Das Projekt „UP-Konversion einzelner Photonen für die Umweltsensorik“ (UPSENSE) ist eine Kooperation zwischen QLM Technology, Covesion, der Universität Bristol und Fraunhofer UK Research. Gefördert mit 425.000 £ von Innovate UK, einer Einrichtung von UK Research and Innovation, zielt das µm darauf ab, die Empfindlichkeit und Effizienz der Gasdetektion deutlich zu verbessern, um industrielle Emissionen zu reduzieren und eine effektivere Überwachung zu ermöglichen.
Die Reduzierung der µm und das Erreichen von Netto-Null-Emissionen zählen zu den größten Herausforderungen unserer Zeit. Das UPSENSE-Projekt trägt zur Bewältigung dieser Herausforderung bei, indem es fortschrittliche Technologien zur Erkennung von Methan und anderen Treibhausgasen entwickelt.
Methan ist der Hauptbestandteil von Erdgas und wird zunehmend als sauberere Alternative zu anderen fossilen Brennstoffen eingesetzt. Industrielle Methanlecks stellen jedoch eine bedeutende Quelle von Treibhausgasemissionen dar und tragen erheblich zur globalen Erwärmung bei. Nach der COP26 hat der Fokus auf die Reduzierung von Methanemissionen zugenommen, begleitet von verschärften Gesetzen und regulatorischen Anforderungen.
Bestehende Gaswarnsysteme sind zwar effektiv, erfordern jedoch häufig sperrige Geräte und arbeitsintensive Verfahren. Es besteht Bedarf an empfindlicheren, skalierbaren und tragbaren Lösungen, die eine kontinuierliche Überwachung von Methan und anderen Gasen ermöglichen.
UPSENSE nutzt die Quant- µm Technologie zur Verbesserung der Treibhausgasdetektion. Das Projekt baut auf der Arbeit von QLM Technology auf, die eine Infrarot-LiDAR-Kamera entwickelt hat, mit der sich Gaslecks visualisieren, lokalisieren und quantifizieren lassen. Während diese Technologie neue Maßstäbe in der Gasdetektion gesetzt hat, will UPSENSE die Innovation weiterentwickeln.
Das Projekt konzentriert sich auf die Entwicklung einer fortschrittlichen Photonen-Upkonversionstechnologie. Dabei werden Photonen im nahen und mittleren Infrarotbereich in sichtbares Licht umgewandelt, um sie mit Silizium-Einzelphotonen-Avalanche-Dioden (SPADs) detektieren zu können. µm -SPADs bieten Einzelphotonenempfindlichkeit und sind kostengünstiger als µm -cto, deren Empfindlichkeit und Wellenlängenbereich begrenzt sind.
Dieser Ansatz ermöglicht die Detektion von Gasen entlang bisher unerreichter Absorptionslinien und erweitert die Messmöglichkeiten auf Wellenlängen jenseits von 1,6 μm. Dies führt zu einer signifikanten Verbesserung der Methan-Detektionsempfindlichkeit und unterstützt Anwendungen von Festinstallationen bis hin zu handgeführten und drohnengestützten Systemen. Die Technologie eröffnet zudem die Möglichkeit, eine größere Vielfalt an Gasen mit hoher Empfindlichkeit in einem Wellenlängenbereich zu detektieren, in dem es bisher nur wenige Lösungen gab.
Das Forschungsteam von Covesion entwickelt die µm Up-Conversion-Technologie, die UPSENSE zugrunde liegt. Durch die Verwendung von MgO:PPLN-Kristallen schafft Covesion ein hocheffizientes Wellenlängenkonversionssystem, das auf die Projektanforderungen zugeschnitten ist und die präzise Umwandlung langwelliger Infrarotphotonen in sichtbares Licht ermöglicht. Dies gewährleistet die Kompatibilität mit Silizium-SPAD-cto.
UPSENSE hat das Potenzial, einen wesentlichen Beitrag zu den Klimaneutralitätszielen der britischen Regierung zu leisten. Durch die Verbesserung der Empfindlichkeit und Effizienz der Treibhausgasmessung wird das Projekt Unternehmen dabei unterstützen, Emissionen zu reduzieren und strenge Vorschriften einzuhalten. Dies wiederum wird neue Marktchancen für britische Hersteller wie QLM Technology und Covesion eröffnen. Neben den ökologischen Vorteilen wird das Projekt die Kompetenzen Großbritanniens im Bereich der quantitativen Mikrometertechnologie µm stärken. Die Universität Bristol und Fraunhofer UK werden wertvolle Erfahrungen und Erkenntnisse gewinnen, die zukünftige Forschungs- und Entwicklungsinitiativen unterstützen.
UPSENSE ist ein 18-monatiges Projekt, das im September 2022 beginnt.
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