Chemische Analyse mit Terahertz-Messtechnik

Chemische Substanz - Analyse der Zusammensetzung
© Fraunhofer IPM

Analyse der Zusammensetzung verschiedener Substanzen.

Chemische Substanzen lassen sich mithilfe von Terahertz-Spektroskopie nachweisen und identifizieren. Dank der hohen Selektivität werden reine Substanzen oder Substanzgemische – wie zum Beispiel Pharmazeutika, Drogen oder Sprengstoffe – spezifisch detektiert. Dies funktioniert nahezu verlustfrei auch durch Papier- oder Kunststoffverpackungen hindurch. Im Unterschied zur IR- und Raman-Spektroskopie, die empfindlich für intramolekulare Schwingungs- und Rotationsbewegungen sind, gibt die Terahertz-Spektroskopie Aufschluss zu den intermolekularen Bewegungen. So lassen sich neben dem bloßen Nachweis von Makromolekülen Aussagen über Aggregatzustand, polymorphe Strukturen sowie die Kristallinität der Substanzen treffen. Die Terahertz-Technik wird dabei zunehmend zusätzlich zur üblicherweise verwendeten Röntgenbeugung genutzt, da sie schneller ist, minimale Probenpräparation erfordert und prinzipiell zur Online-Kontrolle genutzt werden kann.

Ein am Fraunhofer IPM entwickeltes Spektrometer ermittelt den chemischen Fingerabdruck von Substanzen (Gasen, Flüssigkeiten, Festkörpern). Das System basiert auf der Terahertz-Zeitbereichsspektroskopie. Messungen sind sowohl in Transmission als auch in Reflexion möglich. Zur Untersuchung von Pulvern und Flüssigkeiten kann auch eine ATR (Attenuated Total Reflexion)-Anordnung eingesetzt werden. Die Auswertung der Spektroskopie-Messwerte erfolgt automatisiert mittels Chemometrie. Auch zur Ermittlung von Feuchtigkeitsverteilung und zur Bestimmung der Dotierung von Halbleitern kann das Terahertz-Spektrometer genutzt werden.