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The two dimensional In addition a quantitative visualization of concentration fields of different fluids that participate in the mixing process of a microfluidic system was enabled by Planar Spontaneous Raman Scattering (PSRS). It was utilized that different species of molecules are distinguishable from another by their characteristic "spectral fingerprints" (their Raman spectra

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Abstract. Two-dimensional Molecular-Tagging-Velocimetry (2D-MTV) has been used to investigate velocity fields of liquid flow in a micro mixer. Optical tagging was realized by using caged dye. For the first time patterns were generated by structured laser illumination using optical masks. This allows the generation of nearly any imaginable pattern. The flow induced deformation of the optically written pattern is tracked by imaging of laser induced fluorescence. Quantitative analysis of raw image series is carried out by novel "optical flow" based techniques. A comparison to the standard technique of µPIV has also been conducted. Additionally Planar Spontaneous Raman Scattering (PSRS) was applied in order to determine concentration fields for mixtures of ethanol and water.

ZusammenfassungIn diesem Beitrag wird ein Messsystem vorgestellt, das aus der Kombination eines phasenmessenden Interferometers mit einem Hartmann-Shack-Wellenfrontsensor besteht. Die beiden Sensoren nutzen einen gemeinsamen optischen Strahlengang einschließlich eines Mikroskobjektivs, das auf die zu messende Oberfläche gerichtet ist. Sie unterscheiden sich jedoch grundlegend in ihrer physikalischen Funktionsweise und ihren messtechnischen Eigenschaften. Der Wellenfrontsensor erfasst niederfrequente Ortsfrequenzanteile einer dreidimensionalen Oberflächentopographie mit einer vergleichsweise geringen Anzahl an Stützstellen anhand eines einzelnen monochromen Kamerabildes. Das Interferometer benötigt zwei RGB-Aufnahmen zur Rekonstruktion der Phasenkarte derselben Oberflächentopographie und erfasst dabei deutlich höhere Ortsfrequenzanteile, welche für die Rauheitsmessung erforderlich sind. Eine spezielle Doppelpuls-Beleuchtung in Verbindung mit einer periodischen Phasenmodulation ermöglicht die Akquisition der erforderlichen Interferogramme in ca. 50 µs. Die Kombination der Messergebnisse von Wellenfrontsensor und Interferometer ermöglicht den Verzicht auf störanfällige Unwrapping-Algorithmen und erhöht die Flexibilität und das Einsatzspektrum der Sensorkombination im Vergleich zu einem Einzelsensor. Die geringe Zeitdauer zur Erfassung der Topographie eines mikroskopischen Messfeldes erlaubt Messungen an bewegten Messobjekten und bildet damit eine wichtige Voraussetzung für den Einsatz des Sensorsystems in Produktionsanlagen. Die Funktionsweise und die praktische Realisierung des Sensors werden vorgestellt. Messergebnisse von verschiedenen Messobjekten zeigen das Potential dieser Sensorkombination und die jeweiligen Einschränkungen der beiden Sensoren auf.