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September 25, 2009
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September 25, 2009
Abstract
Die Anwendung von Lasern in der industriellen Gasanalyse erfordert kostengünstige, kompakte und robuste Strahlungsquellen mit gleichzeitig hervorragenden spektralen Eigenschaften. In diesem Beitrag werden solche Systeme auf der Basis von NIR-Laserdioden in Littrow und Littman Konfigurationen beschrieben. Die Abstimmeinheiten wurden mit Festkörpergelenkanordnungen und mit neuartigen halbmonolithischen Aufbauten realisiert.
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September 25, 2009
Abstract
Fabry-Perot (FP)-Laserdioden sind kompakte, zuverlässige und kostengünstige Laserlichtquellen für eine Reihe von Anwendungsgebieten in Wissenschaft und Technik [1]. Jedoch sind die Emissionseigenschaften bei FP-Laserdioden nicht ideal, insbesondere ist die Durchstimmbarkeit der Wellenlänge sowie die Seitenmodenunterdrückung meist zu gering. Weit bessere Emissionseigenschaften zeigen distributed feedback (DFB)-Diodenlaser, die jedoch wegen der höheren Kosten und der - im Vergleich zu FP-Laserdioden in externen Resonatoren - geringen Durchstimmbarkeit und Leistung für technische Anwendungen häufig nicht in Frage kommen. Entspiegelte FP-Laserdioden in externen Resonatoren können mit ihrem großen Durchstimmbereich, schmaler Linienbreite und hoher Leistung eine Alternative darstellen.
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September 25, 2009
Abstract
Zwei verschiedene, auf externen Glasfaserkavitäten beruhende Halbleiterlasersysteme werden vorgestellt. Das erste, auf Selbstinjektion basierend, erlaubt die Erzeugung von kurzen (20 ps) Laserpulsen, deren Emissionswellenlänge schnell (bis in den MHz-Bereich) umgeschaltet werden kann. Detaillierte Untersuchungen zum Umschaltverhalten werden beschrieben. Das zweite Halbleiterlasersystem ist ein modensprungfrei abstimmbares cw-Lasersystem. Durch ein neuartiges Konzept kann durch Änderung nur eines (elektrisch zu kontrollierenden) Parameters modensprungfreies Durchstimmen erreicht werden. Anwendungen in der Gasanalyse werden mit beiden Systemen demonstriert.
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September 25, 2009
Abstract
Es wird über die Einsatzmöglichkeiten breitbandiger THz-Strahlung in der Gasanalyse berichtet. Die breitbandige THz-Strahlung mit Mittenfrequenzen um 1 THz und Bandbreiten bis zu 3 THz wird mit Hilfe ultrakurzer Lichtimpulse eines diodenlasergepumpten modengekoppelten Cr:LiSAF-Lasers und schneller photoleitender Schalter erzeugt. Am Beispiel von CO, NO, HCl und NH3 werden Nachweisgrenzen, Querempfindlichkeiten und die Möglichkeit zur on-line-Messung untersucht und diskutiert.
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September 25, 2009
Abstract
Es wird ein auf dem Prinzip der Ramanspektroskopie beruhendes Messsystem zur Konzentrations-bestimmung grundlegend hinsichtlich seiner Nutzbarkeit in der Gasanalyse untersucht. Das Detektorsystem nutzt kommerziell erhältliche Lasersysteme im sichtbaren bis zum nahinfraroten Bereich. Eingesetzt wurden sowohl ein diodenlasergepumpter Festkörperlaser als auch ein Diodenlasersystem. Die Nutzung der Ramanspektroskopie ermöglicht bei einer frei wählbaren Einstrahlfrequenz die simultane Registrierung der verschiedenen im Probenvolumen vorliegenden Moleküle und ist somit messtechnisch nicht auf einzelne Moleküle beschränkt. Als Nutzungsmöglichkeit dieser Technik wird die präzise Analyse von Verbrennungsgasen zur Heizwertbestimmung vorgestellt. Auch die Analyse von Anästhesiegasen erscheint möglich.
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September 25, 2009
Abstract
Ein NIR-Diodenlaser-gestütztes Absorptionsspektrometer zum simultanen In-situ - Nachweis mehrerer Spezies und der Temperatur und die erstmalige simultane In-situ - Erfassung aller Majoritätsspezies und der Temperatur im Brennraum eines industriellen Verbrennungsprozesses wird beschrieben. Haupteinsatzzweck des Gerätes ist die aktive Kontrolle chemischer Prozesse oder z.B. die Überwachung der schnellen Lastwechsel in Verbrennungsanlagen. Im Spektrometer werden insgesamt drei Diodenlaser bei 760nm, 812nm und 1,65µm eingesetzt um O 2 , H 2 O, CH 4 und CO 2 innerhalb des gleichen Messvolumens zu erfassen. Die Temperatur wird simultan aus dem Mehrlinienspektrum von Wasser bei 812 nm bestimmt. Um die starken Deformationen der Kesselwände zu korrigieren, wurde zusätzlich ein in-situ -taugliches System zur automatischen Nachführung und Stabilisierung der Laserstrahllage entwickelt und erfolgreich eingesetzt. Mit diesem Spektrometer gelang es, einen kompletten An- und Abfahrvorgang eines 1000- MW th -Gaskraftwerkes mit einem Brennraumdurchmesser von 10m zu überwachen. Die Zeitauflösung betrug dabei 1,6s, die kleinste nachweisbare molekulare Absorption lag im Bereich von 10 –4 bis 10 –3 optische Dichte. Methan, das für die schnelle Erfassung von Zündverzögerungen entscheidend ist, konnte unter Verbrennungsbedingungen mit einer Nachweisgrenze unter 100 ppmV und einem dynamischen Bereich von mehr als zwei Größenordnungen nachgewiesen werden.
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September 25, 2009
Abstract
Es wird eine Streckenmesssystem (Open-Path-Messsystem) zur selektiven Erfassung toxischer und explosiver Gase auf Basis der Laserdioden-Spektroskopie im nahinfraroten Spektralbereich vorgestellt. Exemplarisch wird die Entwicklung eines Funktionsmusters für den Nachweis von Schwefelwasserstoff auf einer Wegstrecke von 20–100 Metern beschrieben. Schwerpunkt bei den experimentellen Untersuchungen war neben der Lösung von grundsätzlichen Fragestellungen im Labor die Charakterisierung eines industriell verwendbaren Systems, das selbst bei stark schwankenden äußeren Witterungsverhältnissen verlässliche Messwerte liefert.
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September 25, 2009
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