Messprinzipien

Hellma-Tauchsonden werden durch ihr Messprinzip und den Spektralbereich unterschieden

Das Produktportfolio deckt die wichtigsten Bereiche der Molekülspektroskopie ab: von Ultraviolett (UV) über sichtbares Licht (vis) bis zum mittleren Infrarot (IR), Fluoreszenz und Raman Spektroskopie. In den verschiedenen Spektralbereichen werden die Produkte nach Ihrem Messprinzip unterschieden:

Transmission

Bei einer Transmissionssonde oder Messzelle wird die Probe einmalig vom Messsignal durchdrungen. Durch die probenspezifische Absorption wird das Transmissionsspektrum verändert. Dieses Messprinzip ist mit der Messung in einer Transmissionsküvette vergleichbar und eignet sich für die Messung von Gasen und transparenten Flüssigkeiten.

Transflexion

Transflexion bezeichnet eine Mischform von Transmissions- und Reflexionsspektroskopie. Hierbei durchläuft das Licht das Probenmaterial, wird von einem Reflektor zurückgeworfen und durchläuft die Probe ein zweites Mal. Ein Transflexionsspektrum kann gut mit einem Transmissionsspektrum verglichen werden und eignet sich für die Messung von Gasen und Flüssigkeiten. Durch den Reflektor kann der Messspalt einfacher verändert werden. Bei vielen Sondentypen kann durch austauschbare Schichtdickeneinsätze der Lichtweg an die Anwendung angepasst werden.

Reflexion

Bei einer Reflexionsmessung dringt das eingestrahlte Licht in die Oberfläche der Probe ein und wird diffus reflektiert. Ein Teil des reflektierten Lichts wird durch eine oder mehrere Fasern aufgefangen und zum Detektor geleitet. Die Reflexionsmessung eignet sich für die Messung von pulverförmigen oder granulierten Feststoffen sowie von Pasten.

ATR

ATR steht für Abgeschwächte Totalreflexion (engl. attenuated total reflection). Das Prisma der Sonde wird vom Medium umströmt und abhängig von der optischen Dichte des Mediums wird das Messsignal bei jeder Reflexion an der Grenzschicht zwischen Medium und Prisma abgeschwächt (evaneszentes Feld).

ATR-Sonden kommen bei stark absorbierenden Proben zum Einsatz, bei denen Messungen mit Transmissionssonden nicht möglich sind, da Totalabsorption auftreten würde. (z.B. bei Farbstoffen).

Fluoreszenz

Bei einer Fluoreszenz Messung handelt es sich um eine Emissionsmessung. Das Medium wird durch das einfallende Licht angeregt und emittiert darauf Licht in alle Raumrichtungen (Fluoreszensstrahlung). Um eine möglichst gute Trennung von Anregungs- und Fluoreszenzstrahlung zu erreichen, wird die Fluoreszenzstrahlung im rechten Winkel zur einfallenden Strahlung erfasst. Durch den zylindrischen Reflektor der Sonde wird das aus dem Probenraum austretende Anregungslicht wieder in das Zentrum reflektiert. Ein Planspiegel im Probenraum dient zur Verstärkung der Ausbeute des Fluoreszenslichts.

Raman

Bei der Raman-Spektroskopie handelt es sich um die Messung von emitiertem Streulicht. Das Messsignal (monochromatisches Licht, üblicherweise Laser im Bereich von ca. 240 – 1064 nm) wird nach dem Kontakt mit dem Medium im Winkel von 0° detektiert und interpretiert. Dabei wird das gestreute Licht (Rayleigh-Streuung) durch einen auf die Wellenlänge des Lasers abgestimmten optischen Filter eliminiert. Nur das inelastisch gestreute und wellenlängenverschobene Licht der Raman-Streuung gelangt zum Detektor. Es können feste, flüssige und gasförmige Stoffe gemessen werden.

Raman hat zwei große Vorteile gegenüber dem Mittel-IR. Zum einen ist die Raman-Spektroskopie relativ wasserunempfindlich und ermöglicht eine Messung mit geringem Hintergrund in wässrigen Lösungen. Zum anderen können robuste Quarz- und Saphiroptiken verwendet werden. Insbesondere die Möglichkeit Glasfasern einsetzen zu können erlaubt die räumlice Trennung von Sonde und Dtektor.

Die Raman-Spektroskopie hat jedoch auch Nachteile, insbesondere ihre Empfindlichkeit gegenüber Interferenz durch Fluoreszenz und die Schwierigkeit, Instrumentenartefakte von den gewünschten Messungen zu entfernen. Die Entscheidung Raman für eine bestimmte Anwendung zu verwenden hängt von einer detaillierten Analyse aller relevanten Faktoren ab.

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