Wässrige Filme spielen in einer Vielzahl technischer Prozesse eine wichtige Rolle, sei es, dass sie diese unterstützen oder ungewollt stören können. Daher ist eine genauere Charakterisierung der zeitlichen Entwicklung wässriger Filme wünschenswert, um diese Prozesse zu optimieren und weiterzuentwickeln. Dazu sind nichtinvasive Messverfahren von besonderem Interesse, mit denen die Schichtdicke, die Konzentration gelöster Stoffe, die räumliche Ausdehnung und die zeitliche Entwicklung dieser Größen beobachtet werden können.

Eine Methode, die sich gut dazu eignet, ist die Absorption von Licht im (nah-)infra­roten Spektralbereich. In Kombination mit Diodenlasern als Lichtquelle findet dieses Verfahren umfangreich in der Gasphasenanalyse Anwendung, wo Gasgemische bzgl. Konzen­trationen und Temperaturen punktweise analysiert werden. In früheren Arbeiten wurde diese Methode unter Nutzung der Wasserabsorptionsbande bei ~1,4 µm erfolgreich zur punktweisen Charakterisierung von wässrigen Filmen im Schichtdickenbereich 100–1000 µm verwendet und damit simultan die Konzentration eines gelösten Stoffes oder die Temperatur des Films bestimmt.

Diese Konzepte werden in der vorliegenden Arbeit mit verschiedenen Lichtquellen wie Diodenlasern oder spektral gefilterten Breitbandquellen, sowie Detektoren wie Fotodioden bzw. bildgebender Pixelkameras erweitert. Dabei geht allen Messungen eine ausführliche spektroskopische Untersuchung mit Fourier-Transform-Infrarot-Spektroskopie der jeweiligen wässrigen Proben im Bereich von 1250–2500 nm voraus, um geeignete Detektionswellenlängen zu identifizieren, die sowohl eine sensitive Schichtdickenmessung erlauben als auch eine große Abhängigkeit der Absorptionssignale von den jeweiligen gelösten Stoffen aufweisen.

Die Erweiterung des nutzbaren Spektralbereichs zu längeren Wellenlängen erlaubt die Nutzung stärkerer Absorptionsbanden und damit die Möglichkeit geringere Schichtdicken zu messen. Ebenfalls konnten so Schichtdicke und Konzentration zweier gelöster Harnstoffderivate einer wässrigen Lösung simultan gemessen werden. Der Einsatz einer Nahinfrarotkamera mit räumlich und zeitlich aufgelöster Detektion bei Bildwiederholraten bis nahe 1 kHz erlaubte die bildgebende Erfassung dynamischer Schichtdickenmessungen von dünnen Wasserfilmen durchzuführen. Ebenfalls konnten erste Schichtdickenmessungen an dünnen wässrigen Nanopartikelsuspensionen durchgeführt werden, indem der Streuanteil der Nanopartikel aus den Absorptionsspektren der Proben herausgerechnet wurde.