Planar-integriertes Mikrosystem aus Hohlkathoden-Plasmagenerator und optischem Kollektor für die spektroskopische Gasanalytik

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Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist die Realisierung und prozesstechnische Optimierung von Mikrosystemen zur physikalisch-chemischen Gasanalyse mittels Plasma-Emissionsspektroskopie. Auf einer gemeinsamen auf dem planaren Integrationskonzept basierenden mikrosystemtechnischen Plattform sollen, wie in Abb. 4 schematisch skizziert, ein Mikro-Hohlkathoden-Plasmagenerator und eine Kollektoroptik integriert werden. Letztere hat die Aufgabe, das zu analysierende Licht in ein Bündel von Fasern einzukoppeln und einem Spektrometer zuzuführen. Durch die Verwendung mehrerer Fasern und eine Formanpassung des kohärenten Bündels an den Eintrittsspalt des Spektrometers lässt sich dabei die energetische Effizienz stark verbessern. Das Plasmagenerator-Kollektor-Modul soll mit einer Kombination aus spanabhebenden und auf Planartechnologien basierenden Verfahren hergestellt werden. Die Anregung der Plasmaentladung soll materialschonend mit Wechselspannung im RF-Bereich erfolgen. Es ist vorgesehen, einen speziell angepassten geregelten Hochfrequenzverstärker zu konstruieren, der die Gasentladung bestmöglich elektrisch stabilisiert, so dass das Rauschen minimiert und die chemisch-analytische Nachweisempfindlichkeit optimiert wird. In verschiedenen Experimenten soll das Mikrosystem plasma-physikalisch charakterisiert, spektroskopisch kalibriert und für chemisch-analytische Testmessungen eingesetzt werden.