Untersuchungen zu Fabry-Pérot Filterfeldern - KOBRA - Universität ...

2
Stand der Forschung auf dem Arbeitsgebiet der miniaturisierten Spektrometer
Doch genau das ist wünschenswert. Viele heute noch nicht realisierbare Ideen und Konzepte
in den verschiedensten Anwendungsfeldern benötigen für ihre Umsetzung ein extrem
miniaturisiertes Spektrometer. Wolffenbuttel verwies 2004 in seiner Publikation „State-ofthe-Art
in Integrated Optical Microspectrometers“ [8] auf die Anforderungen der Industrie
und somit auch ihrer Kunden hin, miniaturisierte Spektrometer erwerben zu können, die in
sehr großer Anzahl für eine breite Masse der Bevölkerung in verschiedensten Geräten
zugänglich sind. Sie sollen dem Anwender keinerlei Wissen über Spektren und deren
Analyse abverlangen, sondern intuitiv bedienbar sein und mit einfachen
Benutzeroberflächen dafür sorgen, dass die Lebensqualität der Nutzer steigt. So können in
Zukunft für die Fitness relevante Werte mobil zur jeder Zeit gemessen werden, vergleichbar
mit heutigen Pulsuhren, und das Training so angepasst sowie die individuelle Leistung
gezielt gesteigert werden. Im medizinischen Bereich können vielleicht in Zukunft
Krankheiten durch eine kontinuierliche Messung relevanter Werte, die Menschen mit
erhöhtem Krankheitsrisiko zuhause selbstständig durchführen, frühzeitig erkannt werden.
So berichtet Prof. Dr. Dieter Rombach vom Fraunhofer IESE auf dem 3. AAL-Kongress von
BMBF und VDE 2010 [9], dass nur durch Entwicklung und Einsatz vernetzter, intelligenter
Sensoren das deutsche Niveau im Gesundheits- und Pflegebereich aufrechtzuerhalten ist. Zu
solchen Sensoren sollen in Zukunft die miniaturisierten Spektrometer gehören.
Grundvoraussetzung für die Erschließung dieser Anwendungsgebiete sind Spektrometer,
die die Anforderungen an niedrige Kosten, hohe Stückzahlen sowie geringe Größe und
geringes Gewicht besser als verfügbare makroskopische Hochleistungs-Mehrfachgitter-
Spektrometer erfüllen.
Daraus ergibt sich die Forderung, miniaturisierte, flexibel einsetzbare Spektrometer mit Methoden
herzustellen, die den Einsatz in großen Stückzahlen ermöglichen. Zu diesem Ansatz kamen
Wissenschaftler schon vor mehr als 20 Jahren und begannen erste Ansätze für die Fertigung
miniaturisierter Spektrometer mit Mikro- und Nanotechnologie zu entwickeln.
2.1 Stand der Forschung auf dem Arbeitsgebiet der miniaturisierten
Spektrometer
Seit den 1990er Jahren präsentierten verschiedene wissenschaftliche Gruppen Ergebnisse
auf einem Gebiet, das als Stand der Forschung und Technik auf dem von der vorliegenden
Arbeit adressierten Thema anzusehen ist [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16], [17], [18],
[19].
Miniaturisierte gitterbasierte Spektrometer
Yee et al. [11] präsentierten 1997 ein miniaturisiertes Spektrometer auf der Basis eines
Gitters, welches über einem CCD-Detektorfeld positioniert ist. Dieses Gitter spaltet das Licht
spektral auf, das nachfolgend auf das CCD-Detektorfeld fällt und dort aufgetrennt nach
Wellenlängeninterwallen detektiert wird. Der Abstand zwischen dem Gitter und dem
Detektor bestimmt bei diesem Ansatz das Auflösungsvermögen. Die gemessene Auflösung
beträgt 69,8, bei einer Wellenlänge von 632,8 .