FTIR Rocket – FTIR-Spektrometer

Der FTIR Rocket ist in mehreren Versionen erhältlich, um unterschiedliche spektrale Bereiche im mittleren Infrarot abzudecken. Zu den Standardmodellen gehören eine 2–6-µm-Version, eine 1,5–8,5-µm-Version und eine 2–12-µm-Version – jeweils mit einem spezifischen Strahlteiler und einem thermoelektrisch gekühlten MCT-Detektor, der für diesen Bereich optimiert ist. Darüber hinaus gibt es Modelle mit erweitertem Spektralbereich bis 2–16 µm: Eines verwendet einen mit Flüssigstickstoff (LN₂) gekühlten MCT-Detektor für maximale Empfindlichkeit bei langen Wellenlängen, ein anderes nutzt einen pyroelektrischen DLATGS-Detektor, um den gesamten Bereich ohne Kühlung abzudecken. Diese Auswahl an Spektralbereichen ermöglicht es Ihnen, das Modell zu wählen, das am besten zu den in Ihrer Anwendung relevanten Wellenlängen passt.

Es stehen drei Detektorkonfigurationen zur Verfügung. Die thermoelektrisch (Peltier-)gekühlten MCT-Detektoren (in den Modellen 2–6 µm, 1,5–8,5 µm und 2–12 µm) bieten eine ausgezeichnete Empfindlichkeit in ihren jeweiligen Bereichen, ohne dass Kryotechnik erforderlich ist. Der LN₂-gekühlte MCT-Detektor (im 2–16-µm-Modell) bietet eine noch höhere Empfindlichkeit für sehr schwache Signale oder eine erweiterte Mid-IR-Abdeckung, erfordert jedoch während des Betriebs das Nachfüllen von Flüssigstickstoff. Schließlich deckt der pyroelektrische DLATGS-Detektor (in einem alternativen 2–16-µm-Modell) den breiten Bereich ohne Kühlung ab; er ist im Allgemeinen weniger empfindlich als die MCT-Detektoren, kann jedoch für Messungen an hochintensiven Quellen nützlich sein oder wenn ein kryogenfreies, wartungsarmes Setup bevorzugt wird. Die Wahl hängt von Ihren Anforderungen an die Empfindlichkeit und praktischen Überlegungen ab: Für das höchste Signal-Rausch-Verhältnis im fernen IR ist der LN₂-MCT ideal, während für Routine-Messungen im Kernbereich des Mid-IR die TE-gekühlten MCT-Modelle in der Regel ausreichen und einfacher zu handhaben sind.

Ja. Der FTIR Rocket ist sehr kompakt (ungefähr so groß wie ein kleiner Schuhkarton) und wiegt nur etwa 1,8 kg, sodass er sich für den Einsatz außerhalb des Labors oder zur Integration in portable Systeme eignet. Er wird über ein 12-V-DC-Netzteil betrieben und per USB mit einem Laptop verbunden, sodass auch der Betrieb im Feld möglich ist (z. B. über einen Akkupack oder ein mobiles Setup). Das Solid-State-Design des Instruments – ohne bewegliche, justagebedürftige Teile – und das robuste Interferometer machen es unempfindlich gegenüber Transport und leichten Vibrationen. Für wirklich abgelegene oder mobile Feldeinsätze greifen Anwender typischerweise zu den thermoelektrisch gekühlten Versionen (um kein flüssiges Stickstoff zu benötigen). Mit geeigneten Gehäusen bzw. Umweltschutz kann der FTIR Rocket für Vor-Ort-Messungen eingesetzt werden, z. B. für die Fernerkundung von Gasen oder die Prozessüberwachung in einer Anlage.

Der FTIR Rocket wird über eine USB-Verbindung zu einem Windows-PC gesteuert. Er wird mit einer Software mit grafischer Benutzeroberfläche (GUI) geliefert, mit der Sie Messeinstellungen (z. B. Scan-Mittelung, Detektorgain usw.) konfigurieren und die Spektren in Echtzeit anzeigen können. Die Software unterstützt die Aufnahme von Referenz- (Hintergrund-)Scans, und Sie können zwischen der Anzeige roher Interferogramme, Ein-Strahl-Spektren oder Transmissions-/Absorptionsspektren umschalten. Grundfunktionen wie das Speichern von Daten, das Hineinzoomen in Spektren und das Anwenden von Apodisation sind ebenfalls enthalten. Zusätzlich wird für Entwickler eine kostenlose API/Bibliothek (DLL) bereitgestellt, mit Beispielen in C++, C#, LabVIEW und MATLAB. Damit können Sie das Spektrometer einfach in Ihre eigene Software oder in automatisierte Systeme integrieren und bei Bedarf eine benutzerdefinierte Datenverarbeitung oder eine Fernsteuerung des Instruments realisieren.

Es ist keine routinemäßige optische Ausrichtung erforderlich. Das Interferometer im FTIR Rocket ist dauerhaft justiert – die beiden Retroreflektor-Spiegel sind auf einem gemeinsamen Schwenkarm fest montiert, sodass der optische Wegunterschied erzeugt wird, ohne dass ein Spiegel jemals aus der Justage gerät. Dadurch bleibt das Instrument über lange Zeit kalibriert und stabil; du musst weder Spiegelpositionen nachstellen noch das System neu ausrichten, selbst wenn es bewegt wird oder leichten Vibrationen ausgesetzt ist. Die Wellenlängenskala wird automatisch und kontinuierlich durch den integrierten Referenzlaser kalibriert, der temperaturstabilisiert ist, um eine Genauigkeit im Bereich weniger ppm zu gewährleisten. Der Wartungsaufwand ist minimal: Bei den thermoelektrisch gekühlten Detektoren ist lediglich sicherzustellen, dass die Lüftungsöffnungen des Kühlkörpers nicht blockiert sind; bei der LN₂-Version sind der Detektor-Dewar und das Nachfüllen gemäß Handbuch zu handhaben; und für alle Versionen ist es empfehlenswert, die interne Umgebung des Interferometers trocken zu halten (das Gerät verfügt über einen Trockenmittelanschluss), um über die Langzeitnutzung hinweg eine Feuchtigkeitsaufnahme in der Mid-IR-Optik zu vermeiden.

Ja, innerhalb bestimmter Grenzen. Der FTIR Rocket verfügt über ein scannendes Interferometer mit einer typischen Scangeschwindigkeit von etwa 4 Hz bei voller Auflösung, d. h. es erfasst einige Spektren pro Sekunde. Ein einzelnes Ereignis im Submillisekundenbereich kann er nicht isoliert erfassen, aber er kann das Spektrum einer repetitiven gepulsten Quelle präzise messen. Tatsächlich haben viele Anwender mit dem FTIR Rocket gepulste IR-Laser mit Wiederholraten von über 10 kHz erfolgreich charakterisiert. Solange die Quelle einen stabilen Pulszug (oder eine periodische Modulation) emittiert, zeichnet das Interferometer ein Interferenzsignal auf, das über viele Pulse gemittelt ist. Das resultierende Spektrum repräsentiert die aggregierte optische Ausgangsleistung der gepulsten Quelle. Zusammengefasst: Auch wenn man ihn nicht wie ein Oszilloskop für Einzelpulse verwenden kann, eignet er sich sehr gut zur Analyse des spektralen Inhalts hochfrequenter gepulster oder modulierter Infrarotquellen (Laser, IR-LEDs usw.).

Der FTIR Rocket ist ein universell einsetzbares Mittelinfrarot-Spektrometer und kann daher für ein breites Spektrum an Aufgaben in der IR-Spektroskopie eingesetzt werden. Zu den typischen Anwendungen zählen chemische Identifizierung und Quantifizierung – beispielsweise die Analyse von Gasproben (Erkennung molekularer Absorptionslinien für Umweltmonitoring oder Sicherheitsanwendungen), die Messung von Flüssigkeiten oder Dünnschichten (z.B. in der Pharma- oder Petrochemie zur Qualitätskontrolle) sowie die Charakterisierung von Materialspektren (etwa von Polymeren, Beschichtungen oder geologischen Proben). Dank der Option zur Faserkopplung wird es außerdem in Kombination mit ATR-Sonden oder faseroptischen Sensoren für Fern- bzw. In-situ-Messungen verwendet (z.B. zur Überwachung von Reaktionen in einem Behälter oder zum Scannen von Oberflächen auf Verunreinigungen). Ein weiteres wichtiges Anwendungsfeld ist die Charakterisierung optischer Quellen: Der FTIR Rocket dient häufig als Mid-IR-optischer Spektrumanalysator für IR-Laserdioden, Quantenkaskadenlaser, LEDs und thermische Emitter – sodass Ingenieure Emissionsspektrum, Spitzenwellenlänge und Bandbreite ihrer IR-Quellen messen können. In Forschung und Entwicklung macht ihn die Kombination aus Portabilität und Leistungsfähigkeit für alles von Laborspektroskopie-Experimenten bis hin zu Feldtests nützlich, bei denen größere FTIR-Instrumente unpraktisch wären.