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Optische Spektroskopie zur Materialcharakterisierung und als "all in one" SensorenIn den letzten Jahren sind in vielen Fällen abbildende optische Verfahren zur Qualitätskontrolle für die berührungslose Charakterisierung der Materialen und Endprodukte entwickelt worden (Beispiel Bildanalyse). Spektroskopische on- line Sensoren im Frequenzband des ultravioletten und sichtbaren Spektralbereichs (UV/VIS), des nahen , mittleren und fernen Infrarotbereichs (NIR und (mid)-IR) werden in der chemischen Industrie mehr und mehr bei flüssigen, homogenen Materialien verwendet. Bei der Untersuchung von Festkörper und Festkörperoberflächen ist dies schwieriger. Dies liegt zum einen daran, daß die Inhomogenität des Festkörpers und seiner Oberfläche stark schwankt, zum anderen, daß aufgrund der Oberflächenrauhigkeit unterschiedliche Anteile an diffuser und gerichteter Reflexion als überlagernde Informationen erhalten wird. Die Grundidee der Vorgehensweise ist, daß mit Hilfe der frequenzabhängigen Wechselwirkung elektromagnetischer Wellen mit Materie alle morphologischen und chemischen Informationen herausgelesen werden können. So erhält man z. B. durch die Absorption bei ausgewählten Wellenlängen z.B. im infraroten Frequenzbereich, spezifische Informationen über die molekulare Zusammensetzung. Durch Messung der wellenlängenabhängigen Streuung können Aussagen über die Teilchengrößen des Werkstoffes oder die Rauhigkeit der Oberfläche gemacht werden. Interferenzen geben Auskunft über die Schichtdicke z.B einer Konversionsschicht oder einer Beschichtung selbst im Bereich von Atomlagen. Nachteil dieser Verfahren ist jedoch, daß viele überlagernde Informationen gleichzeitig erhalten werden. Durch die stürmische Entwicklung der Computerindustrie und die Entwicklung modernster Mustererkennungsverfahren ist es heute möglich geworden, auch komplexe Informationen in Echtzeit kostengünstig zu entschlüsseln und zu bewerten mit den folgenden Techniken.
Zusätzlich stehen als bildgebende Verfahren zur Verfügung: Die als unabhängig erkannten Faktoren bestimmen die Meßtechnik für die Hardwareentwicklung. Für erste Versuche stehen Prozeßspektrometer im gesamten Wellenlängenbereich (UV/VIS/NIR/IR, Fluoreszenz, Ultraschall) und abbildende Verfahren zur Verfügung. In der Regel erfolgt die Prozeßintegration gemeinsam mit den Industriepartnern. |
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