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15.06.2024

30.04.2019

Bessere Standards für optische Spektrometer

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Wie leistungsfähig ist zum Beispiel eine Energiesparlampe? Um das zu beantworten, arbeiten Wissenschaftler mit optischen Spektrometern. Denn dadurch lassen sich Lichtquellen und Materialen analysieren und charakterisieren.

Doch damit das funktioniert, ist eines ganz wichtig: ein Standard. Dieser ermöglicht es, Messdaten miteinander zu vergleichen. Den zu entwickeln hat sich Patrick Pues am Fachbereich Chemieingenieurwesen der FH Münster zur Aufgabe gemacht.

"Bislang verwenden wir Pulver, von dem wir alle Eigenschaften kennen, und mit ihm gleichen wir die Einstellungen all unserer Spektrometer ab", sagt Pues. "Doch das hat jede Menge Nachteile. Das Pulver ist beispielsweise schwierig zu reinigen und das Streuverhalten ändert sich schnell. Sobald das passiert, können wir Daten nicht mehr miteinander vergleichen."

Das sei aber insbesondere dann wichtig, wenn mehrere Arbeitsgruppen an einem gemeinsamen Projekt arbeiten - wie es in den Forschungsgruppen von Prof. Dr. Thomas Jüstel nahezu Alltag ist. Deshalb setzt Pues auf Einkristalle. "Die sind sehr kompakt im Vergleich zum Pulver, sie haben nahezu identische Oberflächen, und ihr Streuverhalten ist konstant." Einkristalle sorgen also für genau den Standard, nach dem Pues sucht. Der Nachteil: Einkristalle sind deutlich schwieriger herzustellen. Deshalb arbeitet Pues mit einem Industriepartner zusammen - der FEE GmbH in Idar-Oberstein, einer Abteilung von Elektro-Optics Technology (EOT).

"FEE stellt die Einkristalle her und ich untersuche ihre Leistungsfähigkeit", sagt Pues. Dazu zählt zum Beispiel, wie sehr der Einkristall Temperaturschwankungen aushält. "Ein Leuchtstoffpulver verliert mit steigender Temperatur an Leuchtintensität. Beim Einkristall passiert das bei einer deutlich höheren Temperatur und das ist wichtig. Denn er wird zum Beispiel auch in hochleistungsfähigen LEDs eingesetzt. Die würden weniger stark leuchten, sobald sich die Temperatur ändert - und das geht natürlich nicht. Auch für unsere Messdaten hätte das unschöne Konsequenzen."

Seit rund einem Jahr läuft das Projekt, das das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert. Und schon jetzt ist klar, dass Einkristalle viel Potenzial für optische Spektrometer haben. "Sie sind besser geeignet im Vergleich zum Pulver, weil sie für optimale Vergleichbarkeit sorgen. Auch bei temperaturabhängigen Messungen zeigen sich Vorteile, soviel kann ich inzwischen sagen", erklärt Pues.

Noch bis Sommer 2021 forscht er an dem Thema, um danach seine Promotion zu beenden. "Ich habe schon in meiner Masterarbeit mit Einkristallen gearbeitet. Das FEE ist ein idealer Partner, das Thema von hoher Relevanz und lässt Raum für Kreativität - da lag es für mich einfach nahe, zu promovieren."

Quelle: Fachhochschule Münster