Le fonctionnement des analyseurs de process NIR-Online repose sur le principe suivant (voir figure 1). Une lampe tungstène halogène émet une lumière en continu sur un échantillon. La lumière réfléchie de manière diffuse par l’échantillon est dirigée vers un élément dispersif (stationnary grating) et la lumière monochromatique résultante, partiellement distribuée dans l’espace, est détectée au moyen de barrettes de diodes généralement composée de 256 diodes. Chaque diode collecte l’intensité d’une certaine plage de longueur d’onde suivant sa position dans l’espace. Ces signaux de diode individuels sont communément désignés par pixels. La division de l’intensité mesurée (I) par l’intensité d’un spectre blanc de référence (I₀) ainsi que la conversion de pixels en longueurs d’onde résulte en un spectre dit I/I₀ affiché en nm ou cm^-1. Le logiciel chimiométrique prédit les propriétés moléculaires de l’échantillon à partir du spectre mesuré d’après calibration correspondante.

Oui, l’utilisation des barrettes de diodes permet de détecter une longueur d’onde spécifique instantanément en millisecondes. Avec en moyenne jusqu’à 200 spectres (voir figure 1) par seconde, un rapport signal-à-bruit excellent est obtenu ce qui permet de détecter des produits se déplaçant rapidement dans des canalisations ou sur des bandes transporteuses (voir figure 2). Il est ainsi possible d’exclure les erreurs de mesure résultant de la variance naturelle des échantillons lors du calcul de la moyenne. De plus, les analyseurs de process à barrettes de diodes ne contiennent aucune pièce en mouvement et sont par conséquent très robustes. Ils conviennent parfaitement pour des conditions industrielles difficiles subissant par exemple des vibrations, températures ou taux d’humidité extrêmes.

Dans un environnement de process, les analyseurs de process à barrettes de diodes sont plus adaptés que les technologies à balayage ou à interféromètre. L’utilisation de spectromètres à filtres ou à technologie de polarisation à Transformée de Fourier (FT), avec des pièces en mouvement, nécessite des temps de mesure plus longs, et la qualité des données mesurées repose sur des conditions environnementales stables.

C’est fortement recommandé. AutoCal est un simple bouton-poussoir ou un bouton à clic permettant d’horodater directement un échantillon. L’échantillon est collecté manuellement en amont ou en aval en un point de prélèvement d’échantillons (avec un échantillonneur by-pass en option, il est même possible de collecter automatiquement un échantillon mesuré !) et est soumis à des analyses de référence internes ou externes. Les valeurs résultantes (par ex. teneur en protéines, humidité et matières grasses) sont ensuite directement saisies dans le logiciel. Dans cet exemple, seulement trois valeurs, respectivement pour la teneur en protéines, humidité et matières grasses, sont entrées et sont automatiquement incluses dans la calibration. C’est vraiment très facile – il est inutile d’exporter les données et de les importer dans un logiciel chimiométrique externe avec une fastidieuse validation de calibration puis de le ré-importer dans le logiciel de routine. Toutefois, la routine simple décrite ci-dessus peut être remplacée par un processus manuel plutôt chronophage.

Les analyseurs de process NIR-Online fournissent directement et immédiatement des informations sur le produit ou les produits intermédiaires et affichent en temps réel les graphes des tendances en salle de contrôle. Une intervention rapide des ingénieurs des procédés peut soit optimiser les marges de sécurité/tolérance afin d’augmenter les profits, soit minimiser les pertes de produits ou les retraitements (« re-work »). Par ailleurs, cela permet d’inspecter le contenu entier d’un camion ou d’un chargement de navire ou des produits finaux. Les éventuelles erreurs résultant d’un échantillon prélevé à des fins d’analyse en laboratoire sont par conséquent exclues. Ainsi, un stockage approprié et une livraison correcte sont assurés.

Dès que les coûts d’un système à fibres optiques plus une tête Multipoint dépassent les coûts d’un ana-lyseur de process NIR-Online autonome. Selon la méthode empirique, la distance maximale entre les têtes Multipoint devrait être inférieure à 150 – 200 m, simplement en raison des coûts d’investissement des fibres optiques.

La solution NIR-Online Multipoint avec connexion en série en instance de brevet est idéale pour mesurer des points à une distance rapprochée jusqu’à 150 m, comme le long d’une ligne de production ou sur des lignes de production parallèles.

Non, dans l’éventualité peu probable qu’une tête Multipoint tombe en panne, elle sera automatiquement pontée par un relais interne. Toutes les autres têtes Multipoint montées en série continueront de mesurer et les valeurs correspondantes seront affichées sur le PC/salle de contrôle.

La réponse est simple : pas dans la gamme du proche infrarouge (NIR).
Dans les basses énergies comme la gamme de longueurs d’onde du proche infrarouge utilisée par les analyseurs de process NIR-Online, seul le vieillissement mécanique des fibres optiques, par exemple en raison de cintrage, doit être pris en compte. La durée de service est habituellement de l’ordre de plusieurs décennies en cas d’usage approprié. De plus, les éventuels effets négatifs sur les fibres optiques sont pris en compte dans les mesures du spectralon de référence ainsi que les mesures d’échantillons, et par conséquent éliminés lors de la détermination I/I₀.
Un vieillissement exceptionnel du faisceau de fibres de verre (affaiblissement du signal dans une fibre) est généralement observé dans le cas d’irradiation à fréquence élevée, par rayons ultraviolets (UV) ou X par exemple, entraînant des endommagements du verre. Or ceux-ci diminuent le degré de réflexion totale sur lequel repose le principe de fonctionnement fondamental d’une fibre optique. Pour de simples raisons physiques, les défauts de fibres décrits cidessus provoqués par l’irradiation ne se produisent pas dans la plage spectrale du proche infrarouge.

Oui, le couplage de la lumière sur une fibre optique avant de procéder à la mesure entraîne toujours une baisse d’intensité (du signal) comparé à la mesure directe. Seuls les faisceaux de lumière en dessous d’un angle critique défini par l’ouverture numérique peuvent être transportés (totalement réfléchis) à travers la fibre. Cependant, ces effets sont aisément compensés par la moyenne des spectres ce qui augmente par conséquent le rapport signal-à-bruit. La technologie NIR-Online rapide à barrettes de diodes permet d’enregistrer jusqu’à 200 spectres/seconde. Un rapport signal-sur-bruit suffisant est obtenu en une seconde!