Pi-LAB: Dieses Raspberry Pi-Spektrometer erlaubt vielfältige Analysen und startet ins Crowdfunding
Elektromagnetische Wellen und Materie interagieren miteinander. Ein Beispiel ist der Sonnenbrand, der durch UV-Strahlung ausgelöst wird. Wasser wiederum erscheint blau, da aus dem sichtbaren Licht rote Bestandteile herausgefiltert werden.
Die unterschiedliche Wirkung unterschiedlicher Stoffe auf elektromagnetische Strahlung ist die Grundlage der Spektroskopie, welche in verschiedensten Arten eine häufig zerstörungsfreie Analyse von Materialien aber auch biologischen Parametern erlaubt. Im einfachsten Fall kann etwa geprüft werden, welche Lichtbestandteile eine Flüssigkeit im Vergleich zu einer Referenzsubstanz herausfiltert (absorbiert). Die Art und Stärke der Absorption lässt dann Rückschüsse auf die Identität und Quantität von Inhaltsstoffen der Flüssigkeit zu.
Beim Pi-LAB handelt es sich um ein portables Gerät auf Grundlage des Raspberry Pi (Affiliate-Link), welches spektroskopische Analysen besonders einfach machen soll. Dabei soll das System zumindest auf Ebene der Software auch aus der professionellen Analytik bekannten Konzepten aufbauen, so können Nutzer die Spektren gemessener Proben etwa mit den in einer Datenbank hinterlegten Werte vergleichen. Dabei ist die Erstellung eigener Datenbanken möglich.
Das System selbst ist mit einer Breitband-LED-Lichtquelle und einer 5-Megapixel-Kamera nebst Makro-Linse und 20-facher-Vergrößerung und einem AS7341-Sensor (Datenblatt) ausgestattet. Beim AS7341 handelt es sich um ein Spektrometer mit elf Kanälen, wobei acht davon im sichtbaren Spektrum operieren. Dazu ist eine Analyse im NIR-Spektrum möglich. Dabei ist es mit dem AS7341 im Gegensatz zu kommerziellen Spektrometern nicht möglich, tatsächlich aussagekräftige Spektren zu erstellen, da dafür die spektrale Auflösung des Sensors schlicht zu gering ist. Durch einen Laser sind - zumindest in der Theorie - auch fluoreszenzspektroskopische Experimente möglich.
Vorinstalliert ist eine Datenbank für die qualitative Bewertung von Olivenöl. Georgios Violakis, Erfinder des Pi-LAB und wenig überraschend Ph.D. im Bereich der Photonik betont allerdings, dass es sich beim Pi-LAB auf keinen Fall um einen Ersatz für ein (semi-)professionelles Analysesystem handelt. Etwa für Schüler und Lehrer bietet das Pi-LAB potentiell aber ein sehr umfangreiches Lernpaket von den Grundlagen der Spektroskopie über die optische Datenauswertung, bis hin zur Kalibrierung eines Messverfahrens und der Programmierung eines Einplatinenrechners.
Dabei soll der modulare Aufbau und der Open Souce-Ansatz es auch ermöglichen, einige der Einschränkungen zu umgehen. So lässt zum Beispiel der Sensor auswechseln um auch andere Frequenzbereiche und zudem mit einer höheren spektralen Auflösung aufzunehmen. Auf dem Mainboard sind einige unbelegte 5-Volt-PINs vorhanden, wodurch zumindest die Stromversorgung von anderen Bauteilen besonders einfach erfolgen kann.
Im Rahmen der Kickstarter-Kampagne sollen Unterstützer ab einem Beitrag von mindestens 339 Euro ein Exemplar des Pi-LAB erhalten. Dabei besteht wie bei allen Crowdfunding-Kampagnen aber auch beim Pi-LAB das Risiko eines Totalverlustes der eigenen Investition.
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