ATR-Messtechnik – vom Labor in den Prozess

ATR-Spektroskopie (abgeschwächte Totalreflexion)

Industrietaugliche ATR-Messtechnik zur Analyse von Prozessflüssigkeiten

Die Überwachung von Prozessflüssigkeiten stellt höchste Ansprüche an optische Prozess-Sensoren: Sie müssen hoch sensitiv und zugleich sehr robust sein. Fraunhofer IPM entwickelt seit mehr als 20 Jahren Sensoren und Messsysteme für Prozessanwendungen, die auf der abgeschwächten Totalreflexion im mittleren Infrarot (ATR) basieren. Sie liefern on- oder atline Analysedaten zur chemischen Zusammensetzung flüssiger Medien und erlauben so eine Prozesskontrolle.

Die ATR-Messtechnik ist eine etablierte optische Methode, mit der selbst stark absorbierende Flüssigkeiten analysiert werden können. Schon heute lässt sich mit diesem spektroskopischen Verfahren z. B. die Zusammensetzung von Getränken wie Bier, Fruchtsäften oder Softdrinks bestimmen. Allerdings nur im Labor. Denn beim industriellen Einsatz gibt es ein Problem: Die Messtechnik ist bislang nicht robust genug für den Dauereinsatz. Speziell im wichtigen langwelligen Infrarotbereich existieren bis heute nur wenige industrietaugliche Sensorlösungen.

Fraunhofer IPM entwickelt problemspezifisch angepasste ATR-Sensorlösungen für den Einsatz in industriellen Prozessen. Dabei bauen wir auf Kompetenzen in den Bereichen optisches und opto-mechanisches Design und in der Aufbau- und Verbindungstechnik für besonders robuste Sensoren. Dank umfangreicher Materialkenntnisse sind wir in der Lage, ATR-Elemente mit Blick auf die jeweilige Anwendung gezielt zu modifizieren. Für die Datenauswertung nutzen wir unter anderem chemometrische Methoden, die stetig weiterentwickelt werden.

In den vergangenen Jahren hat Fraunhofer IPM ATR-Sensoren für den Einsatz in der Getränkeindustrie (z. B. als CO2-Sensoren) und für die Konzentrationsbestimmung von Isocyanaten in der chemischen Industrie entwickelt.

Prinzip der ATR-Spektroskopie

Licht wird durch Totalreflexion in einem Lichtwellenleiter geführt. Dabei bildet sich hinter der reflektierenden Grenzfläche ein evaneszentes Feld mit einer Eindringtiefe in der Größenordnung der eingestrahlten Wellenlänge aus. Die zu untersuchende Probe (z. B. Flüssigkeit) im Bereich der Grenzfläche wechselwirkt mit diesem Feld, wodurch das im Wellenleiter geführte Licht abgeschwächt wird.

Informieren Sie sich hier auch über unsere Kompetenz im Bereich Chemometrie.

Anwendungen »ATR-Spektroskopie«

Anwendung

ATR-Spektroskopie für die Prozessmesstechnik

 

Anwendung

Produktionskontrolle in der Getränkeindustrie