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063N - LIGA-Mikrospektrometer für die optische Spektralanalyse |
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Bei vielen Untersuchungen gehört die optische Spektralanalyse heute zu den routinemäßig angewandten Verfahren mit dem Trend zu immer kleineren und leistungsfähigeren Geräten. Die gesteigerten Anforderungen an die Empfindlichkeit und Auflösung, die deutliche Erweiterung des linearen und spektralen Messbereiches bei gleichzeitiger Beibehaltung der sehr geringen äußeren Abmessungen und Lichteinkopplung über Glasfasern haben zu einer neuen Baureihe von LIGA-Mikrospektrometern in Hohlwellenleitertechnik geführt. Die LIGA-Technologie (Lithographie-Galvanoformung-Abformung) ist besonders für die Herstellung von passiven mikrooptischen Komponenten und Systemen geeignet und hat sich bereits bei verschiedenen Anwendungen im Bereich der biomedizinischen und industriellen Spektralanalyse bewährt. LIGA–Mikrospektrometer sind Kunststoffteile, die in Mikrospritzgusstechnik hergestellt werden. Die Anordnung von Eintrittsspalt, Gitter und Detektor auf einem Rowlandkreis, die Vermeidung beweglicher Teile, und die Integration aller optisch relevanten Elemente in einem monolithischen Bauteil sorgen für eine ausgezeichnete Stabilität in Bezug auf thermische und mechanische Belastungen. Die lichtführende Ebene wurde als Hohlwellenleiter ausgeführt, bei dem die Lichtausbreitung in vertikaler Richtung durch die beiden hochreflektierend verspiegelten Grenzflächen der Deckelschichten begrenzt wird. Diese Konstruktion ermöglicht die Verwendung einer 300 µm-Quarzglasfaser mit einer numerischen Apertur von 0,22 für die Lichteinkopplung. So konnte eine wesentliche Steigerung der Empfindlichkeit im Vergleich zu Folienwellenleiter-Spektrometern mit maximal 105 µm-Faser erreicht werden. Für die Mikrospekrometer für den Spektralbereich bis 1100 nm werden Si-Detektoren verwendet. Die NIR-Spektrometer sind mit einem speziell entwickelten, ungekühlten InGaAs-Detektor mit sehr geringem Leistungsbedarf ausgestattet. Dies ist ein entscheidender Vorteil für die Verwendung der Spektrometer in tragbaren Geräten oder bei der kontinuierlichen On-line-Überwachung, da keine permanente und aufwendige Kühlung mit flüssigem Stickstoff o. ä. erforderlich ist. LIGA Mikrospektrometer der neue Generation sind für die Spektralbereiche 350 - 850 nm, 600 - 1100 nm, 1100 - 1750 und 1100 - 1900 nm erhältlich.  NIR-LIGA-Spektrometer. |
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| Innovative Aspekte | |
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Durch den Einsatz der LIGA-Technik ist es möglich, miniaturisierte Gitterspektrometer preiswert und in großen Stückzahlen durch Kunststoffabformtechnik herzustellen. Alle funktionalen Komponenten eines klassischen Spektrometers, wie Einkoppelstruktur, Hohlwellenleiter, Gitter und Auskoppelstruktur, werden auf dieser hochpräzisen Kunststoffstruktur vereint. Durch die Ausgestaltung der lichtführenden Schicht als Hohlwellenleiter konnte im Vergleich zu Folienwellen-Leitersystemen eine deutlich verbesserte Transmission erreicht werden. Besondere Eigenschaften:
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| Anwendungspotenzial | |
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Die VIS- und NIR-LIGA-Mikrospektrometer können in vielen Bereichen der Analytik eingesetzt werden, z. B. in der non-invasiven medizinischen Analyse, der Farbmessung, Umwelttechnik, Fluoreszenzspektroskopie, on-line Prozesskontrolle und vielen anderen Bereichen. Typische Anwendungen der NIR-Mikrospektrometer sind die Materialidentifizierung, Messung von Zucker-, Fett- und Proteingehalt an Obst und Gemüse, Feuchte- und Fettbestimmung der Haut, Bestimmung der Brennwerte von Erdgas und andere. Aufgrund der geringen Größe, des minimalen Leistungsbedarfs und der Lichteinkopplung durch eine Glasfaser bieten die LIGA-Mikrospektrometer besondere Vorteile bei Messungen an schwer zugänglichen Stellen und bei Verwendung in tragbaren Handgeräten. |
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| Art der Zusammenarbeit | |
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Neben der Bereitstellung kompletter Spektrometersysteme oder von Subsystemen besteht besonderes Interesse an Kooperationen mit Geräteherstellern im Bereich der OEM Komponentenfertigung sowie an kundenspezifischen Entwicklungen, bevorzugt für Applikationen in den Bereichen biomedizinische Analytik, Lebensmittelanalytik, Life-Science, Farbmesstechnik und Materialidentifizierung. |
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