CD-Labor für Laser - Assistierte Diagnostik

Das Forschungsinteresse liegt in der anwendungsorientierten Grundlagenforschung im Bereich der Laser-assistierten Verfahren. Diese Verfahren werden in Hinblick auf Materialdiagnostik untersucht und weiterentwickelt. Dabei werden neue Methoden zur Analyse von hoch komplexen Verbundstoffen entwickelt und eingesetzt.

Im Rahmen der Forschungstätigkeiten werden detailliertes Wissen und exaktes Verständnis der physikalischen und chemischen Wechselwirkungsmechanismen bei Laser-Verfahren erarbeitet. Dabei liegt der Fokus auf der Frage, wie intensives Laserlicht mit hochkomplexen Verbundmaterialien reagiert, die aus verschiedenen chemischen Elementen und Phasen bestehen. Für solche Materialklassen ist die Wechselwirkung von Laserlicht mit Material noch unzureichend untersucht. Dabei müssen auch zusätzliche Effekte berücksichtigt werden, die durch Verunreinigungen oder auch Einhüllmaterialien verursacht werden.

Auf Basis dieser Untersuchungen werden gänzlich neue Laser-Verfahren entwickelt, welche die Analyse der Zusammensetzungen solcher technischer und industrieller Materialien erlauben. Beim Einsatz dieser Verfahren werden in einem ersten Schritt – ohne jegliche Probenvorbereitung – geringe Mengen des zu untersuchenden Materials mittels Laser-Ablation abgetragen. Dazu wird mithilfe von gepulsten Lasern mit hoher Pulsenergie das Material rapide erhitzt, bis es zur Ausbildung von Plasma an der Oberfläche kommt, das in weiterer Folge untersucht wird. Der Vorteil eines solchen Materialabtrags liegt darin, dass keine Schädigung des unbestrahlten Materials und keine Separation der Materialbestandteile auftreten.

Die Untersuchung des Plasmas zur Charakterisierung des Materials erfolgt unmittelbar an Ort und Stelle. Es werden optische oder andere Verfahren eingesetzt, wie die Massenspektroskopie (Verfahren zum Messen der Masse von Atomen oder Molekülen). Die Analyse der chemischen Materialzusammensetzung ist dabei ohne Materialkontakt möglich und erfolgt direkt im Abtragungsprozess.

Dank der Forschungsarbeiten entstehen äußerst effiziente Laser-assistierte Verfahren, die eine schnellere Reaktion auf Veränderungen im Prozess und eine genaue Klassifizierung von Materialien ermöglichen. In einer weiteren Entwicklung werden diese Verfahren „inline“ einsetzbar, also z. B. direkt in einer industriellen Produktion. Nicht zuletzt liegt das Augenmerk auch auf Kurzpulslasern, mit denen noch empfindlichere Nachweisverfahren möglich werden.

Insgesamt werden diese neuen Methoden auch für Qualitätskontrollen und die Analyse von Abfällen für effizientes Recycling dienlich sein.