Mittlere Infrarotspektroskopie ist eine chemische Analysentechnik, die qualitative und quantitative Informationen zu einer Probe liefert. Der limitierende Faktor in konventionellen Absorptionsmessungen ist die geringe Strahlleistung von Breitband-Lichtquellen, die im mittleren Infrarotbereich emittieren. Diese Limitation konnte mit Lasern überwunden werden, die monochromatische und kohärente Lichtquellen mit einer hohen spektralen Auflösung darstellen. Vor allem Quantenkaskadenlaser haben in den vergangenen Jahren Aufmerksamkeit erlangt, da sie sich über einen breiten Spektralbereich erstrecken und damit die Analyse von verschiedenen flüssigen Proben erlaubt.In dieser Arbeit wurden laser-basierte Lichtquellen in unterschiedlichen Szenarien für die Anwendung als Sensoren von flüssigen Proben untersucht. Ein Dualfrequenzkammspektrometer und ein Dualquantenkaskadenlasersetup wurden dabei charakterisiert und für deren Anwendbarkeit in der Quantifizierung von Öl-in-Wasser nach industrieller Norm evaluiert. Dabei wird eine wässrige Probe mit Cyclohexan extrahiert, getrocknet und die Absorption der Infrarotstrahlung eines Lasers gemessen. Das Dualquantenkaskadenlasersetup zeigte dabei die besseren Ergebnisse und wurde dann in einen Prototypen mit der entsprechenden Elektronik implementiert. Zusätzlich wurde dafür ein System für die Flüssigkeitshandhabung entworfen, das eine kontinuierliche Flüssig-Flüssig-Extraktion enthielt. Der entwickelte Prototyp wurde dann für die on-line Messung in einem Prozesswasserstrom angewendet.Daneben wurden Quantenkaskadenlaser in einem Setup basierend auf photothermischer Ablenkungsspektroskopie angewendet. Diese stellt eine indirekte Methode dar, bei der eine direkte Proportionalität zwischen dem Signal und der Strahlleistung des Anregungslasers besteht. Damit wurde die Messbarkeit von wässrigen Verunreinigungen in organischen Lösungsmitteln untersucht.
Dominik Wacht (Fri,) studied this question.