Optische und spektrometrische Prüfungen
Optische Prüfungen
Lichtmikroskopie
Die typische Lichtmikroskopie erlaubt durch die Verwendung optischer Systeme eine stark vergrößerte Darstellung von Objekten. Durch Variation der Objektive, Beleuchtungsarten und Zusatzeinrichtungen wie Polarisationsfilter oder Mikrohärteprüfer sind Lichtmikroskope für einen vielfältigen Einsatz geeignet.
Häufige Einsatzgebiete sind:
- Gefügeanalysen z.B. nach DIN ISO 4499-1/-2, ISO 9042, DIN 50600, ASTM E 45a
- Schichtdickenanalysen
- Rissidentifikation und -vermessungen
- Bestimmung der Entkohlungstiefe nach DIN EN ISO 3887
- Reinheitsgradbestimmungen
Stereomikroskopie
Ein Stereomikroskop ist eine spezielle Form des Lichtmikroskopes. Für den Betrachter werden zwei separate Strahlengänge mit unterschiedlichen Konvergenzwinkeln bereitgestellt, so dass er einen „räumlichen Bildeindruck“ erfährt, der sogenannte „Stereo-Effekt“. Der Stereo-Effekt ist dabei auf geringe Vergrößerungen kleiner 100:1 begrenzt.
Die Stereomikroskopie wird in diversen Bereichen der analytischen Möglichkeiten eingesetzt, u.a. bei:
- Schadensanalysen (Bruchflächenanalyse)
- Korrosionsanalysen
- Darstellung von kleinen Partikeln oder Fremdkörpern, sowie Kratzern und Rissen
- Probenpräparation an kleinen Objekten
- Untersuchung von Analysefiltern
Mikrotomie
Um den Aufbau eines Objektes zu verstehen, muss man sein Inneres untersuchen.
Das Mikrotom ist ein Schneidegerät, mit dem man sehr dünne Schnittpräparate erstellen kann, die später mit einem Lichtmikroskop durchstrahlt werden. Typische Einsatzgebiete sind vor allem die Analytik von Kunststoffen, weiche Materialien und die Analyse von Verarbeitungseinflüssen. Die Proben werden vor dem Schneiden durch ein Einbettmedium gehärtet und somit schneidbar gemacht. Durch den Schneidvorgang werden von der Proben Schnitte, meist mit einer Dicke von 5 bis 20 µm, abgenommen und auf einen Objektträger transferiert.
Dünnschliff
Um den Aufbau eines Objektes zu verstehen, muss man sein Inneres untersuchen.
Mittels Dünnschliff werden sehr dünne Schliffpräparate erzeugt, die mit einem Lichtmikroskop im Durch-oder Auflicht betrachtet werden. Typische Einsatzgebiete sind vor allem die Analytik von veredelten Kunststoffen, Mehrschichtfolien, härtere Materialien und Schichtdickenmessungen. Die Proben werden vor dem Schleifen durch ein Einbettmedium gehärtet und angeschliffen. Die angeschliffene Fläche wird mit dem Einbettmedium auf einen Objektträger geklebt. Anschließend wird die Probe von der anderen Seite so weit heruntergeschliffen, bis sie genügend durchsichtig ist.
Computertomografie (CT)
Die Technik der industriellen Computertomografie wird bei der ZWT GmbH eingesetzt, um Standardmessaufgaben aber auch kritische und komplexe Messaufgaben zu lösen. Eine 3D-Präzision ist garantiert.
Die maximal zulässige Längenmessabweichung des CT beträgt 4,5 µm.
Neben der klassischen dreidimensionalen Vermessung bietet die Röntgen-Computertomografie auch die Möglichkeit Fehlstellen im inneren von Bauteilen zu detektieren. Typische Untersuchen sind dabei:
- Soll- / Ist-Vergleiche ( Falschfarbenabgleich )
- Wanddickenanalysen
- 3D-Porennalaysen
- Porenanalysen nach P201 / P202
- Bindenahtanalysen
- Faserorientierung
- Flächenrückführung
FARO
Bei dem Messsystem handelt es sich um einen Mehrachsen-Scan-Arm mit taktiler Messspitze und zusätzlichem Laserscanner. Das System ermöglicht die Datenaufnahme in Form von Punktewolken mit hoher Geschwindigkeit in einer entsprechenden Auflösung bei gleichzeitig hoher Genauigkeit der ermittelten Messdaten. Gleichzeitig ermöglicht das Messsystem das Scannen von unterschiedlichen Oberflächenmaterialien unabhängig von Kontrast, Reflexionsvermögen oder Komplexität des Bauteils.
Das Messsystem eignet sich ideal für die Inspektion und Qualitätskontrolle und damit für das Messen und den Punktewolkenvergleich mit CAD-Daten, Rapid Prototyping Bauteilen und für das Reverse Engineering, also die ingenieurmäßige Arbeitsweise vom vorhanden Bauteil zurück in die CAD-Zeichnung.
Typische Untersuchen sind dabei:
- Soll- / Ist-Vergleiche ( Falschfarbenabgleich )
- Flächenrückführung
Spektroskopische Prüfungen
Schwingungsspektroskopie
Die Schwingungsspektroskopie beruht auf den durch Molekülschwingungen hervorgerufenen periodischen Änderungen der Dipolmomente (IR) bzw. Polarisierbarkeiten(Raman) von Molekülen oder Atomgruppen und den damit verbundenen diskreten Energieüberträgen und Frequenzänderungen bei der Absorption(IR) bzw. Streuung(Raman) elektromagnetischer Strahlung.
Sie wird zur Charakterisierung von Verbindungen benutzt.
IR-und Raman-spektroskopisch kann man folgende Informationen erhalten:
- die Identifizierung bereits bekannter Verbindungen (Fingerprint)
- die Komponenten einer unbekannten Verbindung (funktionelle Gruppen) und damit die mögliche/voraussichtliche Struktur einer Verbindung
- Konzentrationsänderungen von Komponenten während einer Reaktion
- Bindungseigenschaften (Bindungsstärken, Kraftkonstanten)
- Zustands- und Ordnungsparameter von Phasenumwandlungen
Bildquelle: Spektroskopische Methoden in der organischen Chemie [ISBN 3-13-576107-X]
FTIR-Spektroskopie
Mit der Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FT-IR) kann ein großes Spektrum an Materialien von Flüssigproben über Pulverproben bis zu Feststoffen, u.a. nach DIN 51451, erfasst werden. Es kann praktisch jeder Stoff, welcher im infraroten Bereich des Lichtspektrums aktiv ist, vermessen werden. Wir verfügen über die Möglichkeit, mittels Flüssigzelle, ATR-Reflexion oder IR-Mikroskopie, nahezu jede messtechnische Aufgabenstellung zu erfassen.
Die ATR-Spektroskopie ermöglicht das Messen an lichtundurchlässigen Schichten mittels Reflexion. Diese Methode wird oft zur Identifizierung von Polymeren eingesetzt.
Durch eine Erstellung von Eichkurven kann die IR-Spektroskopie auch zur quantitativen Bestimmung von Reinstoffen benutzt werden.
Raman-Spektroskopie
Bei der Bestrahlung mit monochromatischem Licht im Nah-Infrarot-Bereich können die Elektronen eines Stoffes in erzwungene Schwingungen versetzt werden. Ein kleiner Teil der dabei aufgenommenen Strahlungsenergie wird mit der gleichen Frequenz wie die des eingestrahlten Lichtes in alle Raum-richtungen gestreut (elastisch, Rayleigh-Streuung).
Ein noch kleinerer Teil der eingestrahlten Energie kann zur Anregung von Molekülschwingungen und damit zur Aufnahme von Schwingungsenergie aus dem Streulicht führen. Das gestreute Licht hat dann eine geringere Frequenz als das eingestrahlte Licht (inelastisch, Raman-Streuung, Stokes).
Bei Wechselwirkung mit bereits angeregten Molekülschwingungen kann die Lichtstreuung auch mit einer Abgabe von Schwingungsenergie an das Streulicht verbunden sein. Das Streulicht hat dann eine höhere Frequenz als das eingestrahlte Licht (inelastisch, Raman-Streuung, anti-Stokes).
