Experimentelle Untersuchungen zur Laserstreustrahlung mittels eines mobilen Detektionssystems im nahen Infrarotbereich

Abstract

Die Rolle von Lasern in unserem Alltag und vor allem in der Industrie wächst stetig weiter an, doch Laser bringen jedoch auch Gefahren mit sich. Streustrahlung von Oberflächen und der Atmosphäre sind dabei nicht zu unterschätzen. Um die potentielle Gefahr von Streustrahlung zu erfassen, wurde ein mobiles Detektionssystem für Freiraumanwendungen entwickelt. Im Laufe dieser Arbeit wird, nachdem die notwendigen theoretischen Grundlagen und der aktuelle Zustand des Systems dargestellt sind, dieses Detektionssystem weiterentwickelt und dessen Funktionalität in einer Messkampagne erprobt. Neben mechanischen Änderungen zum verbesserten Transport, Verbesserungen der Auswertungsprogramme und Anpassungen des Versuchsaufbaus wurde ein Justiertarget entwickelt und in Betrieb genommen. Durch die Verwendung von GPS- und Funkmodulen kann so die Ausrichtung des Detektionssystems überprüft und optimiert werden und die Positionen der Messkomponenten, Abstände und Streuwinkel der Versuche ausgewertet werden. Als operative Weiterentwicklung des Systems wurden zudem ein dichroitisches Einspiegelsystem aufgebaut und ein steuerbarer Photodiodenverstärker mit Gehäuse entworfen und Prototypen erstellt und getestet. In einer Messkampagne konnten Messergebnisse erzielt werden, die die Funktionalität des Detektionssystems im Vergleich zur Theorie bestätigen. Bei den Experimenten der Target-Streuung mit verschiedenen metallischen Proben wurden Abstands- und Winkelabhängigkeit und damit auch die Unterschiede des spekularen und diffusen Reflexes untersucht. Es wurden zwei Experimente zur Untersuchung der Aerosol-Streuung durchgeführt. Zum einen wurde an fester Position in festem Abstand unterschiedliche Winkel untersucht und die Ergebnisse mit bekannten Phasenfunktionen verglichen. Zum anderen wurden in Rasterversuchen verschiedene Punkte im Laserstrahl untersucht und somit sowohl Vorwärts- als auch Rückwärts-Streuung bestimmt.