{"id":9320,"date":"2021-04-15T07:00:29","date_gmt":"2021-04-15T05:00:29","guid":{"rendered":"https:\/\/fmd-insight.de\/?p=9320"},"modified":"2024-12-11T12:22:05","modified_gmt":"2024-12-11T11:22:05","slug":"thz-terahertz-frequenzbereichsspektroskopie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/news\/interviews\/thz-terahertz-frequenzbereichsspektroskopie\/","title":{"rendered":"Systemarchitektur f\u00fcr THz-Frequenzbereichsspektroskopie<\/strong> | \u00dcber Anwendungspotenziale der Terahertz-Sensorik"},"content":{"rendered":"\n
©<\/span>Adobe Stock | Vitte Yevhen <\/div><\/div><\/div>\n
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Im Interview: Dr. Lars Liebermeister vom Fraunhofer HHI<\/strong><\/p>\n<\/div><\/div><\/div> \n <\/div>\n\n \n <\/div>\n\n\n

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Terahertz-Sensorik<\/strong> bietet ein gro\u00dfes Anwendungspotenzial im Bereich der industriellen Qualit\u00e4ts\u00fcberwachung<\/strong>. Dabei ist die Komplexit\u00e4t aktueller Messsysteme und der damit verbundene hohe Systempreis eine gro\u00dfe Herausforderung. Hier ist die THz-Frequenzbereichsspektroskopie<\/strong> eine sehr attraktive Alternative zur etablierten Zeitbereichsspektroskopie, da sie sich einfacher realisieren l\u00e4sst und robuster ist. Dr. Lars Liebermeister vom Fraunhofer HHI<\/a> forscht in diesem Bereich und gibt Einblicke in seine Arbeit und verbesserte Systemarchitekturen.<\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n \n <\/div>\n\n\n

Dr. Liebermeister, Qualit\u00e4ts\u00fcberwachung zum kleinen Preis klingt sehr vielversprechend, wie kam Ihr Team auf die Idee f\u00fcr dieses Projekt?<\/p>\n<\/div>

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In der Qualit\u00e4ts\u00fcberwachung gibt es viele n\u00fctzliche Anwendungen f\u00fcr THz-Sensorik. Die aktuelle Technologie l\u00f6st viele Messaufgaben, die bisher von keinem anderen Verfahren erf\u00fcllt werden konnten, aber der hohe Preis hat viele weiterf\u00fchrende Projekte verhindert. Vor diesem Hintergrund verfolgt das Fraunhofer HHI zwei unterschiedliche Konzepte: Die weitverbreitete THz-Zeitbereichsspektroskopie (TDS) und die eher nischenhafte THz-Frequenzbereichsspektroskopie (FDS). TDS dient gemeinhin als Arbeitstier, ihr Aufbau ist aber aufwendig und daher entsprechend kostspielig. FDS zeichnet sich durch eine niedrigere Messgeschwindigkeit aus. Diese Technologie kommt bisher in Nischen wie der Gasanalytik zum Einsatz. Sie hat den Vorteil, robuster und einfacher im Aufbau zu sein und wird sich in Zukunft sogar auf einem einzelnen photonisch-integrierten Chip realisieren lassen. Ich habe intensiv an FDS gearbeitet und konnte dabei eine alternative, vereinfachende Systemarchitektur entwickeln. Im Ergebnis ist ein neues FDS-System entstanden, das um zwei Gr\u00f6\u00dfenordnungen schneller ist als bisherige FDS-Systeme und damit in vielen Anwendungsbereichen konkurrenzf\u00e4hig zur TDS wird. Dar\u00fcber hinaus konnten Material- und Aufbauaufwand weiter reduziert werden. Meinen neuen Ansatz habe ich erfolgreich im Labor demonstriert.<\/p>\n<\/div>

Und wie kann sich ein Laie die Funktionsweise der Technologie vorstellen?<\/p>\n<\/div>

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Aus zwei optischen Wellen (Laser) wird in einem speziellen nicht-linearen Bauteil, einem sogenannten Photomischer, eine elektromagnetische Welle mit der Differenzfrequenz der beiden optischen Wellen generiert. Auf diese Art und Weise lassen sich Frequenzen erzeugen, bei denen keiner der Laser selbst arbeiten kann. Nun l\u00e4sst man diese THz-Welle an einem Probek\u00f6rper reflektieren und leitet die Reflexion an einen zweiten Photomischer weiter. Wird dieser zus\u00e4tzlich mit den gleichen beiden optischen Wellen gef\u00fcttert, kann man ein Messsignal abgreifen. Dieses Signal gibt Aufschluss dar\u00fcber, wie die Probe die THz-Welle ver\u00e4ndert hat \u2013 sowohl in ihrer Amplitude als auch in ihrer Phasenlage. Durch kontinuierliches Ver\u00e4ndern der Frequenz einer der optischen Wellen l\u00e4sst sich die THz-Welle wiederum selbst in ihrer Frequenz durchstimmen und somit ein breites Reflexionsspektrum eines Probek\u00f6rpers erfassen.<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n

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©<\/span>Fraunhofer HHI<\/div><\/div>\n<\/div><\/div>\n

Welche Vorteile ergeben sich daraus?<\/strong><\/p>\n

THz-Frequenzen sind ungef\u00e4hrlich und bieten bei vielen Materialien (wie Kunststoff oder Keramik) einen einzigartigen Kompromiss aus Eindringtiefe und r\u00e4umlicher Aufl\u00f6sung. Dies erlaubt die ber\u00fchrungsfreie Messung von Wand-Beschichtungsdicken, wobei mehrere Lagen einzeln aufgel\u00f6st werden k\u00f6nnen. Ein einfaches Beispiel ist die Bestimmung der Dicke einer Plastikfolie. Diese kann eine Dicke von mehreren 10 \u00b5m haben. Mit unserem System k\u00f6nnen wir innerhalb von wenigen Millisekunden die THz-Reflexionseigenschaften breitbandig erfassen. Von Amplitudenver\u00e4nderungen bei bestimmten Frequenzen l\u00e4sst sich dann eindeutig auf die Foliendicke r\u00fcckschlie\u00dfen. Das gleiche Prinzip gilt f\u00fcr mehrschichtige Proben, wie dem Lackstapel auf einer Autokarosserie.<\/p><\/blockquote>\n<\/div><\/div><\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Die THz-Frequenzbereichsspektroskopie ist eine sehr attraktive Alternative zur etablierten Zeitbereichsspektroskopie, da sie sich einfacher realisieren l\u00e4sst und robuster ist. Dr. Lars Liebermeister vom Fraunhofer HHI forscht in diesem Bereich und gibt Einblicke in seine Arbeit und verbesserte Systemarchitekturen.<\/p>\n","protected":false},"author":123,"featured_media":18768,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[9],"tags":[],"class_list":["post-9320","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-interviews"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/9320","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/123"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=9320"}],"version-history":[{"count":10,"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/9320\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":27700,"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/9320\/revisions\/27700"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/18768"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=9320"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=9320"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=9320"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}