Spektrometer Elektronik

Spektrometer

Klassisch werden Spektrometer als Geräte für die optische Spektroskopie zusammengefasst. Je nach Anwendungsfall geht es hier um die Bestimmung einzelner Wellenlängen [Spektroskop], oder Analyse von Intensitätsveränderungen [Spektrophotometer]. Für viele Anwendungen im Labor werden heute noch Monochromatoren verwendet, die an einer einstellbaren Wellenlänge mit einem Detektor Intensitäten bestimmen können. Um komplette Spektren zu erzeugen, werden dann die einzelnen Stützstellen durch mechanisches Verstellen abgetastet. Die Verwendung von Arrays ermöglicht es einen kompletten Spektralbereich innerhalb kürzester Zeit zu erfassen. Hier werden Spektrometermodule, die auf eine Detektorzeile den kompletten Spektralbereich abbilden, verwendet [Polychromator]. Abhängig vom Wellenlängenbereich UV-VIS oder NIR, werden unterschiedliche Detektorarrays und Aufbauten verwendet. Diese ermöglichen nicht nur eine parallele, sehr schnelle Datenerfassung, sondern sind auch durch ihren kompakten und permanent justierten Aufbau industrie- und prozesstauglich.

Spektrometer Embedded class= Spektrometer Prozess

Spektrometer Elektronik

Die einzelnen Pixel eines Detektor Arrays wandeln das eingefallene Licht in einen Photostrom um. Dieser wird mit Hilfe einer Spektrometer Elektronik in ein digitales Signal umgewandelt, welches dann zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung steht. Die Präzision eines Systems hängt dabei wesentlich von der Güte der verwendeten Elektronik ab, da diese maßgeblichen Einfluss auf die Signalgenauigkeit hat. Besondere Anforderungen gibt es zum Teil in speziellen Bereichen der optischen Emissionsspektroskopie, bei der Signale nur kurzfristig zur Verfügung stehen und dann durch exakte Trigger- und Timinganforderungen nutzbar gemacht werden.

Spektrometer Systeme

Kombiniert man Spektrometermodule, Elektronik und geeignete Lichtquellen lassen sich Spektrometersysteme für unterschiedliche Anwendungen erstellen. Die Auswahl der Lichtquellen lässt sich nach unterschiedlichen Gesichtspunkten treffen: neben dem Wellenlängenbereich lassen sich auch Lebensdauerüberlegungen mit einbeziehen. In den letzten Jahren gewinnen Halbleiterlichtquellen, wie LEDs für die Anregung von Fluoreszenz oder Laser Dioden für die Messung von Ramanspektren an Bedeutung. Vorteilhaft ist, wenn das System auch Informationen zum Status liefert, sodass nicht nur stabil und hochverfügbar Messwerte erfasst werden, sondern auch Wartungen rechtzeitig eingeplant werden können. Die Nutzung von verschiedenen Multiplexern und Standard-Lichtwellenleiterverbindern ermöglichen dabei eine flexible Anpassung an die Messaufgabe. Abhängig vom Einsatzgebiet können hier Anforderungen an unterschiedliche Umgebungsbedingungen realisiert werden.

Spektrometer Software Spektrometer

Spektrometer Software

Das digital gewandelte Signal der Elektronik wird im Rechner durch geeignete Mathematik verrechnet. Die spektralen Informationen werden dabei in Absorption, Emission, Transmission oder Reflektion umgerechnet und dann über photometrische Auswertung, Flächenintegration, Farbmetrik oder Chemometrie Ergebnisse extrahiert. Auch kann hier die Kommunikation mit einer Infrastruktur über standardisierte Bus-Interfaces notwendig sein. Die Prozess-Spektroskopie-Software MultiSpec® Pro II bietet hier umfangreiche Optionen an, die mit Hilfe modularer Erweiterungen auf Kundenbedürfnisse angepasst werden können.

Spektrometer Embedded

Spektrometer Systeme, die auf einen PC und [PC-]Software basieren, haben ihren wesentlichen Vorteil in der Modularität. Es wird hier zwar ein hohes Maß an Flexibilität erzielt, ein anderer Aspekt kommt aber zu kurz: Für eine dezidierte Anwendung werden hier einige nachteilige Rahmenbedingungen in Kauf genommen, wie z.B. die Themenen IT Sicherheit, Updates und Verfügbarkeit, die für industrielle Anwendungen nicht unbedingt wünschenswert sind. Hier soll das Spektrometersystem zuverlässig, autonom und mit festem Timingverhalten Messdaten zur Verfügung stellen. Genau dafür wurde die Embedded Spektrometer Plattform tecSaaS® entwickelt.

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