Quarzglas für analytische Instrumente

Anwendungen

Optische Laborgeräte

Laboratory

Viele analytische Instrumente beruhen auf optischen Detektionsverfahren. Die optische Laborausstattung selbst ist jedoch ein sehr vielfältiges Gebiet. Je nach den verwendeten Analysemethoden werden unterschiedliche optische Geräte und entsprechende optische Elemente mit unterschiedlichen Leistungsstufen benötigt. Da das Gerätedesign vom jeweiligen Hersteller abhängt, gehen wir im Folgenden auf einige grundlegende Komponenten optischer Laborgeräte und Ersatzteile oder Zusatzgeräte ein, die einen Unterschied in der Leistung machen können.

Die Leistung optischer Komponenten aus Quarzglas wie Sichtfenster oder Linsen hängt in erster Linie von der optischen Verarbeitung sowie gegebenenfalls von der Beschichtung ab. Aber auch die Wahl des richtigen Quarzglases kann einen Unterschied machen. Absorption im ppm/cm-Bereich kann für empfindliche Messungen von Bedeutung sein.

Optische Diffusoren:

Optische Diffusoren werden zur Homogenisierung eines Lichtstrahls, als Kosinuskorrektor für Detektoren oder als Innenschicht von Ulbricht-Kugeln verwendet. Der ideale Diffusor hat eine Lambertsche Streucharakteristik, d.h. die Intensität eines reflektierten Strahls hängt vom Kosinus des Betrachtungswinkels ab. Für viele Anwendungen müssen optische Diffusoren zusätzlich zu ihren guten optischen Eigenschaften auch leicht zu reinigen sein. Diffusoren aus Quarzglas haben eine gute chemische Beständigkeit. Allerdings weisen einige eine offene Porosität auf (was zum Eindringen von Verunreinigungen und damit zu einer Verschlechterung des Signals führen kann).

Unser HOD® ist ein Volumendiffusor aus hochreinem Quarzglas. Volumendiffusor bedeutet, dass die Reflexions- und Transmissionsintensität von der Dicke des Diffusors abhängt. HOD® hat eine sehr gute Lambertsche Winkelabhängigkeit der Intensität und eine geschlossene Porosität, die eine einfache Reinigung ermöglicht.

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Optische Messtechnik

Optische Messtechnik bezeichnet Messtechnologien mithilfe von Licht. Bei den Eigenschaften kann es sich sowohl um Abmessungen und Form als auch um Temperaturen oder andere Eigenschaften handeln, die mit Licht bestimmt werden können. Dimensionsmessungen mit Licht sind berührungslos und oft sehr genau, da sie meist nur durch die Wellenlänge des verwendeten Lichts begrenzt sind.

Spektroskopie

Eine weitere wichtige optische Analysemethode ist die Spektroskopie. Die Spektroskopie ist ein weites Feld der optischen Analytik, das sich mit der Untersuchung von Materie mittels elektromagnetischer (EM) Strahlung beschäftigt.

Quarzglasoptiken und Glasfaserbündel werden in einem Wellenlängenbereich von UV-VIS-NIR (von 180nm bis 3500nm) verwendet. Dabei kann es sich um den direkten Nachweis von Absorptionsbanden oder um indirekte Nachweismethoden handeln, wie den Nachweis von Kernteilchen anhand des blau emittierten Cherenkov-Lichts oder den Nachweis von Emissionen die durch Bestrahlung anderer elektromagnetischer Quellen von szintillierenden oder fluoreszierenden Materialien abgegeben werden.

Für die in der Spektroskopie verwendeten Optiken und optischen Fasern gelten dieselben Designüberlegungen wie für kommerzielle optische Komponenten (Spiegel, Fenster, Linsen und Substrate), wobei besonders darauf geachtet wird, dass keine Fluoreszenz und nur minimale Absorption auftreten. Da sehr schwierig zu unterscheiden ist, ob die Absorption durch das Messgerät oder die untersuchte Substanz verursacht wird, würde das Vorhandensein von beidem die Messung erschweren oder sogar unmöglich machen.

Wenn zum Beispiel bestimmte Bereiche des elektromagnetischen Spektrums von der Optik absorbiert werden, ist es schwierig oder unmöglich, eine mögliche Absorption durch die untersuchte Substanz zu beobachten. Ein ähnlicher Effekt tritt auf, wenn das optische Material Fluoreszenz zeigt. In diesem Fall kann die Optik die Absorption der untersuchten Substanz überdecken oder kompensieren.

Trotz seiner guten chemischen Stabilität kann Quarzglas unter ungünstigen Bedingungen altern und sich in der Leistung verschlechtern. Einige Quarzglasmaterialien sind dabei besser oder widerstandsfähiger gegen diese Bedingungen als andere.

Aus den oben genannten Gründen ist es wichtig, das Substrat, die optische Faser oder die Küvette für spektroskopische Untersuchungen mit Sorgfalt auszuwählen.

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