Philipp Bokatius, Gudrun Mende, Matthias Rang & Peter Stolz

Anlagenaufbau und Inbetriebnahme der FAS-2

Nach den verschiedenen technischen Herausforderungen und dadurch bedingten Verzögerungen im Zeitplan des Projektes (vgl. Jahresberichte 2019–2022), wurde es im Januar 2023 möglich, die weitgehend aufgebaute neue Anlage FAS-2 in die klimatisierte Dunkelkammer des Forschungsinstitutes KWALIS umzuziehen und neben der originalen FAS-1-Anlage einzurichten.

Die erste Inbetriebnahme der neuen Anlage erfolgte Anfang Februar 2023 mit der Messung des ersten Apfels. Zu diesem Zeitpunkt war erst ein Photomultiplier (PMT) einsatzfähig, die Software noch nicht voll funktionstüchtig und das Lampenhaus noch nicht vollständig aufgebaut. Die Beleuchtung und Steuerung der Anlage musste noch manuell erfolgen, doch war es der erste Moment, an dem wir den charakteristisch abfallenden Kurvenverlauf einer schwachen Fluoreszenz mit der Anlage aufnehmen konnten. Damit konnte erstmals die projektierte hohe Empfindlichkeit der neuen Anlage in der Praxis bestätigt werden. Auch die erste «Dunkelmessung», d.h. die erste Messung der ultraschwachen Eigenemission des Apfels (ultra-weak photo emission (UWPE)) konnte nach dem weitgehenden Abklingen der Fluoreszenz noch am gleichen Abend durchgeführt werden.

Im Mai wurde dann nach Fertigstellen des Lampenhauses und des Programms zur Steuerung die Anlage in allen Messfunktionen einsatzbereit (zunächst noch beschränkt auf einen PMT) und für den Testbetrieb mit realen Proben in der Biophysik freigegeben. Im Juni erfolgte die Inbetriebnahme des zweiten PMTs und die Anlage wurde voll funktionstüchtig. Erste Messungen der farblichen bzw. spektralen Auflösung der Proben-Lichtemission (EmSpec) wurden durchgeführt.

Vergleichsmessungen, Charakterisierung der FAS-2 und Perspektiven

Für die Beurteilung der Messergebnisse ist es besonders wertvoll, diese mit den Messergebnissen einer unabhängigen Anlage vergleichen zu können. Dies war im August 2023 nach einer Reparatur der originalen Anlage FAS-1 von Jürgen Strube möglich. Dabei zeigte sich, dass in beiden Anlagen die charakteristischen Unterschiede zwischen zwei Proben in den gleichen Parametern auftreten, obwohl sich die spektrale Empfindlichkeit der Photokathoden der PMTs und der Signalpfad der beiden Anlagen unterscheiden. So kann etwa die Unterscheidung von Produkten (beispielsweise Hühnereiern) aus biodynamischer und konventioneller Produktion mit beiden Anlagen statistisch signifikant wiederholt und in den gleichen Parametern durchgeführt werden.

Im Oktober und November konnte dann die neue Anlage FAS-2 nach etwa fünfzehntausend Messkurven im zweiten Halbjahr technisch charakterisiert werden. Es zeigte sich dabei, dass wir alle im Projektantrag angestrebten technischen Ziele in der finalen Anlage umsetzen und damit das Kooperationsprojekt zwischen KWALIS und der Naturwissenschaftlichen Sektion zum Jahresende erfolgreich abschliessen konnten.

Ein Folgeprojekt befindet sich bereits in der Beantragung, bei dem es darum gehen wird, mit der neuen Anlage experimentelle Fragestellungen zu bearbeiten (u.a. die Frage, ob sich F1-Hybride von Zuchtlinien ohne Hybridisierung in der Proben-Lichtemission unterscheiden). Insbesondere freuen wir uns dabei die neuen Möglichkeiten der FAS-2 einsetzen zu können, wie die Bestimmung der Wellenlängenbereiche der Lichtemission, die erstmalig neben der Intensität möglich wird.

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