10.06.2021

Hand-Spektrometer erkennt Materialien

Mobiles Gerät nutzt Infrarotsensoren für die schnellen Analyse.

Zucker oder Süßstoff? Wolle oder Baumwolle? Fake oder echt? Welche Stoffe in Lebensmitteln oder Textilien drinstecken, ist für den Verbraucher auf den ersten Blick nicht zu erkennen. Geräte, die mithilfe von Infrarot-Messung Materialen identifizieren, können diese Fragen jedoch schnell beantworten. Die Spektrometer sind mit Sensoren ausgestattet und geben mittels Infrarot­strahlung Auskunft über die verschiedensten Substanzen, etwa in Kleidungs­stücken, Kunststoff­verpackungen oder Nahrungsmitteln. Der Nachteil dieser Geräte ist, dass sie bisher relativ teuer und damit für die meisten Personen nicht erschwinglich sind. Im Rahmen einer Bachelor­arbeit entwickelte Artem Ivanov nun gemeinsam mit dem Studenten Arne Kulinna ein mobiles Spektro­meter, das im Vergleich zu den am Markt bisher erhältlichen Geräten sehr preisgünstig ist. 

Abb.: Mithilfe des hand­lichen Spektro­meters lässt sich feststellen, um...
Abb.: Mithilfe des hand­lichen Spektro­meters lässt sich feststellen, um welches Material es sich handelt. (Bild: HS Landshut)

Während Ivanov die Hardware konstruierte, entwarf Kulinna die nötige Software, welche die Messungen steuert und die Daten via Bluetooth verschickt. Darüber hinaus entwickelte er eine App, welche die gemessenen Daten auf dem PC oder Smartphone anzeigt. „Die meisten Spektro­meter, die es derzeit am Markt gibt, belaufen sich auf etwa 2.000 bis 3.000 Euro. Um einen breiten Einsatz zu ermöglichen, müssen die Geräte deutlich günstiger werden“, ist Ivanov überzeugt. Das System, das er zusammen mit Kulinna als Einzelstück fertigte, kostet im Vergleich nur rund 300 Euro. „Dabei konnten wir sogar eine Signalqualität erreichen, die in einigen Aspekten höher ist, als diejenige, die das Modul des Sensor-Her­stellers liefert“, freut sich Ivanov. Im ersten Schritt entwickelten die beiden Forscher einen Prototyp, der die verschiedenen Spektren anzeigt. Anhand derer erkennt das Team, um welche Stoffe es sich handelt. 

Eine weitergehende Auswertung ist dann im nächsten Schritt geplant. So sind an der Hochschule weitere Abschlussarbeiten zur Hardware angedacht. Darüber hinaus soll das Gerät als Plattform für Projekt­arbeiten dienen, um das Thema Data Analysis und Klassi­fikation voran­zubringen. Zudem könne das System durch die Kombination von mehreren Sensoren und mit angepasster Software auf andere Spektral­bereiche erweitert werden. 

„Unser Ziel ist es, am Ende Aussagen über die Echtheit von Erzeug­nissen oder über den Zustand von Lebensmitteln machen zu können“, so Ivanov. Mithilfe des kosten­günstigen, mobilen Geräts ließe sich dann schnell und unkom­pliziert feststellen, ob die Seidenbluse tatsächlich aus reiner Seide oder doch eher aus Viskose besteht, ob in bestimmten Lebens­mitteln Zucker oder Süßstoff verarbeitet wurde, und um welchen Kunststoff es sich beim Joghurtbecher handelt. „Die Identi­fikation von unter­schiedlichen Plastik­sorten könnte später beispielsweise beim Recycling das Sortieren erleichtern“, überlegt Ivanov. „In diesem Bereich steckt noch eine Menge Potential – technisch wie gesell­schaftlich. Da haben wir mit unseren Studierenden noch eine Menge zu tun.“

HS Landshut / JOL

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