Zerstörungsfreie Vor-Ort-Analyse organischer Stoffe durch kleine modulare Spektrometerplattform

Kompakte und kostengünstige Alternative zu teuren auf Zeilensensoren basierenden Tischgeräten

04.04.2024

Auswahl möglicher Messproben der SMMS-Plattform des Fraunhofer IPMS

Kompakte und ultrakompakte Nahinfrarot-Spektralanalysesysteme zur Bewertung organischer Substanzen sind für verschiedene Branchen wie die Lebensmittel-, Textil- oder Pharmaindustrie von entscheidender Bedeutung. Eine zerstörungsfreie Analyse vor Ort schafft Sicherheit in der Qualitätsüberwachung und spart Zeit. Die am Fraunhofer Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS entwickelte nicht-resonante Scanning Mirror Micro Spectrometer (SMMS)-Plattform bietet eine kompakte und kostengünstige Alternative zu teuren auf Zeilensensoren basierenden Tischgeräten und ermöglicht darüber hinaus eine individuelle Spektrometerkonfiguration.

Mit dem Fokus auf Vor-Ort-Anwendungen hat das Fraunhofer IPMS eine neue Scanning Mirror Micro Spectrometer (SMMS)-Plattform entwickelt, die auf einem einachsigen MEMS (Micro Electro-Mechanical System) Scanning Mirror basiert. Der nicht-resonant scannende Ansatz bietet dabei die Möglichkeit einzigartige Messszenarien wie z.B. die Eingrenzung des Spektralbereichs mit einhergehender Messzeitverkürzung zu realisieren.

Die neueste IPMS-Mikroscanner-Technologie ermöglicht verschiedene Spektrometer-Konfigurationen mit anpassbarem Spektralbereich und spektraler Auflösung. Der Spektralbereich in der Standardkonfiguration reicht von 1000 nm bis 1900 nm, kann aber durch die Wahl verschiedener Beugungsgitter und Detektoren, insbesondere mit Varianten bis 2200nm und 2500nm, kundenspezifisch modifiziert werden. Die spektrale Auflösung beträgt ≤ 10 nm (FWHM, Halbwertsbreite) über den gesamten Spektralbereich und kann durch die Wahl eines geeigneten Eintritts- und/oder Austrittsspalts angepasst werden. Hierfür bietet das Institut auf Anfrage individuelle Kunden-Evaluierungskits an.

Neben der kompakten Baugröße sind technologische Aspekte für die Herstellbarkeit in größeren Stückzahlen relevant. Die wettbewerbsfähigen Herstellungskosten werden durch die Verwendung einfacher Basiskomponenten und eine reduzierte Elektronikkomplexität sowie eine effiziente Aufbau- und Verbindungstechnik und Systemintegration erreicht.

Die Anwendungsbereiche des Systems umfassen den nahinfraroten Spektralbereich in den unterschiedlichen Systemvarianten bis zu Wellenlängen von 1900 nm, 2200 nm oder 2500 nm, was Einsatzgebiete in der Lebensmittel-, Textil- sowie Pharmaindustrie ermöglicht. Weitere Anwendungsbereiche finden sich in der Medizin, den Biowissenschaften, aber auch in der Materialverarbeitung oder Qualitätsüberwachung von Kunststoffen, der Petrochemie, im Recycling sowie bei anderen Messaufgaben, die zuverlässige zerstörungsfreie Vor-Ort-Analysen erfordern.

Die neuartige Spektrometer-Plattform wird auf der Fachmesse "analytica" vom 9. bis 12. April in München vorgestellt. Besucherinnen und Besucher haben am Stand A3.407 des Fraunhofer IPMS die Möglichkeit, die Leistungsfähigkeit zu testen und ihre spezifischen Anforderungen zu diskutieren.

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