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| Spektralbereich: | 700...2500 nm (14000...4000 cm-1) |
| Funktionsprinzip: | Fourier-Transform-Nahinfrarot-Spektrometer (FTNIR) Interferometermodulation durch exzentrisch rotierenden Tripelspiegel |
| Aufnahmegeschwindigkeit: | max. 480 Spektren / Minute |
| Auflösung: | 5 cm-1 |
| Lichtquelle: | Wolfram-Halogen-Lampe |
| Detektor: | InAs, peltiergekühlt |
Fasergekoppelte NIR-Spektrometer sind in guter Qualität von verschiedenen Firmen erhältlich. Dabei sind - limitiert durch das Signal-Rauschverhältnis - Entfernungen (sprichFaserlängen) zwischen Spektrometer und Meßstelle (Sonde) von 50...100 m möglich. Je nach Entfernung verschlechtert sich das Signal-Rausch-Verhältnis, das Erfordernis nach Mittelung von Spektren nimmt zu. Vorhandene komerzielle Geräte boten Meßraten von 1...2 s/Spektrum. Unter dem Erfordernis, 100...1000 Mittelungen machen zu müssen, waren diese Geräte für manche Einsatzzwecke nicht schnell genug. Ein schnell mittelndes Gerät war erforderlich.
Die Arbeitsgeschwindigkeit der Interferometer ist durch die mechanische Stabilität des Aufbaus limitiert. Linear bewegte Interferometer erfordern dazu eine periodische Hin- und Her-Bewegung optischer Bauteile (z.B. Spiegel beim Michelson-Interferometer). Verkürzt man nun deren Scanzeit, so wachsen die zur Beschleunigung der bewegten Masse erforderlichen Kräfte quadratisch an. Entsprechend wächst die mechanische Belastung und der Verschleiß der Lager dieser Massen.
Die Lösung des Widerspruchs liegt in der Verwendung eines Interferometerprinzips, daß auf der Rotation optischer Bauteile als Bewegung beruht. Dieser Bewegungsablauf läßt sich auch für hohe Geschwindigkeiten bei entsprechender Auslegung der Konstruktion (auswuchten, wie am Autorad) sehr verschleißfrei gestalten.
Das NIRSPIN entspricht nun genau diesem Konstruktionsprinzip. Es gestattet Aufnahmeraten von bis zu 8 Spektren pro Sekunde zur Mittelung bei großen Entfernungen zwischen Spektrometer und Sonde.
Produktionsumgebungen in der chemischen Industrie unterliegen den Bestimmungen des Explosionsschutzes. Deshalb ist es nur unter sehr hohen Aufwendungen und Sicherheitsvorkehrungen möglich, das Spektrometer direkt an den zur Online-Messung erforderlichen Meßort zu stellen und die gewonnen Informationen direkt in die Meßwarte oder den Prozeßleitstand zu übertragen. Wesentlich einfacher ist es, das Spektrometer außerhalb des Explosionsschutz-Bereichs z. B. im Prozeßleitstand zu platzieren und die Entfernung zur Meßstelle mit in dieser Hinsicht unkritischen optischen Fasern zu überwinden.
Genau auf diese Einsatzfälle zielte die Entwicklung des NIRSPIN ab. Es sollte durch die schnelle Mittelungsfähigkeit ein ausreichendes Signal-Rausch-Verhältnis auch bei grossen Meßentfernugnen ermöglichen.
detaillierte Beschreibung des Funktionsprinzip
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