Echelle-Spektrometer für die Umweltanalytik

Forschungsprojekt gestartet

© Fraunhofer IOF
Erster Prototyp eines streulichtarmen Echelle-Gitters in Silizium.

Im Bereich der Wasser- und Umweltanalytik kommen routinemäßig Verfahren wie die Atomspektroskopie zum Einsatz, mit der u. a. toxische Metallbelastungen kontrolliert werden. Ein hoher Probendurchsatz bei niedrigsten Nachweisgrenzen ist dabei nach wie vor eine Herausforderung.

Hierfür geeignete moderne Spektrometer arbeiten im Bereich des Vakuum-Ultravioletts bis hin zum nahen Infrarot mit einer Wellenlängen-Auflösung von wenigen Picometern. Am Markt verfügbare plasma-basierte optische Emissionsspektrometer messen diesen Bereich simultan oder in schnellen Schritten in wenigen Minuten. Die »Continuum Source Atomabsorptions-Spektroskopie« (CSAAS) kann hiermit nicht nur Schritt halten, sondern auch die Einsatzmöglichkeiten deutlich erweitern. Mehrere Forschungsgruppen haben bereits simultan messende CSAAS gezeigt. Eine besondere Herausforderung besteht hierbei in der Herstellung von großen, streulichtreduzierten Echelle-Gittern.

Im Rahmen des gemeinsamen Verbundvorhabens »Echelle-Gitter iF«, welches zusammen mit der Analytik Jena AG, der Codion Optics GmbH und der Carl Zeiss Spectroscopy GmbH durchgeführt wird, realisiert das Fraunhofer IOF die Entwicklung eines solchen streulichtarmen Echelle-Gitters mithilfe lithographischer Strukturierung in Kombination mit nasschemischen Ätzprozessen.

Der verfolgte Ansatz basiert zunächst auf der Definition der Gitterperiode mittels hochauflösender Elektronenstrahllithographie. Die Nutzung dieses Verfahrens ist für die Gitterherstellung eher ungewöhnlich, verspricht jedoch besondere Vorteile hinsichtlich der erreichten Strukturauflösung und -genauigkeit.
 

Förderung

Das Forschungsprojekt startete offiziell am 19.3.2019 mit einer Laufzeit von 3 Jahren, wird vom Freistaat Thüringen unter der Nummer 2018 FE 9085 gefördert und durch Mittel der Europäischen Union im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE-OP 2014-2020) kofinanziert.