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Quantenkaskadenlaser mit Steuersoftware und digitalem Interface, Komplettsysteme zur Spurengasanalyse und Prozesskontrolle, Referenzgaszellen, Messzellen, Detektoren und Auswertesoftware:
Q-MACS-Basic ist ein Quantenkaskadenlaser im hermetischen Gehäuse mit Treiberelektronik für Laser und Peltierelement, Kühlwasseranschluss sowie einer Steuer-Software (Q-MACS-Soft 2.0 & SDK) zum automatisierten Betrieb des Lasers. Standardmäßig sind Pulsweiten von 8ns bis zu 256 ns einstellbar. Die neue Version Q-MACS-Basic-Pulse/CW ist der erste kommerziell verfügbare QCL-Treiber, der Puls- und cw-Betrieb ermöglicht. Der Laserkopf ist über ein 2m langes Kabel mit der Treiberelektronik verbunden und kann so flexibel in den Aufbau integriert werden. Ein Wasseranschluss ist vorhanden, muss aber nicht zwingend benutzt werden.
Für Systeme, die bis auf acht Laser ausgebaut werden können, um Gasgemische analysieren zu können, ist die Multichannel-Variante Q-MACS-BASIC Multi-Channel gedacht. Sie ist die kompakteste, kommerziell verfügbare Steuerung mehrkanaliger QCL-Systeme.
Q-MACS-Basic-1.5 TO8 ist mit den Außenmaßen 25x25x50 mm³ deutlich kleiner als Q-MACS-Basic. Das System umfasst den Quantenkaskadenlaser im TO-8-Gehäuse, integrierte Treiberelektronik, Kühlwasseranschluss und externe Spannungsversorgung sowie einer Steuer-Software (Q-MACS-Soft 2.0 & SDK) zum automatisierten Betrieb des Lasers. Das Lasergehäuse misst nur 25x25x50 mm³ Die Pulsbreiten können zwischen 10ns und 1000ns variiert werden. Der eingebaute Wasseranschluss muss nicht zwingend benutzt werden.
Das Q-MACS-Basic-Plus enthält zusätzlich zum Leistungsumfang des Q-MACS-Basic eine Kollimations- und Justageoptik zur genauen Fokussierung und Strahlausrichtung. Der gesamte Aufbau wurde mit Gold-beschichteten Off-Axis-Paraboloid- und Planspiegeln realisiert, um Verluste, Rückreflexionen und Etaloning-Effekten auf ein Minimum zu reduzieren. Diese Störeffekte können nicht immer einfach vom eigentlichen Messsignal getrennt werden, weshalb wir sie schon an der Quelle eliminiert haben. Selbstverständlich ist das Justage und Alignment-Board auch mit der kombinierten CW-/Plus-Version Q-MACS-Basic-Pulse/CW erhältlich.
Um absolute Molekülkonzentrationen im ppb (parts per billion/Konzentraton im Bereich 10-6) zeitaufgelöst zu messen, bietet sich das Q-MACS-Trace System an. Es arbeitet nach dem Prinzip der Absorbtionsspektroskopie im mittleren Infrarot und seine Empfindlichkeit wird durch Verwendung verschiedener Gaszellen zwischen 3,6m und 100m Weglänge eingestellt. Zusätzlich kann die optische Weglänge jeder Zelle einfach um den Faktor 10 verkürzt beziehungsweise verlängert werden. Die Zeitauflösung der Konzentrationsmessung liegt im Millisekundenbereich und kann deshalb auch zur Untersuchung schneller Prozesse oder zur Geschwindigkeitssteigerung bei Serientests genutzt werden. Die Messung erfolgt durch Verstimmung des Lasers durch seinen Chirp während des Pulses (intra pulse mode) oder durch Verstimmung zwischen den einzelnen Pulsen (inter pulse mode). Pulsfolgefrequenzen von bis zu 1 MHz sind möglich. Der Quantenkaskadenlaser kann von -35°C bis +40°C betrieben werden, um einen relativ breiten Spektralbereich abzudecken.
Q-MACS-Process ist ein dreikanaliges Infrarot-Laserspektrometer für die absolute Konzentrationsmessung im Produktionsprozess mittels MIR-Absorption. Durch Nutzung von drei Kanälen verbessern sich das Signal-Rauschverhältnis, die Zuverlässigkeit und die Langzeitstabilität der Messungen. Die schnelle Reaktionszeit im Millisekundenbereich und die Konfiguration als „Open-Path-System“ erlaubt nicht nur die Prozesskontrolle, sondern auch die aktive Prozessregelung in der Produktionslinie.
Der Q-MACS-Process-Fibre misst in 2 Messkanälen in einer MIR-Faser.
Das Q-MACS-Process Plus ist eine erweiterte Form des Q-MACS-Process. Es enthält eine zusätzliche Herriott- oder White-Zelle.
Mit der Q-MACS-Soft 2.0 & SDK Steuersoftware werden die Laserparameter (Temperatur, Spannung, Strom, Pulsbreite und -frequenz) eingestellt und definiert. Ein Hardwaretriggerausgang (TTL) erlaubt die einfache Steuerung von Verstärkern und anderen Geräten und ihre Synchronisation im Aufbau. Das Programm bietet außerdem ein Software-Development-Kit mit Beispielprogrammen in VC++, Visual Basic von Microsoft und C++ und Delphi von Borland, damit Sie schnell lauffähige Programme erstellen und mit den eigentlichen Messungen anfangen können.
Um von der Absorptionskurve auf die Konzentration einer Spezies schließen zu können sind, weitere Informationen notwendig, die das Programm Q-MACS-Soft-HT zur Verfügung stellt. Diese Software simuliert aus den vorgegebenen Stoffen und deren Partialdruck ein Spektrum oder berechnet aus dem gemessenen Spektrum und den Prozessparametern die Konzentrationen der einzelnen Komponenten. Basis ist die umfangreiche HITRAN-Datenbank.
Die Multi-Pass-Optics ist mit ihren Gold-beschichteten Spiegeln speziell auf die Besonderheiten der MIR-Spektroskopie abgestimmt und erlaubt Messungen mit einem maximalen Strahldurchmesser von 15mm bei typischerweise 4 bis 32 Durchgängen. Noch größere effektive Absorptionslängen bietet das Q-MACS-Langwegzellen-Board, mit der Möglichkeit den Q-MACS IR-Detektor (IRDM-600) direkt zu integrieren. Verschiedene Herriott-Zellen mit maximalen Weglängen von 36m, 54m,76m und 100m stehen zur Auswahl.
Als relative Wellenlängenreferenz bietet sich das Q-MACS-Ge-Etalon an, das in verschieden Längen lieferbar ist und somit auf den überstrichenen Wellenlängenbereich optimiert werden kann. Der Ge-Einkristall besitzt einen lichten Durchmesser von 25,4mm (1“) und ist in Längen von 25,4 mm (1“) oder 76,2mm (3“) erhältlich. Es ist im Wellenlängenintervall von 2 µm bis 20µm (5000cm-1 bis 500cm-1) einsetzbar.
Als absolutes Frequenznormal bieten wir die Q-MACS-Reference-Gas cell an. Sie ist ähnlich dimensioniert wie der kompakte Q-MACS Basic-1.5 TO8 Laser und kann so leicht in Labor und Industrieanwendungen integriert werden. Die Absorptionslänge beträgt 50mm und die lichte Weite 17mm. Die Zelle kann mi verschiedenen Referenzgasen befüllt werden.
Entscheidend für die Qualität der Messung ist die rauscharme und zuverlässige Detektion des Signals. Der Q-MACS-IR-Detector (IRDM-600) enthält einen schnellen Ultra-Low-Noise-Vorverstärker, der direkt am Detektor platziert und gegen Einstreuungen abgekapselt ist. So können elektromagnetische Störungen das Signal nicht beeinflussen, wodurch Messgenauigkeit und Zuverlässigkeit steigen. Zusätzlich wird das thermische Rauschen des HgCdTe-Detektors durch mittels thermoelektrischer Kühlung minimiert. Das 2- oder 3- stufige Peltier-Element nutzt den angebauten Kühlkörper oder zusätzlich die eingebaute Wasserkühlung als Wärmesenke. Es können verschiedene Detektoren eingebaut werden, damit dessen spektrale Empfindlichkeit optimal zum Experiment passt.
Firmenprofil neoplas control GmbH, Greifswald
neoplas control GmbH wurde 2006 als Spin-off des Instituts für Niedertemperatur-Plasmaphysik e. V. in Greifswald gegründet. Dort beschäftigt man sich seit vielen Jahren mit Plasmaphysik und der Spurengasanalyse im mittleren Infrarotbereich. Beim INP hat man sehr früh die Vorteile der Quantenkaskadenlasertechnologie für die Spektroskopie erkannt und untersucht. Jetzt ist diese Technologie mit dem Q-MACS-System (Quantum Cascade Laser Measurement And Control System) so ausgereift, dass damit industrielle Anwendungen in der Prozesssteuerung, der Sprengstoffdetektion oder der Spurengasanalyse zuverlässig gelöst werden können.
Weitere Details über Neoplas-Control finden Sie hier.
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