Spektroskopie (online)

Messprinzip und Fähigkeiten

Unter online Spektroskopie versteht man die Echtzeitmessung und -analyse der Wechselwirkung zwischen elektromagnetischer Strahlung (typischerweise in Form von Licht) und Materie.
Es basiert auf dem Prinzip, dass verschiedene Moleküle und Verbindungen Licht auf einzigartige Weise absorbieren, emittieren oder streuen und so charakteristische spektrale Signaturen erzeugen. Online-spektroskopische Instrumente nutzen dieses Prinzip, um Proben kontinuierlich oder in vorgegebenen Intervallen zu analysieren.

Messaufgaben / Anwendungsfelder

Aufgrund ihrer Fähigkeit, schnell und zerstörungsfrei chemische und physikalische Informationen über Substanzen bereitzustellen, bietet die online Spektroskopie ein breites Anwendungsspektrum in verschiedenen Branchen. Einige häufige Anwendungsbereiche sind:

• Chemische Industrie: Prozessüberwachung und Bestimmung der Reaktionskinetik zur Erfassung der Produktqualität in Echtzeit während Herstellungsprozessen.
• Pharmazeutische Herstellung: Qualitätskontrolle und Prozessoptimierung zur Detektion von Verunreinigungen, um die Konsistenz pharmazeutischer Produkte sicherzustellen.
• Lebensmittel- und Getränkeindustrie: Qualitätskontrolle, Identifizierung von Verfälschungen, Überwachung der Zusammensetzung von Lebensmitteln und die Beurteilung von Frische und Haltbarkeit.
• Agrarindustrie: Neben der Qualitätskontrolle von Wirkstoffen und der Überwachung der Saatgutproduktion wird die online Spektroskopie auf Erntemaschinen zur Bestimmung relevanter Qualitätsparameter eingesetzt.
• Umweltüberwachung: Es dient der kontinuierlichen Überwachung der Luft- und Wasserqualität, der Bodenzusammensetzung und hilft dabei, Schadstoffe zu erkennen und die Auswirkungen auf die Umwelt zu bewerten.
• Bergbau und Mineralverarbeitung: Online Spektroskopie unterstützt die Analyse von Erzproben und ermöglicht eine effiziente Sortierung, Prozesskontrolle und Mineralidentifizierung.

Typische Probleme und Lösungen

Die Online-Spektroskopie steht vor besonderen Herausforderungen, die für eine erfolgreiche Umsetzung sorgfältig geprüft werden müssen:

• Kalibrierung und Referenzstandards: Die Entwicklung und Pflege genauer Kalibrierungsmodelle unter Verwendung von Referenzstandards ist unerlässlich, um die Zuverlässigkeit spektroskopischer Online-Messungen sicherzustellen.
• Probenahme- und Sondendesign: Die ordnungsgemäße Probenhandhabung, einschließlich der Entwicklung geeigneter Probenahmesonden, ist entscheidend, um repräsentative Messungen zu erhalten, insbesondere in komplexen oder rauen Umgebungen.
• Datenverarbeitung: Um aus komplexen Spektraldaten aussagekräftige Informationen zu extrahieren, sind häufig fortschrittliche Datenanalysetechniken wie die chemometrische Modellierung erforderlich.
• Zuverlässigkeit der Instrumente: Online-spektroskopische Instrumente müssen robust, stabil und für den kontinuierlichen Betrieb in industriellen Umgebungen geeignet sein. Regelmäßige Wartung ist notwendig.
• Interferenzen und Matrixeffekte: Interferenzen durch Hintergrundsubstanzen oder Matrixeffekte können die Genauigkeit der Online-Spektroskopie beeinträchtigen. Durch die richtige Probenvorbereitung und Kalibrierung können diese Probleme gemildert werden.

Weiterführende Informationen

• Workman, J. & Weyer, L. (2012). „Praktischer Leitfaden zur interpretierenden Nahinfrarotspektroskopie.“ CRC-Presse.
• Morris, A. & Lang, R. (2017). „Handbuch der Nahinfrarotanalyse.“ CRC-Presse.
• Gauglitz, G., & Vo-Dinh, T. (Hrsg.). (2008). „Handbuch der Spektroskopie.“ Wiley-VCH.
• Reis, N. M. & Santos, J. L. (Hrsg.). (2016). „Prozessanalytische Technologie: Spektroskopische Werkzeuge und Implementierungsstrategien für die chemische und pharmazeutische Industrie.“ Wiley.