Medizintechnik: In der Anästhesie und Beatmungstechnik haben sich NDIR-Systeme etabliert, da das Einsatzgebiet klar definiert ist und die Gasbedingungen (Feuchtigkeit, Temperatur, Druck) im Krankenhaus sehr konstant sind. Diese definierten Umgebungsparameter erlauben den effektiven Einsatz einer ausgewählten Technologie. Atemgasanalysatoren in Arztpraxen jedoch benötigen bereits Messverfahren, die weniger empfindlich auf Umgebungseinflüsse reagieren.
Agrartechnik: Eine der grösseren Verursacher von CH₄- und NH₃-Emissionen steht die Agrartechnik im Fokus zahlreicher Forschungsteams, die Emissionen bestimmen und Reduktionsmethoden zu entwickeln. Besondere Aufmerksamkeit gilt Lagerhaltung und Tierfütterung. Erste kommerzielle Geräte auf TDLS-Basis sind weltweit verfügbar und messen Emissionen zuverlässig. Wie bei Gasleckagen ist eine robuste, genaue und portable Messtechnik erforderlich, um unter unterschiedlichsten Wetterbedingungen im Freien verlässlich messen zu können.
Energieerzeuger: Biogasanlagen erleben eine Renaissance: Das entstehende CH₄ wird in lokale Gasnetze eingespeist, um die Abhängigkeit von Gasimporten zu reduzieren. Die präzise Bestimmung des Gasgemischs ist entscheidend, um unerwünschte Bestandteile abzutrennen. Die Querempfindlichkeit des Messsystems auf Feuchtigkeit (H2O) spielt dabei eine zentrale Rolle.
Kerntechnologie: Tunable Diode Laser Spectroscopy (TDLS)
Um den steigenden Anforderungen an Selektivität und weitgehender Eliminierung von Querempfindlichkeiten gerecht zu werden, hat sich das TDLS-Verfahren als Goldstandard etabliert. Ein abgestimmter Diodenlaser mit wenigen Nanometer Bandbreite tastet eine exakt definierte Absorptionslinie des Zielgases ab, so dass ausschliesslich das gewünschte Molekül detektiert wird. Die Empfindlichkeit des Verfahrens wird massgeblich durch die effektive optische Weglänge in der Messzelle bestimmt.
Im Vergleich zu chemischen Sensoren oder NDIR-Systemen bietet TDLS eine deutlich höhere spektrale Selektivität und Langzeitstabilität – ohne deren Nachteile wie Drift oder Störgasempfindlichkeit. Gleichzeitig ist die Technologie einfacher zu handhaben und wirtschaftlicher im Betrieb als hochpräzise FTIR- oder QCL-Systeme. TDLS stellt damit den idealen Kompromiss aus Leistungsfähigkeit, Robustheit und Wirtschaftlichkeit dar und hat sich als bevorzugte Lösung für industrielle und sicherheitskritische Anwendungen etabliert.
Die drei wichtigsten Messzellenkonzepte
Um Gase in geringsten Konzentrationen (ppm und ppb-Bereich) nachzuweisen, muss der Lichtstrahl auf engstem Raum mehrfach reflektiert werden. Hier die gängigsten Konzepte:
