Unser R&D Manager Dr. Alexander Novikov hielt am 11. Juni 2026 im Rahmen der CPACT-Webinarreihe das Webinar „Multimodal Fiber Optic Spectroscopy: Bridging the Gap from Lab to Real-Time Process Control“. CPACT, das Centre for Process Analytics and Control Technology, ist eine führende internationale Community für Prozessanalysentechnik (PAT) und fortschrittliche Prozessanalytik.

Das Webinar stellt Lösungen der faseroptischen Spektroskopie für PAT-Anwendungen vor, darunter ATR, Raman und kombinierte Messansätze. Die vollständige Aufzeichnung (auf Englisch) finden Sie unten.

Inline-Prozessüberwachung statt Probennahme

Eine entnommene Probe zeigt, was zum Zeitpunkt der Probennahme im Reaktor war. Eine faseroptische Sonde zeigt, was jetzt darin ist. Nur die passive Sonde sitzt im Reaktor, in der Rohrleitung oder im Behälter; das Spektrometer bleibt außerhalb und ist über Lichtwellenleiter angebunden. Da keine Probe entnommen, transportiert oder vorbereitet werden muss, liegen die Daten vor, solange sich der Prozess noch beeinflussen lässt.

Unsere FlexiSpec®-Sonden sind für Prozessbedingungen ausgelegt. ATR-Sonden für raue Umgebungen sind bis +250 °C und 200 bar spezifiziert, unsere Raman-Sonden bis +200 °C (300 °C auf Anfrage) und 100 bar. Beide lassen sich in automatisierte Wechselarmaturen einbauen.

Ein Prozessanschluss, mehrere Verfahren: ATR-, Raman- und Kombisonden

Multimodale Spektroskopie misst dieselbe Probe mit mehr als einem Verfahren, und jedes Verfahren erfasst etwas anderes. Mid-IR-ATR ist besonders empfindlich für polare Bindungen wie C=O, O–H und N–H. Raman erfasst symmetrische und unpolare Bindungen und eignet sich gut für wässrige Medien. NIR quantifiziert Feuchte- und Lösemittelgehalte.

Freie Prozessanschlüsse sind knapp, deshalb kombinieren wir mehrere Verfahren in einem Sondenschaft:

• NIRaman Combi Probe: NIR-Diffusreflexion und 785-nm-Raman in einem 19-mm-Schaft, etwa in der pharmazeutischen Prozessanalytik, um Restfeuchte und polymorphe Form bei der Kristallisation und Trocknung von Wirkstoffen (API) zu verfolgen.
• ATR-Raman-Transflexionssonde: ATR-, Raman- und Transflexionskanäle in einer Sonde.
• Weitere Kombinationen, etwa Mid-IR-ATR mit Fluoreszenz, auf Anfrage.

Wenn die Kanäle gleichzeitig messen, wie bei der NIRaman-Sonde, lassen sich ihre Spektren in einem gemeinsamen chemometrischen Modell auswerten. Einen Vergleich von Mid-IR-ATR und Raman für den Inline-Einsatz bietet unsere Technical Note 006 (PDF, Englisch).

Fasern für jeden Spektralbereich

Jeder Kanal braucht eine Faser, die seinen Wellenlängenbereich überträgt. Quarzglasfasern decken UV bis NIR ab, übertragen jenseits von etwa 2,5 µm aber kein Licht mehr. Für das mittlere Infrarot setzen wir Chalkogenid-Fasern (CIR) und unsere eigenen polykristallinen Silberhalogenid-Fasern (PIR) ein, die wir in Berlin extrudieren. Zusammen decken sie 0,2–18 µm ab.

Seit September 1998 entwickeln und fertigen wir Fasern, Kabel und Sonden in Berlin, mit ISO-9001-zertifizierter Produktion: mehr als 25 Jahre Engineering made in Germany.

Passende Produkte

• ATR-Sonden für raue Umgebungen
• Faseroptische ATR-Sonden
• Raman-Fasersonde
• NIRaman Fasersonde
• Polykristalline Infrarot-Fasern (PIR)

Sie möchten eine Labormethode in den Prozess überführen? Senden Sie Ihre Prozessbedingungen (Temperatur, Druck, Medium) und Ihr Spektrometermodell an sales@artphotonics.com, und wir schlagen Ihnen eine passende Sondenkonfiguration vor. Standardsonden stellen wir auch als Leihgabe zur Evaluierung bereit.

Wir danken CPACT für die Ausrichtung des Webinars. Als Mitglied tragen wir gern zur Webinarreihe bei.

Heute, am 21. Oktober, ist der Day of Photonics, der internationale Tag der Photonik.

Das Datum erinnert an den Tag im Jahr 1983, an dem die Generalkonferenz für Maß und Gewicht die Lichtgeschwindigkeit auf exakt 299 792 458 m/s festlegte. Das European Photonics Industry Consortium (EPIC) hat den Day of Photonics 2014 ins Leben gerufen, um das Fachgebiet auch außerhalb von Laboren und Unternehmen sichtbarer zu machen.

Für uns bei art photonics ist der Tag auch ein guter Anlass, uns bei den Menschen zu bedanken, mit denen wir zusammenarbeiten: bei Forschenden, Prozessingenieuren und Laserentwicklern, die unsere Fasern in ihre Reaktoren, Labore und Produktionslinien bringen und uns immer wieder Anwendungen vorstellen, für die eine Standardfaser nicht ausreicht.

Unser Teil der Photonik liegt jenseits des roten Endes des Spektrums. Im Jahr 1800 platzierte William Herschel ein Thermometer knapp hinter dem roten Licht eines Prismas und maß dort eine höhere Temperatur als in den sichtbaren Farben. Es war der erste Nachweis der Infrarotstrahlung: Licht, das wir als Wärme spüren, aber nicht sehen können.

Mehr als zwei Jahrhunderte später dient fast alles, was wir in Berlin fertigen, dazu, dieses Licht dorthin zu bringen, wo es sich sonst nur schwer messen oder übertragen lässt. Unsere faseroptischen ATR- und Raman-Sonden werden zur Inline-Prozessüberwachung eingesetzt, unsere Mid-IR-Faserkabel führen die Strahlung von Quantenkaskadenlasern, und unsere Faserübertragungssysteme leiten die 10,6-µm-Strahlung von CO₂-Lasern. Hinter all diesen Produkten stehen unsere Spezialfasern: Chalkogenid- und polykristalline (PIR-)Fasern für das mittlere Infrarot sowie Quarzglasfasern für den Bereich vom UV bis zum NIR.

Wir wünschen unseren Kunden, Partnern und allen, die in Forschung und Industrie mit Licht arbeiten, einen schönen Day of Photonics!

Hinter jeder optischen Spezialfaser, die wir bei art photonics herstellen und ausliefern, steht ein engagiertes Team, dem jedes noch so kleine Detail wichtig ist. Heute freuen wir uns, eine der unverzichtbaren Personen hinter unseren Produktionslinien ins Rampenlicht zu rücken: Nicole, Produktionsmitarbeiterin bei art photonics.

Nicole feierte kürzlich ihr 5-jähriges Firmenjubiläum bei uns und ist zu einem Grundpfeiler unseres täglichen Betriebs geworden. In den vergangenen fünf Jahren hat sie das Kernprinzip, das unseren Herstellungsprozess antreibt, stets verkörpert: kompromisslose Qualität.

Für Nicole ist die Aufrechterhaltung dieser hohen Standards sowohl persönlich als auch beruflich erfüllend. Über ihre Motivation im Unternehmen sagt sie:

"Ich arbeite gern bei art photonics, weil ich ein Teil der Entwicklung sein kann und mit meiner Arbeitsqualität aktiv zum Erfolg des Unternehmens beitrage. Ich mag das familiäre Miteinander und komme daher sehr gern zur Arbeit."

Bei art photonics ist Qualität nicht nur ein Maßstab auf dem Papier; sie wird im Alltag kontinuierlich gelebt. Sie ist das Fundament des Vertrauens, das unsere Kunden uns seit Jahrzehnten entgegenbringen. Nicole ist besonders stolz darauf, zu sehen, wie ihre sorgfältige Arbeit diese langjährigen Kundenbeziehungen direkt stärkt und erhält.

Neben der technischen Exzellenz sind es vor allem die Menschen, die art photonics zu einem besonderen Arbeitsplatz machen. Wir sind ein Team, das gemeinsam wächst, sich gegenseitig unterstützt und enorm stolz darauf ist, der Welt innovative Photonik-Lösungen zu liefern. Das „familiäre Miteinander“, das Nicole so schätzt, wird von uns aktiv gefördert, um sicherzustellen, dass unsere Produktion ein Ort für hohe Leistungsbereitschaft und gegenseitigen Respekt ist.

Wir möchten Nicole ein riesiges Dankeschön für ihr unermüdliches Engagement aussprechen und dafür, dass sie in den letzten fünf Jahren ein so wertvoller Teil der art photonics-Familie war. Auf viele weitere gemeinsame Jahre!

Bei der Kristallisation und Trocknung pharmazeutischer Wirkstoffe (API) erfordert ein fundiertes Prozessverständnis den gleichzeitigen Einblick in die chemische Zusammensetzung sowie die Festkörperstruktur. In der Praxis müssen dabei zwei zentrale Parameter in Echtzeit überwacht werden: der Restfeuchte- bzw. Lösemittelgehalt und die polymorphe Form des Kristalls.

Bislang stellte die synchrone In-situ-Erfassung beider Parameter einen erheblichen messtechnischen Engpass dar. Die Nahinfrarotspektroskopie (NIR) eignet sich hervorragend zur präzisen Quantifizierung von Feuchte- und Lösemittelwerten, während die Raman-Spektroskopie den molekularen Fingerabdruck liefert, um zwischen verschiedenen Polymorphen, Hydraten und amorphen Phasen zu unterscheiden. Der gleichzeitige Einsatz beider Methoden erforderte bisher meist zwei separate Eintauchsonden – und damit zwei freie Prozessanschlüsse, die an Laborreaktoren, Nutschen- und Filtertrocknern oder Pilotanlagen selten vorhanden sind.

Synchrone In-situ-Datenerfassung in einem Sondenschaft

Um diese räumliche Limitierung zu überwinden, hat art photonics die NIRaman Combi Probe entwickelt. Durch die Integration eines NIR-Diffus-Reflexionskanals und eines optischen 785-nm-Raman-Kanals in einem einzigen Schaft mit 19 mm Durchmesser ermöglicht die Sonde synchronisierte Messungen im identischen Probenvolumen.

Beide optischen Kanäle erfassen Spektraldaten zeitgleich und ohne Übersprechen – sowohl in Feststoffen und Pulvern als auch in Suspensionen und flüssigen Phasen. Da die Messung direkt im Prozessstrom erfolgt, erübrigen sich Probennahmen, Bypass-Leitungen oder zeitaufwendige Probenvorbereitungen.

Zentrale Anwendungsbereiche

• Wirkstoffkristallisation & Trocknung: Echtzeit-Quantifizierung der Trocknungskinetik via NIR, kombiniert mit der lückenlosen Überwachung von Kristallstruktur und polymorpher Reinheit via Raman.
• Wareneingang & Rohstoffidentifikation: Schnelle chemische Identifizierung und Festkörpervalidierung von Ausgangsstoffen in einem einzigen Prüfschritt.
• Mischgüte & Wirkstoffgehalt (Blend Uniformity): Simultanes Monitoring der Wirkstoffverteilung und der Feuchtebalance während des Feststoffmischens.
• Reaktionskinetik & Phasenübergänge: Kontinuierliche Überwachung des Reaktionsverlaufs und intermediärer Phasenbildungen vom Labormaßstab bis zur industriellen Produktion.

Von der Endproduktprüfung zur aktiven Prozessregelung

Konventionelle Offline-Probennahmen und Freigabeprüfungen erfassen Fehler oft erst nach Abschluss der Charge. Die unmittelbare Erkennung unerwünschter Phasenübergänge, Solvatbildungen oder einer Übertrocknung im Moment des Auftretens versetzt Anwender in die Lage, sofort regulierend einzugreifen und den Prozess innerhalb des validierten Design Space zu halten.

Die NIRaman Combi Probe ist in Laborausführung sowie in pharmazeutischer Konfiguration erhältlich – gefertigt aus GMP-konformen Werkstoffen mit standardisierten hygienischen Prozessanschlüssen.

Die zuverlässige und schnelle Analyse von gelösten Kupfer-, Kobalt- und Nickelionen ist für die industrielle Abwasserüberwachung, die Metallurgie und die Steuerung biotechnologischer Prozesse von entscheidender Bedeutung. Unsere neueste Application Note beleuchtet, wie sich diese Konzentrationen direkt am Probenahmeort oder in-line während eines laufenden Prozesses messen lassen, ohne dass eine aufwendige Probenvorbereitung oder eine vorherige Trennung der Mischung erforderlich ist.

Durch den Einsatz einer faseroptischen Transflektionssonde von art photonics in Kombination mit einem kompakten Spektrometer und multivariater Kalibrierung (PLS2) können alle drei Metallionen simultan aus einem einzigen Spektrum im sichtbaren und nahinfraroten Bereich (380–1000 nm) quantifiziert werden. Dieser Ansatz ermöglicht eine schnelle und präzise Prozesskontrolle mit einem breiten Arbeitsbereich.

Detaillierte Informationen zum experimentellen Aufbau, den verwendeten Kalibriermodellen und den genauen Messergebnissen finden Sie in unserem vollständigen Bericht.

Lesen Sie die vollständige englischsprachige Application Note hier.

Wir freuen uns, Joachim Gerike als unseren neuen Product Line Manager im Team der art photonics GmbH willkommen zu heißen.

Mit einem Abschluss als Dipl.-Ing. im Maschinenbau an der Technischen Universität Braunschweig und einer Karriere in der optischen Industrie, die bis ins Jahr 1996 zurückreicht, bringt Joachim jahrzehntelange, hochspezialisierte Expertise in unser Unternehmen ein.

Sein umfangreicher Hintergrund deckt alles ab – von medizinischen Operationsmikroskopen für chirurgische Anwendungen bis hin zu kameragesteuerten Verpackungssystemen für die Pharmaindustrie, einschließlich Führungserfahrung als Leiter einer Business Unit für medizinische Anwendungen.

Bei der art photonics GmbH wird Joachim als Brücke fungieren, die unsere fortschrittlichen Faseroptik-Lösungen mit völlig neuen Marktsegmenten verbindet. Sein strategischer Fokus wird darauf liegen, unsere Innovationen aus maßgeschneiderten F&E-Projekten in eine skalierbare, zuverlässige Serienproduktion zu überführen.

Ausgestattet mit fundiertem Wissen über die Medizintechnikbranche und klaren Vertriebsstrategien, beschreiben seine Freunde seinen Ansatz perfekt: „Der Möglichmacher“. Bitte heißen Sie Joachim gemeinsam mit uns im Team willkommen. Wir freuen uns sehr auf die positiven Impulse, die seine Erfahrung und sein Tatendrang mit sich bringen werden.

Wir freuen uns, Ihnen mitteilen zu können, dass unser R&D Manager, Alexander Novikov, an der JASIS 2026 teilnehmen wird.

Wenn Sie planen, die Messe zu besuchen und Ihre Prozessanalysentechnik (PAT) optimieren möchten, ist dies eine hervorragende Gelegenheit zur Kontaktaufnahme. Bei der art photonics GmbH fungieren wir als die faseroptische Brücke zwischen Ihren komplexen industriellen Prozessen und der präzisen spektroskopischen Echtzeitanalyse.

Wir sind spezialisiert auf die Entwicklung und Herstellung robuster, hochleistungsfähiger faseroptischer Sonden, die so konstruiert sind, dass sie den rauesten Industrieumgebungen standhalten. Unsere fortschrittlichen Technologien werden in zahlreichen anspruchsvollen Branchen intensiv eingesetzt, darunter in der Petrochemie und chemischen Verfahrenstechnik, der Pharmaindustrie sowie der Lebensmittel- und Getränkeherstellung.

Da industrielle Prozessumgebungen absolute Zuverlässigkeit erfordern, sind unsere Sonden gezielt für kompromisslose Leistung konstruiert. Zu den wichtigsten Merkmalen gehören:

• Extreme chemische Beständigkeit: Gewährleistet eine zuverlässige Leistung auch in hochaggressiven Medien.
• Hochdruckumgebungen: Aufrechterhaltung der strukturellen Integrität und optischen Klarheit bei Drücken von bis zu 300 bar.
• Hochtemperaturanwendungen: Beständigkeit gegen extreme Hitze ohne Signalverschlechterung.
• Breiter Spektralbereich: Abdeckung der Spektroskopie vom UV-Vis-NIR- bis zum Mid-IR-Bereich, einschließlich Raman- und Fluoreszenzanwendungen.

Alexander wird während der gesamten JASIS für persönliche Gespräche zur Verfügung stehen, um Ihre spezifischen analytischen Herausforderungen zu besprechen und gemeinsam zu evaluieren, wie unsere maßgeschneiderten Sondentechnologien Ihre Inline-Prozesskontrolle verbessern können.

Lassen Sie uns in Japan ins Gespräch kommen. Um einen festen Termin für ein Treffen mit Alexander zu vereinbaren, kontaktieren Sie uns bitte unter info@artphotonics.com oder schreiben Sie uns über unsere offizielle LinkedIn-Seite.

Wenn Ihre Forschung oder Produktion Sie in extreme Umgebungen führt, sollte die Aufrechterhaltung einer perfekten optischen Übertragung niemals ein Hindernis darstellen.

Wir bei der art photonics GmbH laden Sie ein, unsere FlexiRay® Vakuum-Faseroptik-Durchführungen zu entdecken – entwickelt, um einen hochflexiblen, kontinuierlichen optischen Pfad direkt in Ihre Vakuum- oder Druckkammern zu bieten.

Ob Sie Mid-IR-Spektroskopie oder flexible IR-Pyrometrie durchführen oder Leistung für Quantenkaskadenlaser übertragen, unsere Durchführungen sind die bevorzugte Wahl für anspruchsvolles optisches Engineering.

Das zeichnet unsere Lösung aus:

• Kontinuierlicher Faserpfad (keine Spleißstellen): Verabschieden Sie sich von den hohen Kopplungsverlusten, die mit herkömmlichen geteilten Aufbauten einhergehen. Unser einzigartiges einteiliges Design ermöglicht es, das gesamte Kabel ohne Zwischenstück direkt durch den Flansch zu führen. Dies gewährleistet einen exzellenten, ununterbrochenen Signaldurchsatz von der Quelle direkt zu Ihrer Probe.
• Außergewöhnlich niedrige Leckrate: Zuverlässigkeit ist in Vakuumumgebungen entscheidend. Unsere Durchführungen sind Helium-leckgetestet und arbeiten unterhalb der Nachweisgrenze (besser als 5x10⁻¹² mbar*l/s). Das System bewältigt problemlos Drücke von 10 Bar bis hinunter zu 10⁻⁷ Torr.
• Breite Temperaturtoleranz: Diese Durchführungen wurden für extreme Umweltbedingungen gebaut und unterstützen kryogene Anwendungen bis hinab zu 2K sowie Hochtemperatur-Setups bis zu 600°C, wenn unsere speziellen Cu-beschichteten Silica-Fasern verwendet werden.
• Mid-IR und Laserleistungsübertragung: Leiten Sie Licht und Laserleistung nahtlos über das gesamte Spektrum von 0,2 bis 18 µm. Unsere Baugruppen sind mit Silica-, PIR-, CIR- und Fluoridglasfasern erhältlich, um exakt auf Ihre spezifischen Wellenlängenanforderungen abgestimmt zu sein.
• Standard KF/CF-Flansche & anpassbare Kabellänge: Entwickelt für eine nahtlose Integration, passen unsere Durchführungen an jeden gewünschten Flanschtyp, einschließlich Standard-KF- und CF-Flansche. Darüber hinaus ermöglicht das bewegliche Kabeldesign die genaue Anpassung der in Ihrer Kammer benötigten Länge für höchste Flexibilität bei der Installation.

Bereit, Ihre optische Integration auf das nächste Level zu heben?

Entdecken Sie die vollständigen technischen Spezifikationen und finden Sie die perfekte Konfiguration für Ihr nächstes Projekt auf unserer Produktseite: art photonics Vakuum-Faseroptik-Durchführungen

Warten Sie immer noch auf Offline-Laborproben, wenn eine In-Line-ATR-Sonde Ihnen eine Prozesskontrolle in Echtzeit bieten könnte?

Der Übergang von der Offline-Probenahme zur Echtzeitüberwachung ist auch heute noch einer der größten Engpässe in der Prozessanalysentechnik (PAT). Die FlexiSpec® ATR-Sonden der art photonics GmbH wurden entwickelt, um diese Verzögerung vollständig zu beseitigen und das Labor direkt an Ihre Produktionslinie zu bringen.

Wir bauen nicht einfach nur Sonden; wir bieten die faseroptische Brücke zwischen Ihrem Spektrometer und Ihrem Prozess. Durch die Ermöglichung direkter In-situ-Messungen versetzen wir Ingenieure in die Lage, entscheidende Spektraldaten genau dann zu erfassen, wenn es darauf ankommt – in Echtzeit.

Entwickelt für raue Umgebungen Industrielle Anwendungen erfordern robuste, kompromisslose Lösungen. Unsere ATR-Sonden wurden für den Einsatz unter den anspruchsvollsten Bedingungen entwickelt und bieten kontinuierliche Zuverlässigkeit ohne Einbußen bei der analytischen Präzision.

Zu den wichtigsten Merkmalen der FlexiSpec®-Reihe gehören:

• Temperaturbeständigkeit von -150°C bis +250°C
• Druckbeständigkeit bis 200 Bar (bis zu 300 Bar auf Anfrage erhältlich)
• Ein spezielles totraumfreies Design ("No Dead Zone"), perfekt optimiert für kontinuierlichen Flüssigkeitsfluss
• Vollständige Kompatibilität mit FT-IR-, FT-NIR- und allen gängigen Benchtop-Geräten

Vielfältige industrielle Anwendungen Ganz gleich, ob Ihre Anlage die Zusammensetzung flüchtiger Lösungsmittel verfolgt, komplexe Polymerisationen überwacht oder präzise Kristallisationsprozesse in der Biopharmazie steuert – unsere In-Line-Sonden fügen sich nahtlos in Ihren Arbeitsablauf ein, um Ausfallzeiten zu vermeiden und den Ertrag zu optimieren.

Entdecken Sie die vollen Möglichkeiten unserer Technologie und finden Sie die richtige Lösung für Ihre Anlage, indem Sie sich unser komplettes Sortiment an ATR-Sonden ansehen.

Mittelinfrarot- (Mid-IR) und Raman-Techniken sind komplementäre schwingungsspektroskopische Methoden, die in der Prozessanalysentechnik (PAT) weitreichende Anwendung finden. Während beide molekulare Schwingungen untersuchen, beruhen sie auf grundlegend verschiedenen optischen Effekten: Mid-IR-ATR detektiert die Absorption von Mid-IR-Strahlung, wohingegen Raman auf der unelastischen Streuung von sichtbarem oder nahinfrarotem (NIR) Laserlicht basiert.

Für die Systemintegration in der kontinuierlichen Fertigung oder Batch-Verarbeitung erfordert die Auswahl der richtigen faseroptischen Sonde die Bewertung der chemischen Matrix, der physikalischen Medienbeschränkungen und der molekularen Zielspezies.

Mid-IR-ATR-Spektroskopie: Ideal für die Detektion polarer Bindungen

Die Mid-IR-Absorption erfordert eine Grundschwingung, die eine Änderung des Dipolmoments des Moleküls induziert. Folglich liefert die Mid-IR-ATR eine hohe analytische Empfindlichkeit für polare Bindungen und erzeugt starke, gut aufgelöste Absorptionsbanden für funktionelle Gruppen wie C=O, O-H, N-H und C-O.

In einer faseroptischen ATR-Sonde (Attenuated Total Reflection / abgeschwächte Totalreflexion) breitet sich die Strahlung durch spezielle optische Fasern zu einem ATR-Kristall aus, der in direktem Kontakt mit dem Reaktionsmedium steht. Die interne Reflexion innerhalb des Kristalls erzeugt ein quergedämpftes (evaneszentes) Feld, das exponentiell abklingt und die Eindringtiefe auf etwa 0,5 - 2 µm in die Probe begrenzt.

Technische Parameter & Systemintegration:

• Medienkompatibilität: Da die Messung auf die unmittelbare Kontakt-Schicht von 0,5 - 2 µm beschränkt ist, ist die Technik in trüben, stark streuenden, blasenhaltigen oder partikelbeladenen Medien äußerst robust. Der optische Kontakt mit dem Kristall muss aufrechterhalten werden.
• Reaktionsverfolgung: Mid-IR verfolgt die Chemie funktioneller Gruppen effektiv in Echtzeit und liefert direkte kinetische Daten für Veresterung, Hydrolyse, Oxidation/Reduktion, Amid-/Peptidbildung und Polymerisation.
• Wasserinterferenz: Wässrige Matrizen weisen starke Absorptionsinterferenzen auf, obwohl die von Natur aus kurze Weglänge des ATR-Kristalls Messungen in wässrigen Medien praktikabel macht.
• Transmissionsgrenzen: Die Faserdämpfung begrenzt die Kabellänge bei Verwendung von Standard-FTIR-Spektrometern auf 2-3 m. Die Längen können auf bis zu 10 m erweitert werden, wenn sie in Kombination mit Hochleistungs-Quantenkaskadenlasern (QCL) oder Dual-Comb-Spektrometern integriert werden.
• Spektralbereich: Die Konfigurationen erfassen sowohl den Fingerprint-Bereich (600-3100 cm⁻¹) als auch Bereiche hoher Wellenzahlen (1550-9000 cm⁻¹), abhängig vom spezifischen ATR-Kristall und Fasermaterial.

Raman-Spektroskopie: Molekulare Polarisierbarkeit

Die Raman-Spektroskopie charakterisiert Schwingungsniveaus durch unelastische Streuung. Ein monochromatischer Laser (typischerweise 532 nm, 785 nm oder 1064 nm) bestrahlt die Probe, und gestreute Photonen erfahren eine detektierbare Energieverschiebung (den Raman-Shift), die einer Schwingungsfrequenz entspricht. Eine Schwingung ist nur dann Raman-aktiv, wenn sie die Polarisierbarkeit des Moleküls verändert.

Dieser grundlegende Unterschied bedeutet, dass symmetrische und unpolare Bindungen – wie C=C, S-S und aromatische Ringe –, die im Mid-IR schwach oder inaktiv sind, scharfe, hochintensive Raman-Peaks liefern.

Technische Parameter & Systemintegration:

• Wässrige Medien: Der Hauptvorteil von Raman in der Prozessüberwachung ist der außergewöhnlich schwache Wasserstreuquerschnitt, was es zur überlegenen Architektur für die Überwachung wässriger Lösungen macht.
• Signaloptimierung & Wellenlängenabhängigkeit: Der Raman-Streuquerschnitt skaliert mit λ/4. Die Anregung bei 532 nm liefert eine höhere Signalstärke und räumliche Auflösung, erhöht jedoch die Fluoreszenzinterferenz stark. Ein Wechsel auf 785 nm oder 1064 nm unterdrückt die Hintergrundfluoreszenz auf Kosten der absoluten Signalintensität.
• Optische Beschränkungen: Die Sondenlänge ist durch die Freistrahl-Divergenz streng limitiert; für eine Standardsonde mit 12 mm Außendurchmesser sind Längen von über 200-300 cm optisch anspruchsvoll.
• Faserübertragung: Da die Signale im sichtbaren/NIR-Spektrum liegen, können verlustarme Quarzglasfasern (Silica) verwendet werden, was Kabellängen von Dutzenden Metern von der Sonde bis zum Spektrometer ermöglicht.
• Spektralbereich: Standard-faseroptische Raman-Sonden decken 130-4000 cm⁻¹ ab, wobei spezialisierte Konfigurationen Messungen bis zu 25 cm⁻¹ (THz-Raman) erreichen – und damit auf niederfrequente Moden zugreifen, die Mid-IR-Fasersysteme physikalisch nicht erreichen können.
• Probenbeschränkungen: Der fokussierte Laser birgt thermische Risiken, die möglicherweise zu Photodegradation oder Verbrennung bei dunklen, stark absorbierenden Proben führen. Streuverluste durch Blasen oder suspendierte Partikel schränken zudem das Signal-Rausch-Verhältnis ein.

Komplementäre Lösungsarchitektur

Mid-IR-ATR- und faseroptische Raman-Spektroskopie arbeiten als komplementäre, nicht als konkurrierende Techniken. Der parallele Einsatz von ATR- und Raman-Sonden innerhalb eines einheitlichen prozessanalytischen Rahmens stellt sicher, dass polare, unpolare, wässrige und Festphasen-Parameter vollständig erfasst werden. Dies verhindert die diagnostischen blinden Flecken, die entstehen, wenn man sich auf eine einzige Modalität verlässt.

Erfahren Sie mehr über die Optimierung faseroptischer Systemarchitekturen für Ihre spezifische Anwendung unter artphotonics.com.

Mehr zu unserer Technical Note können Sie hier lesen.