TEM Messtechnik GmbH trägt dazu bei, das Prinzip der Erzeugung kontinuierlicher THz-strahlung mittels frequenzstabilisierter Laser und photoleitender Antennen zu nutzen, um den Wassergehalt von Pflanzen unmittelbar und zerstörungsfrei zu bestimmen.

Im Rahmen des Programms zur Innovationsförderung des BMELV zum Themenfeld „Innovationen zur verstärkten Nutzung der Elektronik in der Land- und Forstwirtschaft“

Motivation

Die Bestimmung des Wassergehalts von Pflanzenblättern ist für viele Bereiche, wie z. B. für die grundlegende Forschung, als auch in der angewandten Pflanzenbiologie in der Pflanzenwissenschaft von hoher Bedeutung. Wegen der Auswirkungen des globalen Klimawandels, zu dem die steigende Versäuerung von Grundwasser und Boden gehört, gibt es einen entscheidenden Bedarf an effektiven Mitteln, trockenstressresistente Pflanzen auszuwählen. Dementsprechend sind berührungslose Verfahren zur Messung von Trockenstress bei Pflanzen von hohem wissenschaftlichem Interesse.

In diesem Zusammenhang ist die Bewertung des Blattwassergehalts unvermeidlich. In diesem Projekt untersuchen wir eine neuartige Methode für die Bestimmung von Blattwassergehalt, die auf Terahertz-Technologie basiert. Da Wasser im Vergleich zu unpolaren organischen Stoffen Terahertz-Strahlen stark absorbiert, wurde ein Aufbau zur Transmissionsmessung gewählt. Dieser Ansatz basiert auf einem elektromagnetischen Modell einer komplexen THz-Dielektrizitätskonstante, als eine Funktion des Wassergehaltes der Pflanzenblätter wiedergibt (nach Jördens et al 2009).

Ziel

Aufgrund dieser Technologie ist ein innovatives Instrument entwickelt worden, das den Wassergehalt von Blättern in-vivo feststellen kann.

Die THz-Strahlung wird in einer Photomischerantenne hervorgerufen, die die optische Schwebung von zwei interferierenden Diodenlasern in THz-Strahlung umwandelt. An der Detektorantenne wird die eingehende THz-Strahlung in elektrischen Strom umgewandelt, der von der Amplitude und der Phase der einfallenden THz-Welle abhängt. Diese kohärente Detektion erlaubt gleichzeitig die Bestimmung der Absorption von THz-Strahlen durch das in der Probe vorhandene Wasser und der Änderung des Brechungsindexes des jeweiligen Materials.

Die THz-Technologie zur Trockenstressbestimmung wird auch als Sensor zur Steuerung von Bewässerungssystemen geeignet sein.