Philipp Bokatius, Gudrun Mende, Matthias Rang & Peter Stolz
Projektstand nach dem ersten Projektjahr
Das als Kooperation des Forschungsinstituts KWALIS GmbH und des Forschungsinstituts am Goetheanum Anfang 2019 begonnene Forschungsprojekt beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung der Fluoreszenz-Anregungs-Spektroskopie. In der Fluoreszenz-Anregungsspektroskopie, die bereits vor etwa dreissig Jahren von Jürgen Strube entwickelt und am Forschungsinstitut KWALIS GmbH als Methode zur Qualitätsforschung an Lebensmitteln eingeführt wurde, wird das Fluoreszenzlicht einer zuvor kurz beleuchteten Probe gemessen. Mit der von Strube aufgebauten Originalanlage sind seither etliche Untersuchungen zu Qualitätsunterschieden durchgeführt worden, die insgesamt mehr als 150’000 Messreihen umfassen.
Wegen des Alters der bestehenden Anlage ist gegenwärtig unser primäres Ziel der Aufbau einer neuen Anlage. Das technische Kernelement dieser Anlage ist die Detektoreinheit, bestehend aus einem Photomultiplier, der die ausserordentlich geringe Fluoreszenz der Probe in ein elektrisches Signal umwandelt. Zusammen mit der Verstärkerelektronik, mit der die sehr kurzen elektrischen Zählpulse verstärkt werden, und der Computerschnittstellen- bzw. Zählkarte, mit der die Pulse digital erfasst werden, bildet diese Einheit den Detektionspfad. Das exakte Zusammenspiel dieser Bauteile stellt das eigentliche Herz der neuen Anlage dar, da in ihm die Messergebnisse entstehen und dokumentiert werden.
In der Entwicklung traten einige unerwartete Schwierigkeiten auf und die Behebung der technischen Probleme hat wesentlich mehr Zeit in Anspruch genommen, als im Projektplan veranschlagt war. Es deutet sich aber eine Verbesserung gegenüber der bestehenden Anlage an, die wir zur Zeit der Antragstellung noch nicht vollumfänglich abschätzen konnten. Die Detektionseinheit haben wir zwar erst vorläufig charakterisiert, doch sieht es so aus, als ob wir bei ähnlichen Werten für die Dunkelzählrate und absolute Empfindlichkeit ein Vielfaches der Zählrate der gegenwärtigen Anlage erreichen. Der gesamte Messbereich der zusammengesetzten Detektionseinheit (Dynamikbereich) ist dann ebenfalls um diesen Faktor gegenüber der bestehenden Anlage vergrössert.
Veränderte Projektsituation und personelle Ergänzung
Nach dem ersten Jahr müssen wir im Aufbau der neuen Anlage einen deutlichen Verzug von einigen Monaten konstatieren. Dies ist nicht nur auf die erwähnten technischen Schwierigkeiten zurückzuführen, sondern auch auf eine veränderte Projektsituation. So hat der Wechsel der Sektionsleitung der Naturwissenschaftlichen Sektion am Goetheanum von Johannes Kühl zu Johannes Wirz und Matthias Rang zum ersten Januar 2020 eine Reduktion des Stellenanteils von Matthias Rang im Projekt erfordert. Glücklicherweise konnten wir mit Philipp Bokatius ab dem Herbst 2020 einen neuen Mitarbeiter gewinnen, der insbesondere die Aufgabe der Programmierung der neuen Anlage, wie auch das Erstellen der technischen CAD-Zeichnungen für die mechanische Konstruktion von Matthias Rang übernehmen kann. Philipp Bokatius bringt sowohl Erfahrung in der 3D-Modellierung, als auch in der Programmentwicklung mit, so dass diese Ergänzung des Teams ausserordentlich erfolgsversprechend ist.
Projektperspektiven für das zweite Jahr
Gegenwärtig arbeiten wir an der Fertigstellung der CAD-Zeichnungen für die sonderangefertigten mechanischen Bauteile, sowie an der Fertigstellung des Steuerprogramms. Auch nach erfolgreichem Abschluss dieser wesentlichen Realisierungsschritte bleiben noch wichtige Aufgaben bis zur Inbetriebnahme der Anlage zu tun. Dazu gehören neben der eigentlichen mechanischen Fertigung, die wir als Auftrag an eine Lohnfräserei vergeben werden, insbesondere noch das Kühlungsmanagement der Photomultiplier, die modular ausgelegte Beleuchtungseinheit und eine aufwändige Test-und Charakterisierungsphase.
