Erlangen 2018 – wissenschaftliches Programm

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UP: Fachverband Umweltphysik

UP 5: Atmosphere - trace gases, aerosols; Methods -measurement techniques

UP 5.8: Vortrag

Montag, 5. März 2018, 17:00–17:15, G 1.011

Quartz Enhanced Photoacoustic Spectroscopy (QEPAS): Ein neuer Weg für die Messung von NO2 und SO2 mit kompakten Instrumenten? — Alexander Engeln, Jan-Lukas Tirpitz, •Jonas Kuhn, Nicole Bobrowski und Ulrich Platt — Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik, Heidelberg, Deutschland

Für das Verständnis vieler Prozesse, wie etwa vulkanischer Entgasung oder der Stickoxid (NO2) Emission von Fahrzeugen sind kompakte und preiswerte Messinstrumente, insbesondere für Schwefeldioxid (SO2) und (NO2), sehr nützlich. Trotz ihrer geläufigen Verwendung sind in-situ Messgeräte häufig unhandlich, teuer oder zeigen Querempfindlichkeiten. Mit QEPAS stellen wir ein alternatives Verfahren vor, welches auf photoakustischer Spektroskopie unter Verwendung eines Stimmgabel-Schwingquarzes mit 32,8 kHz Resonanzfrequenz (wie er in Quarzuhren verwendet wird) basiert. Neben dem kompakten Aufbau (möglicherweise weniger als 100 cm3 Volumen) sind die Signalverstärkung durch die hohe Güte (ca. 10000) der Mikro-Stimmgabel und die geringen Kosten der Komponenten von großem Vorteil. An einem QEPAS-Laboraufbau für NO2 und SO2 wurden LEDs (285 nm bzw. 457 nm) und ein Halbleiter-Laser (439 nm) als Lichtquellen untersucht. Das Stimmgabelsignal wurde mittels Lock-In-Verstärker registriert. Während mit den LEDs bisher keine ausreichende Messempfindlichkeit erreicht wurde, konnte mit dem Laser (5 mW) eine Messgrenze von ca. 1 ppm für NO2 erreicht werden. Weitere Verbesserung z.B. durch Erhöhung der Laserleistung (prinzipiell sind > 1000mW möglich) oder akustische Resonatoren werden diskutiert.