Wachsames Fenster

Physik Journal - Eine mit Kunststoff beschichtete Glasscheibe bildet das Herz eines Überwachungssystems.

Lichtschranken oder Bewegungsmelder schützen Gebäude vor unerlaubtem Betreten oder schalten die Beleuchtung an. Sie arbeiten mit passiven oder aktiven Sensoren, manchmal mit einer Kombination aus beidem. Wissenschaftler der Fraunhofer-Institute für Angewandte Polymerforschung in Golm und für Rechnerarchitekturen und Softwaretechnik in Berlin nutzen für einen neuen Ansatz Fensterscheiben als Detektorflächen.

Abb.: UV-Licht fällt auf eine beschichtete Fensterscheibe und erzeugt Fluoreszenzlicht, das der Detektor auffängt. (Bild: Fraunhofer IAP)

Dazu beschichten sie das Glas mit einem Kunststoff, der dank Zusatzpartikel fluoresziert. Fällt UV-Strahlung auf die präparierte Scheibe, emittiert der Kunststoff Licht, das sich aufgrund von Totalreflexion zum großen Teil innerhalb des Glases ausbreitet. Mit Fotodetektoren oder Solarzellen lässt es sich messen. Tritt jemand zwischen UV-Quelle und Scheibe, emittiert der Kunststoff nicht mehr, und die Auswerteelektronik meldet ein Objekt vor der Scheibe - fertig ist der Bewegungsmelder.

Als Kunststoff nutzen die Forscher u. a. Zellulose-Acetat. Es ist amorph, trübt also die Scheibe nicht, und hat einen Brechungsindex, der mit dem von Glas vergleichbar ist. In das Acetat lagern sie Nanopartikel ein, die im Ultravioletten absorbieren. Hierfür eignen sich z. B. Halbleitermaterialien auf Basis von Zinksulfid, Yttriumvanadat oder Lanthanphosphat. Der präparierte Kunststoff lässt sich mit Airbrush-Technik oder Filmgießen auf das Glas aufbringen.

Als Demonstrator haben die Forscher eine Scheibe mit 25 cm Kantenlänge beschichtet und an jeder Kante vier Sensoren angebracht. Ihre Zahl hängt von der Größe des zu überwachenden Feldes und der zu erfassenden Objekte ab. Über einen Algorithmus lässt sich ermitteln, in welche Richtung und mit welcher Geschwindigkeit sich ein Objekt bewegt. Als UV-Quelle genügt die Raumbeleuchtung, da jede Lampe auch ultraviolette Strahlung emittiert. Nun wollen die Wissenschaftler die Haltbarkeit der Beschichtung und die Anforderungen im Hinblick auf konkrete Anwendungen untersuchen.

Michael Vogel
Quelle: Physik Journal, April 2009, S. 14

AL