messkammer (2) kommuniziert.
*****
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE202022105660.9U DE202022105660U1 (de) | 2022-10-07 | 2022-10-07 | Fotoakustischer Gassensor, insbesondere zur Detektion von Methan |
| DE202022105660.9 | 2022-10-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2024074728A1 true WO2024074728A1 (de) | 2024-04-11 |
Family
ID=85174674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2023/077930 WO2024074728A1 (de) | 2022-10-07 | 2023-10-09 | Fotoakustischer Gassensor, insbesondere zur Detektion von Methan |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE202022105660U1 (de) |
| WO (1) | WO2024074728A1 (de) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116930091B (zh) * | 2023-09-14 | 2023-12-12 | 武汉理通微芬科技有限公司 | 基于非共振光声池的气体分析装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3938365A (en) | 1973-11-29 | 1976-02-17 | Massachusetts Institute Of Technology | Detecting trace gaseous species acoustically in response to radiation from an intense light source |
| EP0760474B1 (de) * | 1995-09-04 | 2004-05-12 | Siemens Building Technologies AG | Photoakustischer Gassensor und dessen Verwendung |
| US20060290944A1 (en) * | 2005-05-27 | 2006-12-28 | Board Of Regents Of The Nevada System Of Higher Education | Method and apparatus for photoacoustic measurements |
| EP3550286A1 (de) | 2019-04-17 | 2019-10-09 | Sensirion AG | Photo-akustische gassensorvorrichtung |
| EP4019960A1 (de) * | 2020-12-23 | 2022-06-29 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Gasmesszelle für einen photoakustischen sensor und verfahren zum erfassen einer eigenschaft eines probengases |
-
2022
- 2022-10-07 DE DE202022105660.9U patent/DE202022105660U1/de active Active
-
2023
- 2023-10-09 WO PCT/EP2023/077930 patent/WO2024074728A1/de unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3938365A (en) | 1973-11-29 | 1976-02-17 | Massachusetts Institute Of Technology | Detecting trace gaseous species acoustically in response to radiation from an intense light source |
| EP0760474B1 (de) * | 1995-09-04 | 2004-05-12 | Siemens Building Technologies AG | Photoakustischer Gassensor und dessen Verwendung |
| US20060290944A1 (en) * | 2005-05-27 | 2006-12-28 | Board Of Regents Of The Nevada System Of Higher Education | Method and apparatus for photoacoustic measurements |
| EP3550286A1 (de) | 2019-04-17 | 2019-10-09 | Sensirion AG | Photo-akustische gassensorvorrichtung |
| EP4019960A1 (de) * | 2020-12-23 | 2022-06-29 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Gasmesszelle für einen photoakustischen sensor und verfahren zum erfassen einer eigenschaft eines probengases |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| FATHY ALAA ET AL: "Direct Absorption and Photoacoustic Spectroscopy for Gas Sensing and Analysis: A Critical Review", LASER & PHOTONICS REVIEWS, vol. 16, no. 8, 10 May 2022 (2022-05-10), DE, XP093111500, ISSN: 1863-8880, Retrieved from the Internet <URL:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1002/lpor.202100556> DOI: 10.1002/lpor.202100556 * |
| MOSER H ET AL: "Cantilever-enhanced photoacoustic detection of hydrogen sulfide (H2S) using NIR telecom laser sources near 1.6 m", APPLIED PHYSICS B, SPRINGER BERLIN HEIDELBERG, BERLIN/HEIDELBERG, vol. 122, no. 4, 31 March 2016 (2016-03-31), pages 1 - 11, XP036000563, ISSN: 0946-2171, [retrieved on 20160331], DOI: 10.1007/S00340-016-6355-6 * |
| WANG FUPENG ET AL: "Techniques to enhance the photoacoustic signal for trace gas sensing: A review", SENSORS AND ACTUATORS A: PHYSICAL, ELSEVIER BV, NL, vol. 345, 9 August 2022 (2022-08-09), XP087166251, ISSN: 0924-4247, [retrieved on 20220809], DOI: 10.1016/J.SNA.2022.113807 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE202022105660U1 (de) | 2023-01-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE602004000374T2 (de) | Gasdetektionsverfahren und gasdetektoreinrichtung | |
| DE69933193T2 (de) | Integrierter optischer Sensor und Verfahren zum integrierten optischen Nachweis einer Substanz | |
| DE10063151B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Analyse der qualitativen und/oder quantitativen Zusammensetzung von Fluiden | |
| DE69636862T2 (de) | Vorrichtung zur Messung von Raman-Streulicht | |
| WO2000073768A2 (de) | Gassensoranordnung | |
| EP0855592B1 (de) | Optoakustischer Gassensor | |
| WO2024074728A1 (de) | Fotoakustischer Gassensor, insbesondere zur Detektion von Methan | |
| Holthoff et al. | Development of a MEMS-scale photoacoustic chemical sensor using a quantum cascade laser | |
| EP2520924A1 (de) | Verfahren und Messanordnung zur Verbesserung der Signalauflösung bei der Gasabsorptionsspektroskopie | |
| EP3401666A1 (de) | Gasmesssystem | |
| DE19608604C2 (de) | Gasanalysator und Meßküvette zur Verwendung in einem Gasanalysator | |
| DE2537237A1 (de) | Laserabsorptionsspektrometer und verfahren der laserabsorptionsspektroskopie | |
| WO1995032416A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur bestimmung eines analyten in einer biologischen probe | |
| DE112012000164T5 (de) | Lichtquellenvorrichtung, Analysevorrichtung und Verfahren zur Lichterzeugung | |
| DE4446723C2 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Messung der Konzentration eines Gases | |
| DE19632867A1 (de) | Meßkopf für die photoakustische Spektroskopie | |
| EP3372988B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum messen einer stoffkonzentration in einem gasförmigen medium mittels absorptionsspektroskopie | |
| DE4429582A1 (de) | Strahlungsquelle für ein Meßsystem | |
| DE102017130988B4 (de) | Vorrichtungen und verfahren zur nutzung des photoakustischen effekts | |
| EP1063518B1 (de) | Vorrichtung zur Analyse einer Gasprobe mittels Infrarot-Absorption | |
| WO2014173836A1 (de) | Photolumineszenzmessvorrichtung und verfahren zur schnellen bestimmung der absoluten lumineszenzintensität | |
| DE102020120593A1 (de) | Inline-Kompaktmessgerät | |
| DE102021100321A1 (de) | SPR-Sensoreinheit und Verfahren zur Bestimmung des Brechungsindex eines Proben-mediums sowie Messeinrichtung zur Erfassung der Dichte eines Messmediums | |
| AT525495B1 (de) | Ausgleichsdetektion mit ICAPS innerhalb einer optischen Kavität | |
| WO2004008113A1 (de) | Absorptionsspektrometer und entsprechendes messverfahren |