Nach wiederholten Optimierungen und Bestätigungen ist es der Radboud University gelungen, den ersten QCAP-Sensorprototypen zu entwickeln. Alle funktionalen Teilkomponenten wurden in eine transportable Plattform integriert, und das System wurde erfolgreich an das Flämische Zentrum für die Lagerung von Gartenbauprodukten (VCBT) ausgeliefert.
Forschung & Entwicklung verlaufen in den seltensten Fällen so reibungslos wie geplant und da bildet auch die Entwicklung des QCAP-Sensors keine Ausnahme. In den vergangenen zwei Jahren haben die QCAP-Forscher der Radboud University die Hardware/Software-Architektur umgestaltet, was zur Entwicklung des ersten stabilen, kompakten und sensiblen QCAP-Sensorprototyps führte.
Dieser Prototyp verfügt über eine helle breitbandige Superkontinuum-Lichtquelle im mittleren Infrarotbereich von NKT Photonics. Die Forscher integrierten als Referenz einen Photodetektor in das Spektrometer, der die Übersteuerung der Lichtquelle kompensieren und so die langfristige Stabilität des Sensors verbessern soll. Das komplexe Gasaufbereitungssystem im Prototyp wurde speziell für Anwendungen im VCBT entwickelt, wo überwiegend kleine (~10 l) und mittelgroße (300 l) Vorratsbehälter verwendet werden. Außerdem wurde ein vielseitiger Wasserabscheider integriert, der verschiedene Gasspezies bei reduzierter Wasserinterferenz erkennt. Bemerkenswert ist, dass vorläufige Laborversuche mit fermentierenden Äpfeln, bei denen erfolgreich eine Sub-ppm-Sensibilität für die Ethanolerkennung erreicht wurde, vielversprechende Resultate mit hoher Reproduzierbarkeit aufweisen.
Berücksichtigt man die 210 km lange Fahrt von der Radboud University zum VCBT an einem der kältesten Tage des letzten Winters, kann es nicht überraschen, dass der Sensorprototyp bei -4 °C in den Ruhezustand wechselte. Glücklicherweise konnte er angesichts der wärmendenBegrüßung durch die Forscher reaktiviert werden. Noch aufregender war, dass nach der nächtlichen Dunkelheit mit der aufgehenden Sonne die ersten breitbandigen Ethanolabsorptions-Fingerabdrücke zu sehen waren.
Die Messungen beim ersten Versuch mit einem echten Birnenvorratsbehälter weisen äußerst vielversprechende Ergebnisse auf. Der QCAP-Sensorprototyp konnte eine Ethylenkonzentration von 45,3 ppm erfolgreich erkennen, was exakt der erwarteten Konzentration von 43,5 ppm entsprach, die durch Gas-Chromatographie und Massenspektrometrie (GC-MS) bestätigt wurde. Aktuell finden kontrollierte Versuche mit diversen anderen Gasspezies statt. Das Feedback ist entscheidend für die Entwicklung und Verbesserung des zweiten Sensorprototyps für Kartoffellageranwendungen an der Cranfield University.
Die Forschungsergebnisse werden im kommenden Juni in München bei der Conference on Lasers & Electro-Optics/Europe (CLEO Europe) präsentiert.