Arbeitsgruppe Analytik und Detektion

Die Arbeitsgruppe Analytik & Detektion beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit der analytischen Charakterisierung energetischer Materialien in unterschiedlichen Einsatzbereichen.

Dabei spielen am Fraunhofer ICT sowohl die Qualitätssicherung der Einzelkomponenten als auch Fragestellungen in Synthese und in prozesstechnischen Abläufen sowie die Materialeigenschaften von Formulierungen eine wichtige Rolle.

Diese Untersuchungen sind für die Entwicklung von Raketentreibstoffen, Treibladungen oder Sprengstoffen unerlässlich.

Die analytische Charakterisierung energetischer und nicht-energetischer Materialien wie die Bestimmung der Reinheit und die Untersuchung der thermischen Eigenschaften erfolgen durch chromatographische, spektroskopische und thermoanalytische Methoden. 2D- bzw. 3D-Analyse-Verfahren spielen für detaillierte topographische Untersuchungen eine wichtige Rolle.

Hierzu ist es notwendig, existierende Analysemethoden permanent zu verbessern und neue, sowohl sensitive als auch selektive Prinzipien zu entwickeln.

Darüber hinaus ist es ein Schwerpunkt der Arbeitsgruppe, szenarienspezifisch angepasste Testroutinen für auf dem Markt verfügbare und in der Entwicklung befindlichen Detektionsgeräte zu erstellen, Referenzproben zu entwickeln und Gerätetests unter realitätsnahen Bedingungen durchzuführen.

1. Infrarot (IR)- und Raman-Spektroskopie: Diese werden sowohl zur Qualitätssicherung als auch beispielsweise zur 2D- und 3D-Analyse von Oberflächenbeschichtungen (konfokale Raman-Spektroskopie, FTIR-Mikroskopie) oder zur ortsaufgelösten Analyse von Formulierungsmatrizen eingesetzt.
2. Chromatographie (GC, HPLC, IC):
   • Die Gaschromatographie (GC) gekoppelt mit verschiedenen Detektoren (MSD, FID, WLD) bietet beispielsweise Möglichkeiten zur Bestimmung von Verunreinigungen und zur Gasphasenanalyse.
   • Die Flüssigchromatographie (HPLC-DAD, HPLC-MS) stellt für die qualitative und quantitative Analyse von Komponenten in energetischen und nicht-energetischen Materialien eine grundlegende Methode dar.
   • Die Ionenchromatographie (IC) mit Leitfähigkeitsdetektoren ermöglicht die qualitative und quantitative Bestimmung anorganischer und organischer Ionen und dient damit als grundlegende Methode zur Analyse von unter anderem Zersetzungsprodukten und Verunreinigungen in energetischen und nicht-energetischen Materialien
3. Benchtop-NMR-Spektroskopie: Einsatz zur qualitativen und quantitativen Untersuchung von Reinsubstanzen (Reinheit, Strukturanalytik) und Beantwortung prozessanalytischer Fragestellungen.
4. Spurendetektion: Spuren auf Oberflächen können mittels SERS-Techniken (Raman), Spuren aus der Gasphase mittels geeigneter Adsorbermaterialien und Desorptionstechniken, z. B. TD-GC-MS, iGC, untersucht werden. Referenzproben zur Evaluierung optischer Detektionssysteme können reproduzierbar in Massenbeladung und Verteilung über die Oberfläche mit Hilfe eines Drop-on-Demand-Druckers hergestellt werden.