Messsysteme für die Echtzeitüberwachung
Hochgeschwindigkeits-Nahinfrarot-Spektrometer für die Echtzeitüberwachung in Inline-Prozessen
In der industriellen Prozesskontrolle gewinnen kompakte Spektrometer zunehmend an Bedeutung. Sie ermöglichen präzise Analysen direkt in der Produktionslinie und lassen sich flexibel in bestehende Systeme integrieren – für eine zuverlässige Überwachung verschiedenster Materialien.
Hamamatsu Photonics präsentiert das – laut eigener Aussage – derzeit kompakteste am Markt verfügbare Fourier-Transform-Nahinfrarot Spektrometer C16511-01. Dieses FT-NIR Spektrometer ergänzt die Produktpalette von Hamamatsu um ein leistungsstarkes, schnelles und zugleich preislich attraktives Spektrometer. Das C16511-01 basiert auf fortschrittlicher Fourier-Transformationstechnologie und integriert einen Halbleiterlaser, der präzise Messungen mit hoher Wellenlängengenauigkeit erlaubt – ohne Kompromisse zwischen Lichtintensität und spektraler Auflösung eingehen zu müssen. Mit einem Spektralbereich von 1.100 nm bis 2.500 nm und der Fähigkeit, bis zu 275 Spektren pro Sekunde zu generieren, eignet sich das Gerät besonders gut für industrielle Inline-Anwendungen und analytische Tests.
Das optische Interferometer verfügt über einen integrierten Lichteingang, einen Strahlteiler, einen festen Spiegel, einen beweglichen Spiegel (ϕ3 mm) und einen Hamamatsu-Fotodetektor. Dieser Fotodetektor erfasst Lichtintensitätssignale, die je nach Position des beweglichen Spiegels variieren. Das optische Spektrum wird durch Verarbeitung (Fourier-Transformation) dieser Lichtintensitätssignale ermittelt.
Integration in bestehende Systeme
Aufgrund seiner kompakten Bauweise von 68 × 124 × 66 mm lässt sich das Spektrometer in bestehende Analyse- und Überwachungssysteme integrieren. Es unterstützt sowohl diffuse Reflexions- als auch Transmissionsmessungen und kann somit flüssige, feste oder pulverförmige Proben analysieren. Die Ethernet-Schnittstelle sowie die Kompatibilität mit Windows- und Linux-Betriebssystemen ermöglichen eine einfache Einbindung in OEM-Geräte.
Die mitgelieferte Auswertungssoftware erlaubt die Konfiguration von Messparametern, die Datenerfassung und Visualisierung. Zusätzlich stehen Dynamic Link Library (DLL)-Spezifikationen zur Verfügung, mit denen Anwender eigene Softwarelösungen entwickeln können.
Anwendungsbereiche
Das FT-NIR C16511-01 bietet eine hohe Empfindlichkeit und spektrale Auflösung für präzise Analysen, Materialtests und Qualitätskontrollen – insbesondere dort, wo Mobilität und Effizienz gefragt sind. Typische Einsatzgebiete sind die verfahrenstechnische Analytik, die Prüfung und Sortierung von Agrarprodukten und Lebensmitteln, die Arzneimittelprüfung sowie die Prüfung und Sortierung von Kunststoffen und anderen Materialien.
„Präzision direkt in der Linie“
Im Interview: Kilian Höfling, Sales Engineer Academic, spricht über das neue Spektrometer C16511-01 von Hamamatsu
inspect: Herr Höfling, wie trägt der integrierte Halbleiterlaser des C16511-01 zur Verbesserung der Wellenlängengenauigkeit bei – und welche Vorteile ergeben sich daraus für industrielle Anwendungen?
Kilian Höfling: Der integrierte VCSEL-Laser spielt eine zentrale Rolle bei der präzisen Überwachung der Position des beweglichen Spiegels im Interferometer. Dadurch wird die Wellenlängengenauigkeit deutlich verbessert. Das hat gleich mehrere Vorteile für die Industrie: Die Messstabilität bleibt auch bei Vibrationen und Temperaturschwankungen erhalten, was besonders in rauen Produktionsumgebungen entscheidend ist. Zudem reduziert sich der Kalibrierungsaufwand erheblich, und die kontinuierliche Qualitätskontrolle kann direkt in der Produktionslinie erfolgen – ohne Unterbrechung oder manuelle Eingriffe.
inspect: Welche Branchen profitieren Ihrer Meinung nach am stärksten von den neuen Funktionen des Spektrometers?
Höfling: Das Spektrometer ist vielseitig einsetzbar und bringt für mehrere Branchen Vorteile. In der Lebensmittelindustrie etwa ermöglicht es eine präzise Sortierung und Qualitätskontrolle sowie die frühzeitige Erkennung von Verunreinigungen. In der Biotechnologie kann es zur Echtzeitüberwachung biologischer Prozesse wie Fermentation eingesetzt werden. Auch die Landwirtschaft profitiert durch die Analyse von Böden, Pflanzen und Düngemitteln. Zudem unterstützt es die Kunststoffindustrie bei der Materialprüfung und Sortierung.
inspect: Was sind typische Anwendungsfälle für das Spektrometer im industriellen Alltag?
Höfling: Das Spektrometer eignet sich für die Inline-Prozessüberwachung in Produktionsanlagen, etwa an Förderbändern oder in Rohrleitungen. Es prüft Feststoffe, Flüssigkeiten und Pulver. In der Lebensmittel- und Agrarbranche wird es zur Authentifizierung und Sortierung eingesetzt, während es in der Pharmaindustrie bei der Inhaltsstoffbestimmung eine wichtige Rolle spielt. In der Bioprozessanalyse, etwa bei Zellkulturen oder Fermentationsprozessen, liefert es wertvolle Daten.
inspect: Welche Trends beobachten Sie aktuell bei Spektrometern und deren Anwendung?
Höfling: Ein klarer Trend ist die Miniaturisierung. Tragbare und sogar Smartphone-basierte Spektrometer gewinnen an Bedeutung. Gleichzeitig sehen wir eine zunehmende Integration in automatisierte Systeme, etwa Roboterlösungen. Besonders spannend ist der Einsatz von Künstlicher Intelligenz zur Spektrenauswertung und Mustererkennung – das eröffnet ganz neue Möglichkeiten in der Prozessoptimierung.
inspect: Was dürfen wir als nächstes von Hamamatsu in diesem Bereich erwarten?
Höfling: Wir arbeiten intensiv an der Verbreiterung des Wellenlängenbereichs, um noch weitere Anwendungen abdecken zu können. Zudem entwickeln wir unsere firmeneigene Software Tokuspec weiter, mit dem Ziel, die Datenverarbeitung noch schneller und effizienter zu gestalten. Damit möchten wir unseren Kunden nicht nur präzise, sondern auch besonders benutzerfreundliche Lösungen bieten.
