Mit dem Laser Bodenschätze in der Tiefsee finden
31.03.2020

Das LIBS-System des LZH auf dem ferngesteuerten Unterwasserfahrzeug ROV Kiel 6000 des GEOMAR bei der Forschungsfahrt des Schiffes SONNE im Pazifik. (Foto: GEOMAR)

Das LIBS-System des LZH vor dem Praxistest in der Tiefsee des Pazifiks. (Foto: GEOMAR)

Das vom LZH entwickelte LIBS-System im Druckgehäuse der Firma ALS Marine Consultants für den Einsatz in einer Wassertiefe von 6000 m (600 bar). (Foto: LZH)

Bodenschätze am Meeresboden zu lokalisieren, ist bislang mit sehr hohen Kosten verbunden. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat zusammen mit acht weiteren Partnern im EU-Projekt ROBUST ein laserbasiertes Analysesystem entwickelt, um Bodenproben in der Tiefsee nahezu zerstörungsfrei zu untersuchen. Erste Praxistests hat das System bestanden.

Das System zur laserinduzierten Plasmaspektroskopie (engl. laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS) ermöglicht es, Materialproben nahezu zerstörungsfrei auf ihre atomare Zusammensetzung hin zu untersuchen. Das vom LZH entwickelte LIBS-System hielt bei Praxistests in der Tiefsee einem Druck von 400 bar erfolgreich stand. Laser, Steuerung und Software funktionierten dabei einwandfrei. Die Versuche fanden im Rahmen einer Forschungsfahrt des Forschungsschiff SONNE des Bundesministeriums für Bildung und Forschung im Pazifik statt. Das LIBS-System tauchte auf dem Tauchroboter ROV Kiel 6000 des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel bis zum Meeresgrund.

Erfolgreiche Analysen
unter hohen Druck sowie im trüben Gewässer

Bei bis zu 500 bar konnte das LIBS-System Kupfer und Zink in realen Massiv-Sulfid-Proben nachweisen. Die Messungen unter Tiefseebedingungen fanden bei der Firma Nautilus in Buxtehude statt. Auf einer Forschungsfahrt in der Ostsee auf dem Forschungsschiff Littorina des GEOMAR konnte das System selbst in verhältnismäßig trüben Wasser zuverlässig Kupfer und Zink in den vorbereiteten Proben erkennen. Dies sind vielversprechende Grundlagen für weitere Versuche unter realen Bedingungen in der Tiefsee.

Über LIBS
LIBS ist ein berührungslos arbeitendes und nahezu zerstörungsfreies Verfahren zur Analyse von chemischen Elementen. Sowohl Feststoffe, Flüssigkeiten als auch Gase können damit untersucht werden. Das Verfahren beruht auf der Erzeugung und Analyse eines laserinduzierten Plasmas. Hierbei wird ein hochenergetischer Laserstrahl auf die Probe fokussiert. Die Energie des Laserstrahls im Fokuspunkt ist dabei so groß, dass ein Plasma entsteht. Das Plasma wiederum emittiert eine elementspezifische Strahlung, die mit einem Spektroskop gemessen wird. Die Emissionslinien im Spektrum können den chemischen Elementen der Probe zugeordnet werden.

Über ROBUST
Das Projekt „Robotic Subsea Exploration Technologies – ROBUST“ (Förderkennzeichen: 690416) wurde durch die Europäische Union im Rahmen des Programmes „Horizon 2020“ gefördert.

Zu der Pressemitteilung gibt es drei Bilder und ein Video.

Die Animation zeigt den Ablauf möglicher Einsatzszenarien der ROBUST-Technologie. (Animation: LZH)

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Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)

Als unabhängiges gemeinnütziges Forschungsinstitut steht das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) für innovative Forschung, Entwicklung und Beratung. Das durch das Niedersächsische Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr geförderte LZH widmet sich der selbstlosen Förderung der angewandten Forschung auf dem Gebiet der Photonik und Lasertechnologie. 1986 gegründet arbeiten inzwischen über 170 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter am LZH.

Der Fokus des LZH liegt auf den Bereichen Optische Komponenten und Systeme, Optische Produktionstechnologien und Biomedizinische Photonik. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Naturwissenschaftlern und Maschinenbauern ermöglicht innovative Ansätze für Herausforderungen verschiedenster Bereiche: von der Komponentenentwicklung für spezifische Lasersysteme bis hin zu Prozessentwicklungen für die unterschiedlichsten Laseranwendungen, zum Beispiel für die Medizintechnik oder den Leichtbau im Automobilsektor. 18 Ausgründungen sind bis heute aus dem LZH hervorgegangen. Das LZH schafft so einen starken Transfer zwischen grundlagenorientierter Wissenschaft, anwendungsnaher Forschung und Industrie.