Methodenentwicklung zur präzisen Online-Auswertung von Ramanspektren

Ansprechpartner

Wöhl, Justus

Name

Justus Wöhl

Messsystemtechnik

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+49 241 80 98175

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Hintergrund

Spektroskopische Verfahren wie die Ramanspektroskopie, erlauben die Bestimmung der quantitativen Zusammensetzung von Multi-Komponenten-Gemischen. Daher ist die Messtechnik sowohl für die Stoffdatenbestimmung als auch zur Prozessüberwachung interessant.

  Peakverschiebung durch Wechselwirkung von Molekülen Urheberrecht: LTT

Zur quantitativen Auswertung wird ausgenutzt, dass die Intensität einer Komponente im Spektrum proportional zur Konzentration der Komponente ist. Die verschiedenen Komponenten interagieren miteinander (beispielsweise durch Wasserstoffbrücken). Daher ist das Spektrum jeder einzelnen Komponente konzentrationsabhängig. Eine einfache Superposition von Reinstoffspektren kann deshalb zu relativ ungenauen Ergebnissen führen.

  Schematische Darstellung des Indirect Hard Modeling Urheberrecht: LTT

Statt einer einfachen Superposition von Reinstoffspektren kann die Methode des Indirect Hard Modeling (IHM) genutzt werden. Hierbei werden Modelle der Reinstoffspektren superponiert. Ein solches Modell ist eine Summe von Peakfunktionen (z. B. Gauß, Lorentz, Voigt) mit Parametern für Form, Höhe und Position. Durch gezielte Freigabe einzelner Parameter (z.B. von Peakposition für Peakveschiebungen), können die konzentrationsabhängigen Spektren nachgeführt werden. Die Position eines Peaks wird während der Superposition entsprechend mit angepasst.

Indirect-Hard-Modeling wird bereits seit mehr als 10 Jahren erfolgreich eingesetzt. Es wurde in einer Kooperation des Lehrstuhls für Prozessentwicklung (heute AVT.SVT) mit dem Lehrstuhl für Technische Thermodynamik entwickelt. Eine kommerzielle Implementierung von IHM ist mittlerweile erhältlich.

 

Ziele

Um das Einsatzspektrum der Ramanspektroskopie zu erweitern, müssen auch Spektrenauswertmethoden erweitert werden. Dabei geht es z. B. um die Kalibration von reaktiven Gemischen, die robuste Auswertung von Spektren mit starken überlagerten Fluoreszenzsignalen und die immer präzisere Modellierung von Gemischspektren.