NIR-Online Prozessanalysatoren arbeiten nach folgendem Funktionsprinzip. Das Licht einer Wolfram-Halogenlampe wird konstant auf eine Probe gerichtet. Das von der Probe diffus reflektierte Licht fällt auf ein dispersives Element (optisches Gitter). Das resultierende, räumlich aufgespaltene, monochromatische Licht wird von einem in der Regel aus 256 Dioden bestehenden Dioden-Array detektiert. Jede einzelne Diode erfasst die Intensität eines bestimmten Wellenlängenbereichs in Abhängigkeit der räumlichen Aufspaltung. Diese einzelnen Diodensignale werden üblicherweise als Pixel bezeichnet. Die Division der gemessenen Intensität (I) durch die spektrale Intensität einer weissen Referenzprobe (I₀) sowie die Umwandlung von Pixeln in eine Wellenlängenskala resultiert in einem sogenannten Spektrum, I/I₀ aufgetragen gegen nm oder cm^-1. Die abschliessende chemometrische Auswertung der gemessenen Spektren auf Basis einer entsprechenden Kalibrierung lässt auf die molekularen Eigenschaften der Probe schliessen.

Ja, denn die Verwendung von Dioden-Arrays ermöglicht das Detektieren eines bestimmten Wellenlängenbereichs ohne Zeitverzögerung in Millisekunden. Die Mittelwertbildung aus bis zu 200 Spektren (s. o.) pro Sekunde führt zu einem exzellenten Signal-Rausch-Verhältnis, und das ermöglicht die ­Detektion schnell beweglicher Produkte in Rohrleitungen oder auf Transportbändern (siehe Bild 2). Deshalb sind aus der natürlichen Varianz der Probe resultierende Messfehler bei der Mittelwertbildung ausgeschlossen. Ausserdem enthält ein Prozessanalysator mit Dioden-Array keine beweglichen Teile und ist somit äusserst robust. Daraus resultiert eine hervorragende Eignung für raue Industriebedingungen wie Vibrationen, extreme Temperaturen oder Luftfeuchtigkeit.

In einer Prozessumgebung sind Prozessanalysatoren mit Dioden-Array vorteilhaft gegenüber anderen Technologien, die Scanner oder Interfero­meter anwenden. Rotierende Wellenlängenfilter oder FT-Spektrometer mit beweglichen Teilen führen zu langen Messzeiten/Mittelwertbildungszeiten, und die Qualität der Messdaten ist von stabilen Umgebungsbedingungen abhängig.

Unbedingt zu empfehlen. AutoCal ist ein einfacher Drucktaster, der eine sofortige Zeitstempelung der ­Probe erlaubt. Die Probe wird upstream oder downstream an einer Probenentnahmestelle manuell entnommen (mit dem optionalen Bypass-Probennehmer wird eine zeitgestempelte Probe sogar automatisch erfasst!) und ­einer internen oder externen Referenzanalytik unterzogen. Danach werden die resultierenden ­Werte (z. B. Protein, Feuchte und Fettgehalt in der Trockenmasse) direkt in die Software eingegeben. In diesem Beispiel werden lediglich drei Zahlen für Protein, Feuchte und Fettgehalt eingegeben und sind dann automatisch in der Kalibration enthalten und die Messwerte werden aktualisiert. Es ist wirklich so einfach – es gibt keinen zeitaufwändigen Export von ­Daten und anschliessenden Import in eine externe chemometrische Software mit aufwändiger ­Kalibrationsvalidierung und Reimport in die Analysatorsoftware. Auf Wunsch kann jedoch der oben beschriebene einfache AutoCal Prozess auch manuell mit deutlich höherem Zeitaufwand durchgeführt werden.

NIR-Online Prozessanalysatoren liefern Informationen zu einem (Zwischen)produkt in Echtzeit. Die Messwerte werden sofort als Trendlinien in der Leitwarte angezeigt. So können Prozessingenieure direkt eingreifen und durch optimierte Sicherheitsgrenzen und Zielwerte oder durch das Reduzieren von Fehl- und Nachbearbeitungschargen die Profitabilität des Unternehmens erhöhen. Darüber hinaus ist eine Komplettprüfung ein- und ausgehender LKW- oder Schiffsladungen möglich. Fehler in Verbindung mit der Probenentnahme für ­Laborzwecke sind damit ausgeschlossen. Dadurch wird eine sachgerechte Lagerung und korrekte Lieferung an den Kunden sichergestellt.

Immer wenn die Kosten von Lichtwellenleitern plus einem Multipoint-Messkopf die Kosten eines eigen-ständigen NIR-Online Prozessanalysators übersteigen. Als Faustregel gilt, dass die maximale Entfernung zwischen Multipoint-Messköpfen weniger als 150 bis 200 m betragen sollte. Grund sind die Investitions-kosten für Lichtwellenleiter.

Die NIR-Online Multipoint Lösung mit ihrer zum Patent angemeldeten Reihenschaltung ist ideal für Mess-punkte in kurzen Entfernungen bis 150 m, beispielsweise entlang einer Produktionslinie oder an parallelen Produktionslinien.

Nein. In dem unwahrscheinlichen Fall, dass ein Multipoint-Messkopf ausfällt, wird dieser automatisch durch ein internes Relais überbrückt. Alle anderen in Reihe geschalteten Multipoint-Mess köpfe arbeiten weiter, und die entsprechenden Werte werden am PC bzw. in der Leitwarte angezeigt.

Die einfache Antwort lautet: Nicht im Nahinfrarotbereich.
Aufgrund des energiearmen Nahinfrarot-Wellenlängenbereichs, in dem NIR-Online Prozessanalysatoren arbeiten, fällt lediglich die mechanische Alterung von Glasfasern (z. B. durch Biegebeanspruchungen) ins Gewicht. Bei ordnungsgemässer Behandlung liegt die Gesamtlebensdauer in der Grössenordnung von Jahrzehnten. Ausserdem sind sämtliche negativen Einflüsse auf die Lichtwellenleiter sowohl in der automatischen Messung der Weissreferenz (I₀) sowie in der Messung der Produktprobe (I) enthalten – und heben sich deshalb bei der Bestimmung von I/I₀ gegenseitig auf.
Eine rapide Alterung von Lichtleitern in Form von Signaldämpfung durch Glasdefekte wird eher bei Hochfrequenzstrahlung wie Ultraviolettstrahlung (UV) oder Röntgenstrahlung beobachtet. Solche Defekte verringern den Gesamtreflexionsgrad und somit das grundlegenden Funktionsprinzip von Glasfasern. Die oben erwähnten strahlungsbedingten Glasdefekte treten aus physikalischen Gründen im Nahinfrarotbereich nicht auf.

Ja. Die Einkopplung von Licht in einen Lichtleiter vor der eigentlichen Messung im Spektrometer führt im Vergleich zu einer Direktmessung immer zu einem Intensitätsverlust (Schwächung des Signals). Nur Licht-strahlen unterhalb eines bestimmten kritischen Einfallwinkels, (beschrieben durch die numerische Apertur), werden durch die Faser geleitet (vollständig reflektiert). Jedoch lassen sich diese, im Vergleich zur Direkt-messung  signalschwächenden Effekte, durch Mitteln über mehrere Spektren und die damit einhergehende Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses leicht kompensieren. Die schnelle Dioden-Array-Technologie von NIR- Online ermöglicht die Aufzeichnung von bis zu 200 Spektren pro Sekunde. Ein ausreichendes Signal-Rausch- Verhältnis ist innerhalb von einer Sekunde erzielt!