Wetenschap - 21 maart 1996

Lasertechnieken

Lasertechnieken

Het Gerei

Een muggescheetje kan geen mens horen. Maar Dane Bicanic weet hoe je het zou kunnen meten. Vroeger stopte je honderd muggen in een pot, dan kon je na een dag de veranderde samenstelling van de lucht meten. Dat kun je wel omrekenen naar de gemiddelde produktie per beest, maar dan weet je nog steeds niet wanneer welke mug een scheet liet. Met onze lasertechnieken kun je een enkel scheetje meten. Op het moment dat de mug het laat vliegen."


In werkelijkheid gebruiken Bicanic en zijn medewerkers de lasertechnieken van de vakgroep Agrotechniek en -fysica voor minder frivole metingen. Bijvoorbeeld de concentratie van fosfaat en ammonium in het bodemvocht of van transvetzuren in margarine. Het laserlab heeft de afgelopen jaren negen nieuwe opstellingen ontwikkeld. Deze technieken zijn interessant bij sporendetectie, het vaststellen van een hele lage concentratie van een stof. En om te kijken naar de structuur van agrarische produkten. De technieken zijn gevoelig, specifiek en snel."

Bicanic heeft steeds zijn voelsprieten uitgestoken om nieuwe meettoepassingen op te sporen. Die ontwikkelt het laserlab samen met andere LUW-vakgroepen, DLO-instituten, fysici van Nederlandse universiteiten en vooral met veel buitenlandse onderzoekers. Het is een jong, multidisciplinair gebied. We werken samen met biologen, chemici, fysici, plantkundigen en ecologen. De Wageningse sector leent zich uitstekend voor deze nieuwe technieken: metingen aan lucht, water, bodem, planten en voedsel."

Samen met Nijmeegse onderzoekers begon het lab in 1986 met de laser-fotoakoestische techniek, om bijvoorbeeld luchtverontreiniging te meten. Stap voor stap legt Bicanic de techniek uit. Stel dat je hoofdpijn en rode oogjes krijgt van de lucht in een kantoor. Die lucht stop je in een doosje waar je een laserstraal op loslaat. De laser heeft een golflengte die alleen lekker is voor de prikkelende stof waarvan je de concentratie snel en betrouwbaar wilt meten. De laser verwarmt die stof, waardoor de druk in het doosje toeneemt.

Maar het doosje wordt niet continu bestraald, want een chopper hakt de laserstraal in stukjes: wel straling, geen straling, wel straling. De druk stijgt, daalt, stijgt weer. Het drukverschil vertaalt zich in geluid, waarneembaar met een microfoon. Hoe meer van de prikkelende stof aanwezig is, hoe luider het geluid.

Er zijn veel toepassingen denkbaar waarbij het snel meten van lage gasconcentraties belangrijk is, vertelt Bicanic. Bijvoorbeeld in de anesthesie. De lucht die iemand uitademt, bevat componenten die mogelijk iets zeggen over zijn gezondheidstoestand. Bicanic droom is een apparaat dat aan de hand van zo'n ademanalyse de gezondheid van te vroeg geboren zuigelingen continu kan bewaken, zonder de baby om de haverklap lastig te vallen.

Enthousiast vertelt de fysicus over een van de jongste loten van de laser-familie, infrared dual beam thermal lensing. Die opstelling maakte het lab in samenwerking met de Sloveense wetenschapper Mladen Franko. In een meetcel stop je de vloeistof waarvan je een component wilt meten. Fosfaat in drinkwater bijvoorbeeld. Door de cel stuur je een gechopte laserbundel met de favoriete golflengte van die component. In de neutraalstand is er met het vloeistof-monster niks bijzonders aan de hand. Maar verwarm je het met de laserstraal, dan werkt het monster als een lens. Die thermische lens verspreidt het licht dat er doorheen valt. Als je een tweede laserstraal, de probe, door de thermische lens stuurt, kun je aan de verspreiding aflezen hoe hoog de concentratie is. Hoe meer moleculen in je monster, hoe groter het effect van de lens."

Bicanic kan uren uitweiden over andere laser-varianten die het lab ontwikkelde. Bijvoorbeeld de photothermal beam deflection, waarmee aio Jan Paul Favier voedselmonsters onderzoekt. Die techniek draagt de bijnaam mirage, omdat ze gebruik maakt van het verschijnsel dat op hete dagen te zien is boven een asfaltweg: de lucht zindert. Een deel van het licht wordt afgebogen, wat zorgt voor mirages of luchtspiegelingen.

De Duitser Jurgen Gibkes probeert via infrared photothermal radiometry de structuur onder het huidje van een tomaat of aardappel te meten, zonder de vrucht of knol aan te raken en dus te beschadigen.

Een rondleiding door het lab is voor Bicanic niet compleet zonder een lofzang op de makers van alle apparatuur. Ik heb veel respect voor de mensen van de fijn-mechanische werkplaats, de glasblazerij, de elektronische werkplaats en de technici van onze eigen vakgroep. Steeds weer weten ze precies te maken wat we nodig hebben."

De opstelling voor infrared dual beam thermal lensing.

Re:ageer