Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS präsentiert auf der Photonics West ein Nahinfrarot-Spektrometer, mit dessen Hilfe gasförmige, flüssige und feste Stoffe vor Ort am Untersuchungsobjekt ohne zusätzliche Probenentnahme und Labormessungen analysiert werden können. Das System ist kleiner als ein Stück Würfelzucker und kann somit in nahezu jedes mobile Endgerät und jeden Prozessautomaten integriert werden.

Beim Gitterspektrometer des Fraunhofer IPMS wird die Strahlung durch Beugung und Interferenz an einem optischen Gitter aufgespalten. Das Spektrometer verwendet ein spezielles zeitdiskretes Messprinzip, welches es ermöglicht, ein Spektrum mit einem einzelnen hochempfindlichen Detektor nur durch die Drehbewegung des integrierten MEMS-Gitters zu scannen.

Zentrales Element des Spektrometers ist ein am Fraunhofer IPMS entwickeltes nur (9,5 × 5,3 × 0,5) mm³ messendes Mikro-Elektro- Mechanisches System (MEMS). Diesen MEMS-Scanner, die einzelnen Gitter und optischen Spalte fertigen die Wissenschaftler direkt auf Siliziumwafern. Die Wafer mit den integrierten Bauteilen werden mit den ebenfalls auf großen Substraten gefertigten optischen Komponenten aufeinandergestapelt, justiert und fixiert und dann zu den einzelnen Spektrometern vereinzelt. Die Wissenschaftler müssen also nicht wie bei konventionellen Spektrometern Spiegel, Spalte, Gitter und Detektor Stück für Stück ausrichten, sondern lediglich die jeweiligen Substratverbünde. Der Vorteil: Eine enorme Reduzierung der Herstellungskosten. Zudem sind MEMS-Strukturen deutlich robuster als klassisch in Feinmechanik gefertigte Bauelemente.

Heinrich Grüger, verantwortlicher Geschäftsfeldleiter am Fraunhofer IPMS, schätzt, dass bis zur Markteinführung noch drei bis fünf Jahre vergehen werden. Jedoch wird ein erstes vollfunktionsfähiges Muster dieses Mini-Spektrometers auf der Photonics West vorgestellt. Das System, das am Beispiel der Erkennung unterschiedlicher Kunststoffe demonstriert wird, erlaubt Messungen im Wellenlängenbereich von 950 bis 1900 nm bei einer spektralen Auflösung von 10 nm. Damit ist die Technologie für die Analyse unterschiedlichster organischer Verbindungen und vielfältige Anwendungen wie zum Beispiel tragbare Messgeräte für die Nahrungsmittelindustrie, mobile medizintechnische und pharmakologische Analysegeräte, industrielle in situ-Qualitätstests oder Frühwarn- und Überwachungssysteme in Sicherheitsanwendungen und Gebäudemanagement interessant.

Das Fraunhofer IPMS ist am Stand 4323 zu finden.