Messinstrumente AG Hoor

UMAQS

(University of Mainz Airborne QCL Spectrometer)

Für die simultane Messung der SpurengaseUMAQS_sm Lachgas (N2O) und Kohlenmonoxid (CO) wird das Quantenkas-kadenlaser-Spektrometer UMAQS verwendet. Es basiert auf dem Quantum Cascade Laser Mini Monitor der Firma Aerodyne Research Inc., der eine astigmatische Multireflexionszelle des Typs Herriot mit einem optischen Weg von 76 m enthält. Bei diesem Instrument kommt die direkte Absorptionsspektroskopie zur Anwendung.  Für den Einsatz im Flugzeug wird die Messzelle auf einen Druck von ca 70 mbar geregelt. Um Instrumentendrifts korrigieren zu können, wurde die Möglichekeit einer in-situ Kalibration integriert. Mit einer Auflösung von 1 Hz, die durch die Austauschzeit der Zelle limitert ist, ist UMAQS in der Lage atmosphärische Konzentrationen von N2O mit einem Rauschen von 0,08 ppbv (2σ) und einer Reproduzierbarkeit von 0,2 ppbv (2σ) und von CO mit einem Rauschen von 0,38 ppbv (2σ) und einer Reproduzierbarkeit von 0,7 ppbv (2σ) zu messen.

 

 

QUALITAS

(QUAntum cascade Laser Instrument for mid-infra-red Trace gas Absorption Spectroscopy)

Das Quantenkaskadenlaser-Spektrometer QUALITAS_smQUALITAS ist eine Entwicklung des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz und wird für die Messung von Kohlenmonoxid (CO) und Lachgas (N2O) eingesetzt. Die astigmatische Multireflexionszelle des Typs Herriot erlaubt einen optischen Weg von 36 m, indem der Laserstrahl die auf 50 mbar druckgeregelte Zelle 91 mal passiert. Das Messprinzip basiert auf der 2f-Spektroskopie, bei der die zweite Ableitung des Absorptionssignals für die Analyse der Spurengaskonzentrationen verwendet wird. Mit der Möglichkeit von in-situ-Kalibrationen wird mit dem Spektrometer ein Rauschen von 0,8% und einer Reproduzierbarkeit von 1,95% bei atmosphärischen Konzentrationen erreicht. Eine Stärke des Spektrometers ist die kompakte Bauweise mit einer Höhe von 10 HE (HE: Höheneinheit, 1 HE = 44,45 mm) bei einer Tiefe von 345 mm. Das Gesamtgewicht von 35 kg (ohne Pumpe) und der Leistungsaufnahme von ca 50 Watt machen es ideal für den Einsatz auf kleinen Flugzeugen.

 

 

FABLE

(Fast Aircraft-Borne Licor Experiment)

FABLE ist ein Instrument für die Messung von OLYMPUS DIGITAL CAMERAKohlen-dioxid (CO2) und Wasserdampf (H2O). Die zentrale Analyseeinheit besteht aus einem kommerziellen NDIR (Non Dispersive Infrared) CO2/H2O-Analysator vom Typ LI-6262 der Firma LI-COR Biosciences. Die Konzen-trationen von CO2 und H2O werden mittels differentieller breitbandiger Infrarotabsorptionsspektroskopie bestimmt. Dazu werden zwei identische Gaszellen verwendet, wobei die Referenzzelle dauerhaft mit bekanntem Referenzgas und die Messzelle mit dem zu untersuchenden Gas durchströmt wird. Für die speziellen Bedingungen beim Einsatz auf Flugzeugen wurde mit zusätzlichen Kompo-nenten eine Druck- und Temperaturstabilisierung des Instrumentes realisiert sowie die Möglichkeit der in-situ-Kalibrationen integriert. Das typische Rauschlevel von FABLE liegt bei atmosphärischen CO2 Konzentrationen bei 0,055ppmv (1σ) bei einer Reproduzierbarkeit der Kalibrationen von 0,3 ppmv (1σ).

 

LI-7200

Das LI-7200 ist ein kommerzieller hochpräziserLI7200 nicht dispersiver CO2/H2O-Analysator der Firma LI-COR Biosciences. Den Kern des LI-7200 bildet eine einzige Messzelle, was einen sehr kompakten Aufbau erlaubt. Das Instrument ermöglicht hochaufgelöste Messungen bis zu 20 Hz. Im Betrieb wird die von der Infrarotquelle emittierte Strahlung über ein Filterrad und eine fokussierende Linse durch die Messzelle und schließlich auf den Detektor geleitet. Durch verschiedene Durchlasswellenlängen des Filters wird Licht mit einer Frequenz von 9000 Umdrehungen pro Minute in einem Bereich, in dem CO2 und H2O nicht absorbieren, durchgelassen (Referenzsignal) und in einem Bereich, in dem die beiden Moleküle Absorptionsbanden haben. (Messsignal). Aus diesen Rohsignalen wir dann das Mischungsverhältnis berechnet. Das LI-7200 wurde noch für den Flugzeugeinsatz modifiziert und dafür eine Flussregelung sowie in-situ-Kalibrationen integriert. Mit einer Leistungsaufnahme von 30W im Betrieb (ohne Pumpe) und einem Gesamtgewicht von 13 kg (ohne Pumpe) ermöglicht es CO2-Messungen mit einem Rauschband von 0,015 ppmv (1σ) und einer Reproduzierbarkeit von 0,15 ppmv (1σ).