Materialien und Sondentechnologien

Materialien

Bei den Laborsonden ist gut sichtbar, wie bei den optischen Sonden alles angefangen hat: mit Quarz-Messköpfen. Die langjährige Erfahrung aus der Quarzglasbearbeitung und Küvettenfertigung waren die Grundlage für die Entwicklung der monolithischen Messköpfe. Diese sind wesentlicher Bestandteil der Excalibur Laborsonden, aber auch der Excalibur Extremely Precise Prozesssonden.
Ein Spezialfall ist die Ganzquarzsonde, diese ist exclusiv bei Hellma-Analytics erhältlich. Bei der Prozess Variante mit axialem Messspalt ist die gesamte Sonde inklusive dem Flansch aus Quarzglas aufgebaut. Diese kommt ganz ohne Dichtungen aus und ist somit resistent gegen organische Lösemittel und viele starke Säuren.

Das Standard Material bei den Prozesssonden und Messzellen ist Edelstahl, in der Regel sind diese Produkte auch in Hastelloy erhältlich.

Einige Sonden (z.B. Falcata XP und Lab) werden aus Titan gefertigt. Dies ermöglicht das Einlöten der Fenster und den Verzicht auf Elastomersdichtungen.

Für spezielle Anwendungen kommen auch speziellere Materialien wie PTFE zum Einsatz. Sonden und Messzellen aus PTFE sind besonders resistent gegenüber starken Säuren und Laugen.

Thermisches Bonden

Die Ansprüche an höchste Temperatur- und Chemikalienresistenz erfordern hochspezialisierte Techniken zur dauerhaften Verbindung der Bauteile. Dazu werden die zusammengestellten Bauteile auf eine Temperatur deutlich unter dem Schmelzpunkt des verwendeten Glases in einem Ofen erhitzt. Das Aufheizen bewirkt an den zusammengefügten Glasflächen eine Verstärkung der Verbindung.

Der wesentliche Vorteil dieser Technologie ist, dass weniger optische Bauteile benötigt werden, es weniger Phasenübergänge gibt und dadurch die Transmission erhöht wird. Ein weitere Pluspunkt ist die hohe Präzision, die daraus resultierende hohe Schichtdickengenauigkeit und eine bessere Übertragbarkeit der Methoden zwischen baugleichen Sonden.

Monolitischer Messkopf

Bei einem monolitischen Messkopf sind mehrere Funktionen in einem optischen Bauteil durch Bonden vereint. Die Anzahl der Phasenübergänge des Messstrahls ist auf ein Minimum reduziert, woraus eine hohe Lichtausbeute resultiert.

Transmissions-Sonden und Messzellen mit monolitischem Messkopf sind eine Spezialität von Hellma Analytics und weisen eine deutlich höhere Transmission auf als andere Technologien. Gleichzeitig bieten sie eine unübertroffene Präzision und Reproduzierbarkeit der Schichtdicke.

Elastomerdichtungen

Elastomerdichtungen sind sehr hochwertig und mit verschiedenen Compounds vielseitig einsetzbar. Das Material wird auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt, um eine lange Haltbarkeit sicherzustellen. Jedoch sind die Elastomere einem Alterungsprozess unterworfen, der durch hohe Temperaturen oder den chemischen Angriff durch das Messmedium begünstigt wird.

Es ist empfehlenswert die Dichtungen regelmäßig auszutauschen, bevor es zu einer Undichtigkeit kommt. Für Prozesssonden und -messzellen wird daher ein Wartungsservice angeboten.

Lötung

Bei Saphirfenstern besteht die Möglichkeit diese mit Titan zu verlöten. Da sich aus der Verwendung von Titan Einschränkungen bei der Festigkeit und dem möglichen Temperaturbereich ergeben, kann diese Technologie nur bei bestimmten Produkten angeboten werden.

Schutzbarriere und Schutzgasfüllung

Einige Produkte sind mit einem zusätzlichen Fenster in ihrem Inneren ausgestattet. So ist beispielsweise das Sondenrohr der Excalibur HD FPT, dass in den Prozess eintaucht, hermetisch abgeschlossen. Dahinter befindet sich dann eine zweite Kammer, das Gehäuse mit den optischen Anschlüssen. Im Fall einer Beschädigung kann so die Gefahr von Medienaustritt drastisch reduziert werden.

Einige Optiken sind hermetisch verschlossen und außerdem mit einem inerten Schutzgas unter leichtem Überdruck befüllt (z.B. Excalibur HD FCP Zelle). Hierdurch wird das Risiko von eindringender Feuchtigkeit oder Verunreinigungen deutlich herabgesetzt. Diese Optiken können ohne interne Spülung auch bei niedrigeren Temperaturen (<5 °C) eingesetzt werden.