Spektroskopie Elektronik

Optische Spektroskopie

Grundlagen und Einsatzbereiche

Licht, elektromagnetische Strahlung im Bereich optischer Wellenlängen, interagiert mit Materialien in unterschiedlicher Weise, je nach Materialeigenschaften und der Wellenlänge. Dieser Effekt, den wir im sichtbaren Bereich als Materialfarbe wahrnehmen können, wird messtechnisch mit Hilfe von Spektrometern im gesamten optischen Bereich von UV [Ultraviolett, 190 – 380 nm], VIS [sichtbarer Bereich, 380 bis 780 nm] über NIR [nahes Infrarot, 780 – 2500 nm] bis IR [Infrarot 2500 - > 10000 nm] verwendet. Während die klassischen Spektroskopieverfahren zur quantitativen Analyse mit breitbandiger Beleuchtung in Transmission oder Reflexion eingesetzt werden, wird in der Raman-Spektroskopie ein Laser zur Anregung eines sehr materialspezifischen Effekts genutzt. Die spektrale Emission ermöglicht Rückschlüsse auf die Zusammensetzung des Messguts bis hin zur Bestimmung der Konzentration einzelner Bestandteile. Berührungslos, zerstörungsfrei, ohne bewegte Teile und verzögerungsfrei – damit eignet sich die Messtechnik auf Basis von Spektrometern bzw. Spektroskopen ideal als Analysemethode für die instrumentelle Analytik. Spektroskopie wird aus guten Gründen immer häufiger im Prozeß in on-line und in-line Anwendungen eingesetzt. Die damit mögliche laufende Qualitätsüberwachung oder Prozessregelung führt — je nach Einsatzbereich — zu besseren Produkten, weniger Materialausschuss und weniger Umweltbelastung. Neben Prozessen sind auch weitere Anwendungsbereiche in der chemischen Analytik, beispielsweise in der molekularen Chemie, weit verbreitet. Die vielseitige Technologie eignet sich auch für eine Reihe weiterer Anwendungen, wie z.B. die spektrale Charakterisierung von Lichtquellen, Messung der Dicke teiltransparenter Schichten und viele mehr.

Prozess Spektroskopie Spektroskopie Prozess

Spektroskopie – Gerätetechnik, Elektronik und Software

Die Vielseitigkeit der Einsatzbereiche spiegelt sich in sehr unterschiedlichen Anforderungen an die Genauigkeit und Gestalt der Geräte und der Software für Bedienung und Auswertung wider. Während Laborgeräte meist eine hohe spektrale Auflösung und Empfindlichkeit benötigen, stehen in mobilen oder industriellen Anwendungen meist eher Zuverlässigkeit und Stabilität im Dauerbetrieb bei wenig Wartungsaufwand im Vordergrund. Laborgeräte unterscheiden sich somit grundlegend von industriellen Spektrometersystemen und diese wiederum von mobiler, spektraler Sensortechnik.

In diesen Fällen müssen die Geräte unter anderem für die Anwendungsumgebung geeignet sein, z.B. IP Schutzklassen einhalten, im erweiterten Temperaturbereich arbeiten oder Ex- Anforderungen erfüllen. Die Schnittstellen für Einbau, Versorgung und Daten sind häufig an die speziellen Gegebenheiten im geplanten Einsatz anzupassen. Die Bedienung erfolgt nicht durch technisch-wissenschaftlich ausgebildetes Fachpersonal, sondern durch Facharbeiter – auch dieser Aspekt muss im Geräte- und Softwaredesign berücksichtigt werden. Hier ist kein Universalspektrometer gefragt, vielmehr eine auf die jeweilige Anwendung zugeschnittene Lösung.

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