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Analizzare oro ed acciaio? velocemente e precisamente

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Un nuovo più piccolo, più velocemente e sensore preciso per la prova dell'acciaio e dell'oro.

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Gli spettrometri dell'emissione ottica sono ampiamente usati nell'industria siderurgica ma gli strumenti attualmente impiegati sono relativamente grandi ed ingombranti. Un sensore novello permette di ridurre significativamente il loro formato e, inoltre, permette ad un'analisi più precisa a metà di tempo precedentemente ha richiesto.

L'oro è costoso, in modo da è soltanto naturale che i compratori dei monili dovrebbero volere l'assicurazione che l'anello o la collana che prezioso hanno regolato il loro cuore sopra realmente sia fatto di oro genuino. I gioiellieri in India sono tenuti da legge a verificare la purezza di oro per mezzo di uno spettrometro dell'emissione ottica che analizza la composizione del metallo in base allo spettro chiaro emesso. Ma gli orafi non sono gli unici utenti di questi strumenti; gli attrezzi sono trovati più frequentemente in fonderie e nelle fabbriche d'acciaio dell'automobile in cui aiutano gli assistenti tecnici a determinare le caratteristiche dei materiali d'acciaio, analizzano la loro composizione chimica e valutano la loro qualità. Finora, questo ha coinvolto utilizzare l'apparecchiatura molto ingombrante, almeno nelle applicazioni che richiedono un'alta risoluzione.

I ricercatori all'istituto di Fraunhofer per i circuiti ed i sistemi microelettronici IMS a Duisburg hanno sviluppato un sensore che ristringe il formato dell'ottica dello spettrometro. ? Considerando che gli spettrometri ad alta definizione più in anticipo erano il formato di una lavatrice, quelli costruiti per mezzo del nostro sensore saranno no più grandi di un forno a microonde? dice il dirigente dipartimentale dell'IMS Werner Brockherde. E questo non è l'unico vantaggio di nuovo sensore: i risultati trasportati sono inoltre più precisi e disponibili a metà di tempo. Ciò può essere favorevole, per esempio quando realizza la garanzia della qualità nell'industria automobilistica.

Il primo sensore che unisce le misure time- e spazio-resolved

Per capire come gli scienziati potevano miniaturizzare lo strumento in questa misura, dobbiamo prendere uno sguardo più attento ai relativi funzionamenti interni. Per analizzare una parte dell'acciaio, per esempio, deve generare le scintille ad intervalli normali. Queste scintille battono gli atomi dal materiale, con conseguente plasma che emette la luce multicolore. La luce del plasma è tagliata in due scanalature del fascio ed è suddivisa in parecchi wavebands, come i colori di un arcobaleno, che allora sono analizzati esclusivamente. Nella prima scanalatura del fascio, i componenti elettronici sensibili alla luce conosciuti come la linea sensori del CCD registrano l'intero spettro del campione. Ciò rivela la natura e la concentrazione di particelle sospese nel plasma, da cui è possibile derivare le informazioni sulla composizione del campione d'acciaio. Gli esperti si riferiscono a questo risultato come misura spazio-resolved. La seconda scanalatura del fascio produce le misure tempo-resolved di diverse linee spettrali? registrato in moda da potere distinguere lo strumento fra luce emessa dal plasma e quello emesso dalle scintille. Tutte le soluzioni precedenti sono state basate sulle misure tempo-resolved e spazio-resolved separate. ? Il nostro sensore CMOS-basato permette a questi due insiemi delle misure di essere condotto paralelamente. Di conseguenza, richiediamo soltanto una singola scanalatura del fascio e così una singola unità ottica? dice Brockherde.

Il nuovo rivelatore fotoelettrico moltiplica la gamma dinamica per 100, con conseguente spettrometro molto più veloce. È capace di misurazione dei segnali nella gamma di microvolt contemporaneamente ai segnali che misurano circa 100 millivolt. Finora, questo ha richiesto parecchi cicli di misura. Così come la velocità aumentante di misura, l'alta gamma dinamica inoltre offre altri vantaggi. ? Poiché possiamo ora misurare l'intero spettro con una singola serie di impulsi, l'esattezza di misura è inoltre più alta? rapporti Brockherde.

Dimostrante alla fiera commerciale di visione

Una versione di dimostrazione del sensore sarà presentata alla fiera commerciale di visione a Stuttgart dal 4 al 6 novembre (cabina 1H74). Un corredo di valutazione per i tecnici della progettazione interessati è inoltre disponibile. ? Il mercato per l'apparecchiatura di spettroscopia è dominato dai fornitori tedeschi? dice lo scienziato. ? Il nostro nuovo sensore, che è stato sviluppato in Germania e non è disponibile in qualsiasi altro luogo, permetterà a questi fornitori di assicurare un vantaggio competitivo ulteriore.?