NIR-Spektroskopie : Entwicklung eines miniaturisierten MOEMSSpektrometer für den Einsatz im NIR-Bereich

Abstract:
Anwendungsgebiete in der Nah-Infrarot (NIR)-Spektroskopie sind zahlreich und erstrecken sich von chemischen Laboranalysen über chemische Untersuchungen der Molekülstruktur von Polymeren, Gasanalysen, bis hin zu Textil- und Fruchtreifeuntersuchungen. Das hier vorgestellte miniaturierte NIR-Spektrometer basiert auf einem resonant schwingenden und auf seiner Oberfläche strukturierten Mikrospiegel, ist 120 x 80 x 80 mm³ groß und erreicht Auflösungen von 10 nm im Wellenlängenbereich von 1100 nm – 1900 nm. Durch den Einsatz des diffraktiven MOEMS-Spiegels benötigt das System nur eine Photodiode zur Aufnahme eines gesamten Spektrums. Dies reduziert die Kosten des Systems einerseits und führt andererseits dazu, dass die Auflösung des Systems nun nicht mehr von der Anzahl der Dioden im Detektor abhängt. Da das aufgenommene spektrale Signal aber nun zeitabhängig ist, stellt es erhebliche Anforderungen an die physikalischen Eigenschaften des Chips und die Ansteuerungs- und Auswerteelektronik. Aus diesem Grund wurde die gesamte zur Messung benötigte Elektronik in das Gerät integriert. In dieser Veröffentlichung wird sowohl das System, als auch die relevanten Eigenschaften des MOEMS-Spiegels und der Elektronik vorgestellt.