Mit dem Dual-Track-Prüfstand untersuchen wir Gasphasenprozesse mit Hilfe der Raman-Spektroskopie. Dabei nutzen wir die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie, um Informationen über verschiedene Prozesse wie z.B. katalytische Systeme entlang eines 1D-Messvolumens zu erhalten. Das inelastisch gestreute Raman-Signal verhält sich wie ein Fingerabdruck der im Probevolumen vorhandenen Moleküle. So ist es möglich, aus den erzeugten Aufnahmen sowohl die Spezieskonzentration als auch die Temperatur der Moleküle entlang eines 6 mm langen Messbereichs abzuleiten, und all dies mit minimalem Eingriff in den zu untersuchenden Prozess. Das Raman-Signals wird mit einem 100 W starken Dauerstrichlaser angeregt und anschließend in unserem Dual-Track-Raman-Spektrometer (DTRS) detektiert und in seine spektralen Komponenten aufgefächert. Die Besonderheit des Spektrometers liegt, wie der Name schon sagt, darin, dass das Signal durch einen Strahlteiler in zwei getrennte optische Strahlengänge aufgespalten wird. Beide Signale werden dann nebeneinander auf dem Sensor einer speziellen Kamera abgebildet. Je nach experimentellen Anforderungen können die beiden Signale unterschiedlich weiterverarbeitet werden, wie in den folgenden Konfigurationen beschrieben.
Dual-Resolution-Konfiguration: Durch die Integration von einem Transmissionsgitter und einem Grism (Kombination aus einem optischen Gitter und zwei Prismen) in einen der beiden Strahlengänge, ist es möglich simultane Messungen mit unterschiedlicher spektraler Auflösung durchzuführen. Diese Konfiguration wurde beispielsweise genutzt, um die Verteilung des Stickstoff-Signals in Messungen hoch aufgelöst mit einem Grism zu erfassen und anhand dessen die Temperatur im Probevolumen zu bestimmen. Gleichzeitig wurden alle Signale der weiteren benötigten Spezies mit einem breitbandigen Gitter aufgenommen.
Polarisations-Separations-Konfiguration: Um das schwache Raman-Signal von Störsignalen zu bereinigen, wie sie z.B. bei Prozessen unter hohen Temperaturen oder durch laserinduzierte Fluoreszenz auftreten, wurden die beiden Strahlengänge genutzt um eine Polarisation-Separation durchzuführen. Das Raman-Signal weist eine hohe Polarisation auf, während Störsignale oft keine einheitliche Polarisation aufweisen. Erzeugt man nun eine Aufnahme, die gleich mit der linearen Polarisation des Lasers ist und eine weitere, welche eine um 90° gedrehte Polarisation aufweist, so enthält die erste das Raman-Signal mit dem Störsignal und die zweite nur das Störsignal. Subtrahiert man die beiden Aufnahmen von einander, so erhält man im besten Fall ein reines Raman-Spektrum. Durch gleichzeitiges Nutzen der beiden Strahlengänge des Spektrometers ist es möglich temporale Fluktuationen im zu untersuchenden Prozess auszugleichen.