Na herhaalde optimalisatie- en validatierondes is de Radboud Universiteit erin geslaagd om het eerste QCAP-sensorprototype te ontwikkelen. Alle functionele subcomponenten zijn volledig geïntegreerd in een transporteerbaar platform en het geheel is succesvol afgeleverd bij het Vlaams Centrum voor Bewaring van Tuinbouwproducten (VCBT) voor de realtime detectie van sporengassen.
R&D verloopt zelden zo eenvoudig als aanvankelijk werd gedacht en de QCAP-sensor vormt daarop geen uitzondering. In de afgelopen twee jaar hebben de QCAP-onderzoekers van de Radboud Universiteit de hardware-/softwarearchitectuur opnieuw ontworpen, wat heeft geleid tot de realisatie van het eerste robuuste, compacte en gevoelige QCAP-sensorprototype.
Dit prototype is voorzien van een heldere en breedband mid-infrarood supercontinuümlichtbron van NKT Photonics. De onderzoekers hebben een referentiefotodetector in de spectrometer geïntegreerd om de energiedrift van de lichtbron te neutraliseren en zo de stabiliteit van de sensor op lange termijn te verbeteren. Het complexe gasbehandelingssysteem in het prototype is speciaal ontworpen voor toepassing bij VCBT, waar vooral kleine (~10 l) en middelgrote (300 l) opslagbakken worden gebruikt. Er is ook een veelzijdige waterafscheider geïmplementeerd, waarmee meerdere gassoorten met minder waterinterferentie kunnen worden gedetecteerd. De eerste laboratoriumexperimenten met de fermentatie van appels leverden veelbelovende resultaten op met hoge reproduceerbaarheid. Er is al sub-ppm gevoeligheid voor ethanoldetectie gehaald.
Tijdens de 210 km lange reis van de Radboud Universiteit naar VCBT op een van de koudste dagen van deze winter, was het geen verrassing dat het sensorprototype bij -4 °C in de slaapstand ging. Maar gelukkig werd het weer geactiveerd door het warme welkom van de lokale onderzoekers. Nog spannender was dat na de donkere nacht bij zonsopkomst de eerste sporen van breedband ethanolabsorptie te zien waren.
Metingen bij de eerste proef met een echte opslagbak voor peren laten veelbelovende resultaten zien. De ethyleenconcentratie van 45,3 ppm werd met succes gedetecteerd door het QCAP-sensorprototype. Dit kwam uitstekend overeen met de verwachte concentratie van 43,5 ppm, gevalideerd door gaschromatografie-massaspectrometrie (GC-MS). Momenteel lopen er gecontroleerde experimenten met verschillende andere gassoorten. De feedback zal waardevol zijn voor de ontwikkeling en verbetering van het tweede sensorprototype voor toepassingen in aardappelopslag bij de Cranfield University.
Het onderzoek wordt in juni gepresenteerd op de Conference on Lasers & Electro-Optics/Europe (CLEO Europe) in München.