NIR-Spektrometer der Serie mit hoher Empfindlichkeit und geringem Rauschen

Wählen Sie den kürzesten Wellenlängenbereich, der die für die Methode erforderlichen Absorptionsbänder und Referenzbereiche vollständig abdeckt. Die Varianten mit 900–1700 nm eignen sich für Messungen, die von Feuchtigkeit und organischen Obertonbändern geprägt sind, während die Modelle mit 900–2200 nm zusätzlich Kombinationsband-Bereiche abdecken, die die chemische Differenzierung in pharmazeutischen und Polymer-Anwendungen verbessern können. Die Version mit 900–2500 nm bietet die größte nominelle Bandbreite für eine umfassendere Materialidentifikation und Mehrkomponenten-Kalibriermodelle. Eine Erweiterung des Bereichs beeinflusst die Auswahl des Gitters, die Scanrate und die Auflösung, daher ist das Modell mit dem größten Bereich nicht automatisch die richtige Wahl. Prüfen Sie den endgültig kalibrierten Bereich des jeweiligen Instruments, bevor Sie ein bestehendes chemometrisches Modell übertragen.

Wählen Sie High Gain, wenn das zu erwartende optische Signal schwach ist und kürzere Integrationszeiten erforderlich sind. High Gain verstärkt das Detektorsignal elektronisch, erhöht jedoch auch das Grundrauschen und führt bei geringerer einfallender Lichtintensität zur Sättigung. Beim NR-512-1.7 ändern sich beispielsweise ein SNR von 10.000:1 und ein Dynamikbereich von 21.000:1 im Standard-Gain auf 2.800:1 bzw. 12.000:1 im High Gain. Beim entsprechenden NR-512-2.2 ändern sich die Werte von 9.700:1 und 17.510:1 auf 2.788:1 und 10.323:1. Standard Gain ist daher bei starken Signalen, langen Integrationszeiten oder Anwendungen mit dem größtmöglichen Dynamikbereich pro Einzelscan vorzuziehen.

Ein schmalerer Spalt verbessert die optische Auflösung, lässt jedoch weniger Licht durch, während ein breiterer Spalt den Durchsatz erhöht, allerdings auf Kosten breiterer Spektralmerkmale. Beim NR-512-1.7 ändert sich die angegebene Auflösung von 2,72 nm mit einem 10-µm-Spalt auf 13,03 nm mit einem 200-µm-Spalt. Beim NR-512-2.2 verändert sie sich über denselben Spaltbereich von 3,12 nm auf 18,96 nm, wobei der 25-µm-Spalt die Standardkonfiguration ist. Vor der Auswahl eines Spalts sollten Ingenieurinnen und Ingenieure die zu erwartende Breite und Trennung der analytischen Peaks mit dem verfügbaren Photonenniveau vergleichen. High Gain kann in einigen Low-Light-Systemen einen schmaleren Spalt unterstützen, die daraus resultierenden Kompromisse bei Rauschen und Sättigung müssen jedoch weiterhin getestet werden.

Ja, die verfügbaren elektrischen Schnittstellen unterstützen computergesteuerte Messungen und die Embedded-Integration. Für den Direktbetrieb steht USB 2.0 High Speed zur Verfügung, während die zweipolige RS-232-Schnittstelle mit 115,2 kbaud kommuniziert und mit einem Host-Controller genutzt werden kann. Vier GPIO-Leitungen, externe Flanken- und Pegeltrigger sowie einzelne oder kontinuierliche Strobe-Ausgänge ermöglichen die Synchronisation der Datenerfassung mit Lichtquellen, Förderbändern oder bewegten Proben. Die maximal angegebenen Scanraten betragen 275 Hz für die 1.7-Modelle und 242 Hz für die 2.2- und 2.5-Modelle, wobei die tatsächlich erreichte Rate auch vom Host und von der Software abhängt. Für den RS-232-Betrieb ist eine externe Versorgung mit +5 VDC erforderlich, und es sollte jeweils nur eine Host-Kommunikationsschnittstelle gleichzeitig aktiv sein.

Das Spektrometer ist für den Betrieb von 10 bis 35 °C und die Lagerung von -30 bis 70 °C spezifiziert. Sein thermoelektrischer Kühler kann innerhalb des angegebenen Betriebsbereichs bis auf 40 °C unter Umgebungstemperatur arbeiten und erreicht die gewählte Temperatur mit einer Genauigkeit von ±0,5 °C in weniger als einer Minute bei einer typischen Langzeitstabilität von ±0,1 °C. Nach dem Einschalten oder bei einer plötzlichen Änderung der Umgebungstemperatur ist dennoch eine kurze Aufwärmphase erforderlich. Die relative Luftfeuchtigkeit muss zwischen 0 und 85 % ohne Kondensation liegen, und die Installationshöhe ist auf 2.000 m begrenzt. Besondere Sorgfalt ist bei der Wahl eines niedrigen Detektor-Sollwerts erforderlich, da beim Erreichen des lokalen Taupunkts Kondensation innerhalb der Messumgebung auftreten kann.

Der NR-512-1.7 High Gain ist innerhalb dieser Serie die relevante Konfiguration für niederintensive Raman-Signale, die mit einer Anregung bei 1064 nm erzeugt werden. Sein nomineller Bereich von 900–1700 nm deckt die Anregungswellenlänge und die Raman-Antwort bei längeren Wellenlängen ab, während die elektronische Verstärkung die für schwache Peaks verfügbare Empfindlichkeit erhöht. Dieser Vorteil geht gegenüber dem Standard-Gain-Modell mit einem niedrigeren SNR pro Einzelscan von 2.800:1 und einem reduzierten Dynamikbereich von 12.000:1 einher. Ein starker Hintergrund oder eine zu lange Integrationszeit können daher früher zur Sättigung führen. Auch die Anordnung von optischem Filter, Sonde, Faser und Laserunterdrückung muss als vollständiges Raman-System ausgelegt werden, anstatt die Detektorverstärkung als einzigen Auslegungsparameter zu betrachten.

Installieren Sie die Steuerungssoftware und die Treiber, bevor Sie das Spektrometer über USB mit einem Windows-Host verbinden. Die NR-Serie erfordert OceanView ab Version 2.0.15, und das Gerät muss über seinen Stromeingang mit +5 VDC versorgt werden, bevor es den Bootvorgang abschließen kann. Eine dauerhaft rot leuchtende Status-LED zeigt die Spannungsversorgung an, während eine grün blinkende LED die Datenübertragung signalisiert. Jede Einheit wird mit Kalibrierdatenblättern für Wellenlänge und Linearität geliefert, die zusammen mit den Geräteunterlagen aufbewahrt werden sollten. Eine jährliche Wellenlängen-Rekalibrierung wird empfohlen; zusätzliche Kalibrierintervalle richten sich nach dem Qualitätssystem, der Betriebsumgebung und dem Messrisiko. Eine absolute Bestrahlungsstärke-Kalibrierung ist separat erforderlich, wenn die Anwendung rückführbare radiometrische Werte statt relativer spektraler Intensität verlangt.