1. Jenaer Workshop Spektralsensorik Jena

1. Jenaer Workshop Spektralsensorik von OptoNet am 20.09.2007 auf dem Beutenberg Campus in Jena.

 

  Der Workshop vereinte Anbieter und Anwender der Spektralsensorik, zeigte neueste Entwicklungen auf und stellte Applikationsbeispiele vor. Die Veranstaltung unter Leitung von Dr. Klaus Schindler, Geschäftsführer von OptoNet e.V. Jena richtete sich an Firmen und Institutionen, die z. B. in den Marktsegmenten LED-Beleuchtung, Digitale Bilderfassung, Display- und Projektionstechniken, Prozessmesstechnik, Medizin- und Drucktechnik tätig sind.

 

SCHWERPUNKTE

  • Konzepte und Baugruppen für die Spektralsensorik
  • Spektralsensoren zur LED-Steuerung
  • Anwendungen der Spektralsensorik im Bereich der Biotechnologie, Medizin und Umwelt
PROGRAMM
  Konzepte der Spektralsensorik I  
9:00

Konzepte und Anwendungen von Farbsensoren für die Spektralsensorik
Kay Dornbusch | Fachhochschule Jena

 
9:25

Handheld/Portable Fluorescence Sensors and Test Platforms
Konrad Faulstich | ESE Embedded System Engineering GmbH

 
9:50

Holografisch optische Bauelemente für kompakte spektrale Sensoren
Matthias Burkhardt, Robert Brunner | Carl Zeiss AG

 
  Konzepte der Spektralsensorik II  
10:45

Spektrale Farbtrennung in der konfokalen Laser Scanning Mikroskopie
Monika Marx | Carl Zeiss MicroImaging GmbH

 
11:10

Spektralsensor und Kunststoffoptik - Möglichkeiten zur optimierten Lichteinkopplung für Sensoren zur Steuerung von LED-Beleuchtungsanwendungen
Mathias Goebel | JENOPTIK Polymer Systems GmbH 

 
11:35

Photometrische Messtechnik für LED
Armin Sperling | Physikalisch-Technische Bundesanstalt

 
  Anwendungen der Spektralsensorik I  
13:00 

Reversible chemische Reaktionen von Indikatorfarbstoffen zur optischen Detektion von ungeladenen Molekülen und Anionen
Gerhard J. Mohr | Institut für Physikalische Chemie, Friedrich-Schiller Universität Jena

 
13:25

Spectral-Imaging von fluoreszenzmarkierten Microarrays
Florian Erfurth | GMBU e.V., Fachsektion Photonik und Sensorik

 
13:50

Chemotaxonomische Identifikation einzelner Bakterienzellen mit Hilfe der Mikro-Raman-Spektroskopie – Online-Monitoring von Bioaerosolen (OMIB)
Petra Rösch | Institut für Physikalische Chemie, Institut für Photonische Technologien

 
  Anwendungen der Spektralsensorik II  
14:45

Regulator for RGB Power LED in Light Sources and Backlights
Gunter Sieß | MAZeT GmbH

 
15:10

Einsatz von Farbsensoren für weiterführende Lebensdaueruntersuchungen an organischen Leuchtdioden
Thomas Däubler | Botest Systems GmbH

 
15:35

OptiMon: Spektralphotometrische Überwachung von Beschichtungsprozessen
Christoph Gödeker | Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF

 
  Ausstellung & Ausklang

 

Veranstalter & Kontakt

OptoNet e.V. Kompetenznetz Optische Technologien
Abbe-Zentrum Beutenberg
Hans-Knöll-Straße 1
07745 Jena

Nora Kirsten, M.A.
Marketing/Kommunikation
Fon +49 (0) 3641/ 65 83 40
Fax +49 (0) 3641/ 65 83 44

info@optonet-jena.de
www.optonet-jena.de

Konzepte und Anwendungen von Farbsensoren für die Spektralsensorik - Kay Dornbusch - Fachhochschule Jena 070920_01_dornbusch_fh_jena.pdf

Konzepte und Anwendungen von Farbsensoren für die Spektralsensorik

Kay Dornbusch - Fachhochschule Jena

Inhalt:
1.  Einführung in die Farbmessung
2.  Konzept und Entwicklung eines mikrofluidischen Sensorsystems
3.  Messaufbau und Software

Abstract:

Farbsensoren werden heutzutage für spezialisierte Anwendungen immer wichtiger. Im Rahmen unserer Forschungsarbeiten wurden neue Konzepte und Messsysteme entwickelt. Diese Konzepte reichen von der Anwendung der Sensoren für Auflichtmessungen, bis hin zu hoch sensitiven Spektrometer-Anwendungen für die Fluoreszenzmessung. Als Anwendung im Auflichtbereich wird ein Messsystem entwickelt, welches aus Farbumschlägen verschiedener Indikatorsubstanzen auf die Konzentration von Analyten im Durchflussbetrieb schließen kann. Betreibt man ein ähnliches System im Transmissionsverfahren kann so ein miniaturisiertes Absorptionsspektrometer entstehen. Mehrere Sensoren mit optimierten Filtereigenschaften in einem Array bilden dabei die Detektoreinheit.  Anwendungen dafür finden sich in der  Medizintechnik, Prozessmesstechnik und Umwelttechnik.
Handheld/Portable Fluorescence Sensors and Test Platforms - Konrad Faulstich - ESE Embedded System Engineering GmbH 070920_02_faulstich_ese.pdf

Handheld/Portable Fluorescence Sensors and Test Platforms

Konrad Faulstich - ESE Embedded System Engineering GmbH

Abstract:
ESE Embedded System Engineering GmbH has developed affordable, handheld/mobile optoelectronic sensors suitable to detect fluorescence on surfaces and in liquids with highest sensitivity at fixed wavelengths. Current sensors commercially available through ESE include the choice of one or two excitation sources and emission detectors in a range from 365nm to 720nm. Sensitivity in liquids using Fluoresceine has been determined to 500 femtomolar (5*10-13 mol/l). The core of this unique technology is a 90 gram optoelectronic bench combining latest advances in optics and microelectronics. Due to the handheld format useful for field based tests, the sensors must meet the challenges of inaccuracies in positioning due to non-stationary handling of the devices by customers in the field. Therefore the devices are designed according to a confocal principle where results are less prone to fluctuations in distance and angle of the sensor towards the sample, as is the case with the off-axis principle. A mobile device (about 20cm x 15cm x 6 cm) suitable to handle different sample formats (tubes, cuvettes, lateral flow strips) including an appealing  industrial  design  combined with ease of operation has just been released. ESE’s devices have been used or are currently being developed under contracts for applications in various industries such as Medical Diagnostics, Environmental and Water Analysis, Laboratory and Quality Control, Brand Security, Space Research, Cleaning Industry, Food and Feed Analysis as well as Agricultural Markets.
Holografisch optische Bauelemente für kompakte spektrale Sensoren - Matthias Burkhardt, Robert Brunner - Carl Zeiss AG 070920_03_burkhardt_carl_zeiss_ag.pdf

Holografisch optische Bauelemente für kompakte spektrale Sensoren

Matthias Burkhardt, Robert Brunner - Carl Zeiss AG

Inhalt:
1. Applikativer Hintergrund
2. Holografisch hergestellte diffraktive Elemente
3. Applikation: Neues Kompaktspektrometer (Projekt KOMPHOR)
4. Zusammenfassung

Abstract:

Für eine wachsende Vielfalt an Applikationen werden Informationen über spektrale Verteilungen absorbierender Proben unerlässlich. Dies betrifft z.B. Farbmessungen in der Druckindustrie, den Health-Care- sowie auch den Agri-Food-Bereich. Vor diesem Hintergrund wächst auch der Bedarf nach verkleinerten preisgünstigen Spektrometermodulen mit dennoch guter optischer Leistung und damit auch hoher Auflösung. Als Antwort darauf haben wir mit Hilfe der komplexen Interferenzlithografie ein abbildendes Gitter für ein neues sehr kompaktes Sensormodul in der Größe eines Zuckerwürfels realisiert. An Hand der erläuterten  Prozessschritte und angepassten Strategien, insbesondere zur holografischen Belichtung, wird das Potenzial dieser Technologie deutlich. Erste Ergebnisse, die an einem Demonstrator basierend auf dem Mehrordnungsprinzip gewonnen wurden, zeigen im gesamten VIS-Bereich eine spektrale Auflösung von besser als 5nm.
Spektrale Farbtrennung in der konfokalen Laser Scanning Mikroskopie - Monika Marx - Carl Zeiss MicroImaging GmbH 070920_04_marx_carl_zeiss_mi.pdf

Spektrale Farbtrennung in der konfokalen Laser Scanning Mikroskopie

Monika MarxCarl Zeiss MicroImaging GmbH

Inhalt:
Was ist konfokale Mikroskopie?
Vom Punkt zum Bild:
Vom flachen Bild zur 3D Information
Von 3D zu 4D: Langzeitbeobachtungen in XYZ+Zeit
Mehrfarbige konfokale Aufnahmen
Multifluoreszenz-Aufnahmen
Die Lösung LSM 510 META
Emission Fingerprinting
Anwendungen: Umgang mit Autofluoreszenz
Anwendungen: Lebendzell-Beobachtungen in 5 Dimensionen (XYZ, Zeit, Wellenlänge )

Spektralsensor und Kunststoffoptik - Möglichkeiten zur optimierten Lichteinkopplung für Sensoren zur Steuerung von LED-Beleuchtungsanwendungen - Mathias Goebel - JENOPTIK Polymer Systems GmbH 070920_05_goebel_jenoptik_ps.pdf

Spektralsensor und Kunststoffoptik - Möglichkeiten zur optimierten Lichteinkopplung für Sensoren zur Steuerung von LED-Beleuchtungsanwendungen

Mathias Goebel - JENOPTIK Polymer Systems GmbH

Inhalt:

Jenoptik Polymer Systems GmbH
Problemstellung einer Kundenapplikation
Technische Problemstellung
Lösung und technische Umsetzung
Bausteine Prozesskette
JENCOLOR -Arbeitsplattform

Abstract:

Neben der Energieeffizienz ist ein wesentlicher Treiber für LED Beleuchtungsapplikationen die Möglichkeit der Farbsteuerung (ambient lighting). Problematisch beim Einsatz der LED´s ist die Konstanz der Farbtemperatur, die wiederum die Farbgenauigkeit beeinflusst und dadurch Einflüsse auf das Lichtmanagement hat. Um diesen Nachteilen der LED´s zu begegnen bietet sich der Einsatz von Farbsensoren zur Regelung an. Bisherige Erfahrungen haben allerdings gezeigt, dass die alleinige Verwendung eines Sensorkopfes nur unbefriedigende Möglichkeiten der Lichtregelung darstellt. Der Lösungsansatz besteht im Zusammenspiel von (spektralem) Sensorkopf und designter Sensorkomponente,  wobei die Sensorkomponente ausreichend Lichtmenge erfasst, diese Lichtmenge ausrichtet und auf den photosensitiven Sensorkopf führt.
Photometrische Messtechnik für LED - Armin Sperling - Physikalisch-Technische Bundesanstalt 070920_06_sperling_ptb.pdf

Photometrische Messtechnik für LED


Armin Sperling - Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Inhalt:

Motivation
Messgrößen
Eigenschaften von Leuchtdioden
Empfohlene Messvorschriften
Ausblick über laufende Arbeiten der CIE

Abstract:

Basierend auf dem derzeitigen Stand der Diskussionen in der Internationalen Beleuchtungskommission (CIE) werden die international standardisierten Verfahren zur Messung photometrischer und farbmetrischer Größen an LEDs und die Grenzen ihrer Anwendung vorgestellt. Mit der Entwicklung immer leistungsfähigerer LEDs und LED-Module drängen diese Halbleiterbauelemente, die inzischen mit ihren Lichtausbeuten in die Größenordnung klassischer Leuchtstofflampen kommen, immer stärker in den Bereich der Beleuchtungsanwendung. Nunmehr ist der Farbwiedergabe-Index (CRI) für die unterschiedlichen Realisierungen weißer LEDs (z.B. durch Phosphorbeschichtung oder mehrfarbige LEDs) in den Vordergrund der Diskussion gerückt. Grund hierfür ist die mit der objektiven Wahrnehmung scheinbar nicht übereinstimmende Bewertung von weißen LEDs durch Farbwiedergabe-Indizes.
Reversible chemische Reaktionen von Indikatorfarbstoffen zur optischen Detektion von ungeladenen Molekülen und Anionen - Gerhard J. Mohr - Institut für Physikalische Chemie, FSU Jena 070920_07_mohr_fsu_jena.pdf

Reversible chemische Reaktionen von Indikatorfarbstoffen zur optischen Detektion von ungeladenen Molekülen und Anionen

Gerhard J. Mohr - Institut für Physikalische Chemie, FSU Jena

Abstract:
Chemische Sensoren sind oftmals nicht in der Lage,  ungeladene Moleküle zu detektieren, da es kaum selektive Liganden oder Indikatorfarbstoffe für deren Erkennung gibt. Häufig werden enzymatische Sensoren verwendet, welche aber eingeschränkte Einsatz- und Lagerstabilität aufweisen. Chromo- und Fluororeaktanden hingegen erlauben die optische Bestimmung neutraler Moleküle. Im Gegensatz zu komplexierenden Reagenzien, wie z.B. Calixarenen, Cyclodextrinen oder Cyclophanen, bilden Reaktanden eine kovalente Bindung mit dem Analytmolekül aus. Eingebettet in eine Polymermatrix sind diese Reaktanden in der Lage, selektiv und reversibel auf Konzentrationsänderungen von Analytmolekülen sowohl in der wässrigen Phase als auch in der Gasphase zu reagieren und diese quantitativ nachzuweisen. Obwohl in der Sensorschicht chemische Reaktionen stattfinden, sind die Reaktionszeiten üblicherweise kurz und liegen im Bereich von wenigen Minuten. Sehr häufig kann das Ansprechverhalten auch durch den gezielten Einsatz von Katalysatoren oder durch Wahl eines geeigneten Mess-pH-Wertes verbessert werden. Es werden Reaktanden zur optischen Bestimmung von neutralen Analytmolekülen wie Aminen, Alkoholen, Aldehyden, und Sacchariden vorgestellt, aber auch zur Detektion von anionischen Analyten wie z.B. Hydrogensulfit. Neue Entwicklungen, wie die Herstellung von flüssigkristallinen optischen Sensoren oder von fluoreszierenden Sensor-Nanopartikeln werden diskutiert.
Spectral-Imaging von fluoreszenzmarkierten Microarrays - Florian Erfurth - GMBU e.V., Fachsektion Photonik und Sensorik 070920_08_erfurth_gmbu.pdf

Spectral-Imaging von fluoreszenzmarkierten Microarrays

Florian Erfurth - GMBU e.V., Fachsektion Photonik und Sensorik

Inhalt:
GMBU e.V.
Prinzip
Aufbau
Analyse
Ergebnisse

Abstract:

Mit einem bei der GMBU entwickelten Spectral-Imaging-Aufbau wurden experimentelle Untersuchungen an verschiedenen Microarrays durchgeführt. An einer Serie von vierfach markierten Proben zeigte sich, dass Aufnahme und klare Trennung der unterschiedlichen Farbstoffmarker trotz überlagerter Emissionsspektren möglich sind. Anhand eines Kalibrierchips für Microarray-Scanner wurde die Eigenentwicklung mit einem kommerziellen Referenzgerät verglichen. Deutlich verringerte falsch-positive Resultate belegen die Vorteile des Spectral-Imaging schon bei den etablierten, zweifach markierten Proben. Die Auswertung der dreidimensionalen Spektraldatensätze erfolgte durch einen multivariate curve resolution – Algorithmus, der in Kooperation mit der University of Barcelona entwickelt wurde.

Chemotaxonomische Identifikation einzelner Bakterienzellen mit Hilfe der Mikro-Raman-Spektroskopie – Online-Monitoring von Bioaerosolen (OMIB) - Petra Rösch - Institut für Physikalische Chemie, Institut für Photonische Technologien 070920_09_roesch_fsu_jena.pdf

Chemotaxonomische Identifikation einzelner Bakterienzellen mit Hilfe der Mikro-Raman-Spektroskopie – Online-Monitoring von Bioaerosolen (OMIB)

Petra Rösch - Institut für Physikalische Chemie, Institut für Photonische Technologien

Inhalt:
- Bioaerosol
- Why Raman spectroscopy on bacteria?
- Online monitoring and identification of bioaerosols (OMIB)
   - Classification and identification of bacteria by means of Raman spectroscopy 
   - Localization of bacteria
- Bacterial characterization with nanometer resolution
- Summary and outlook

Abstract:

Im Rahmen dieses Vortrags wurde über ein neuartiges automatisiertes spektraloptisches Online-Identifizierungsverfahren von Mikroorgansimen berichtet. Das Verfahren basiert auf der Raman-Spektroskopie in Kombination mit modernen Bilderkennungsverfahren.

Regulator for RGB Power LED in Light Sources and Backlights - Gunter Sieß - MAZeT GmbH 070920_10_siess_mazet.pdf

Regulator for RGB Power LED in Light Sources and Backlights

Gunter Sieß - MAZeT GmbH

Abstract:
The use of LEDs in display and lighting technology is increasing rapidly. This is not only identified by smaller design shapes, but also by significantly increased service life, decreased power consumption, increased lighting capacity and expanded Color gamut. By combining RGB LEDs in a light source, any Color which is defined within the gamut can be set, limited by the vertices of the individual LEDs. In this way, lighting technology uses control units and regulators to reproduce daylight, personal lighting effects and other visual effects. In display technology as well as in lighting technology, improved Color brilliance is achieved by widening the available gamut through the use of hybrid lamps and RGB LEDs. Saturated Colors can be created in this way. The spectrum emitted from an LED is dependant on several factors. Attention should be paid to changes, which may be quite considerable, the power output and the spectral position, particularly due to varying operating temperatures, diode currents and the service life. The objective of device development and user requirement is the conversion of lamps, lights or backlights with even and constant color impression / color differentials, which cannot be distinguished through human perception (“like human eyes”). ...
Einsatz von Farbsensoren für weiterführende Lebensdaueruntersuchungen an organischen Leuchtdioden - Thomas Däubler - Botest Systems GmbH 070920_11_daeubler_botest_systems.pdf

Einsatz von Farbsensoren für weiterführende Lebensdaueruntersuchungen an organischen Leuchtdioden

Thomas Däubler - Botest Systems GmbH

Kurzzusammenfassung:

•    Lebensdauer in organischen Leuchtdioden
•    Messung der Leuchtdichteänderung mit Farbsensoren
•    Monitoring der Farbstabilität mit RGB Sensoren
•    Vergleich verschiedener Farbsensoren
•    Möglichkeiten zur absoluten Leuchtdichteänderung und Farbortverschiebung

Abstract:

Während im Forschungsumfeld hauptsächlich Fragestellungen hinsichtlich der elektrooptischen Parameter, insbesondere der Bauteileffizienz, im Vordergrund stehen, ist in der Produktentwicklung die Lebensdauer eine wesentliche Kenngröße. Diese wurde bisher in Anlehung an die für Flüssigkristalldisplays (LCDs) gängige Definition durch den Abfall der Leuchtdichte auf 50% des Ausgangswertes definiert. Im Gegensatz zu LCDs bestimmt in OLEDs jedoch das aktive Material nicht nur die Effizienz und damit die Helligkeit des Bauteils, es definiert auch das Spektrum des emittierten Lichts. Da gerade die aktiven Materialien während des Betriebs altern, ist eine Veränderung der Bauteilfarbe während der Lebensdauer möglich. Somit greift eine einfache Definition, die sich ausschließlich auf die Leuchtdichte als Kenngröße fokusiert, zu kurz.
OptiMon: Spektralphotometrische Überwachung von Beschichtungsprozessen - Christoph Gödeker - Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF 070920_12_goedeker_fhg_iof.pdf

OptiMon: Spektralphotometrische Überwachung von Beschichtungsprozessen

Christoph Gödeker - Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF

Inhalt:
Grundlagen
Motivation Fehler am Beispielsystem
Konzept
Anwendung
Zusammenfassung

Abstract:

Wir demonstrieren das Potential unseres neuen optischen Monitors (OptiMon) zur Transmissionsmessung am bewegten Substrat, zum Re-engineering des Schichtsystems und zur Rekalibrierung der Toolingfaktoren der Schwingquarze während der Beschichtung am Beispiel von Einzelschichten und Multilayer-Systemen
Spektraloptische Fasersensorsysteme und ihre Anwendung - R.Willsch, W.Ecke, G. Schwotzer und H. Bartelt - Institut für Photonische Technologien e.V. 070920_13_willsch_ipht.pdf

Spektraloptische Fasersensorsysteme und ihre Anwendung

R.Willsch, W.Ecke, G. Schwotzer und H. Bartelt - Institut für Photonische Technologien e.V.

Abstract:

In den letzten Jahren haben neben einfacheren intensitätsmodulierten Fasersensoren und hochempfindlichen Faserinterferometern vor allem spektraloptische Fasersensorlösungen zunehmende Bedeutung erlangt. Gründe hierfür sind der wachsende Bedarf an chemischer und biochemischer Sensorik für die in-situ Analytik und medizinische Diagnostik sowie die Verfügbarkeit immer leistungsfähigerer und kostengünstiger Miniaturspektrometer, Lichtquellen  und Faserkomponenten  für einen weiten Spektralbereich. Im Vortrag werden am IPHT entwickelte spektraloptische Sensorsysteme 
•  mit Faser-Bragg-Gittern für Dehnungs/Vibrations-  und Temperatur-Sensornetzwerke im Multiplexbetrieb zur strukturintegrierten Zustandsüberwachung in Energieanlagen, Luft- und Raumfahrt, Bahntechnik, Geo- und Bauwerktechnik,
• auf der Basis sensitiver Dünnschichtsysteme als hochempfindliche Fabry-Perot Interferenzfilter auf der Stirnfläche von Multimoden-Lichtleitfasern z.B. für die online Spurenfeuchtemessung in der Gasindustrie (Erdgas, Reinstgase) sowie
• zur UV-Spektralphotometrie im evaneszenten Feld von Quarzglasfasern mit sensitivem optischen Polymermantel für das BTEX-Schadstoffmonitoring im Grundwasser bzw. in fasergekoppelten Kapillar-Wellenleitern für das Nährstoffmonitoring (Nitrat-, Phosphat-und Ammoniumkonzentration) im Binnen- und Meerwasser in Verbindung mit ausgewählten Anwendungsbeispielen (Feldtests) vorgestellt.

 

Ausstellung:

   
 inno-spec GmbH  Jencolor / MAZeT GmbH Carl Zeiss MicroImaging GmbH