Hyperspektrales NIR-System MIHS

Abbildende NIR-Spektroskopie

Die abbildende Spektroskopie oder hyperspektrale Analyse ist eine Kombination aus Bildverarbeitung und Spektroskopie, die zweidimensionale Spektralbilder sowohl mit hoher lateraler als auch hoher spektraler Auflösung liefert. Das Objekt wird hierbei auf den Eingangsspalt eines optischen Spektrographen abgebildet. Dieser übernimmt die spektrale Zerlegung des einfallenden Lichts und projeziert die räumliche Achse und die dazu senkrecht stehende spektrale Achse auf das NIR-Array der Kamera, d.h. für jeden Bildpunkt der Zeile wird das Spektrum auf eine Pixelspalte abgebildet. Ein Vorschub (von Objekt oder Spektrograph) sorgt für eine zeilenweise Abtastung des Objekts. Abschließend liegen die Gesamtdaten der X-Achse, der Y-Achse und Spektralanteilen in einem dreidimensionalen Datenkubus vor.

Das hyperspektrale System MIHS wurde von XenICs, einem der führenden Hersteller von NIR- und IR-Kameras, in Zusammenarbeit mit der Universität Twente in den Niederlanden entwickelt. In Twente wird das MIHS zur spektralen Analyse lichtemittierender Halbleiter bei der Entwicklung neuer LED-Strukturen eingesetzt. In dieser Anwendung wird das hyperspektrale System durch ein Mikroskop ergänzt, das die Strukturen der Mikroelektronik erst sichtbar macht. Eine Kamera im sichtbaren Wellenlängenbereich kann über einen Strahlteiler das visuelle Bild aufnehmen und dient gleichzeitig zur Justierung des Spektrographen. Die NIR-Kamera mit einem Spektralbereich von 900…1700 nm ist wassergekühlt, um ein niedriges Rauschen und zudem Vibrationsfreiheit zu garantieren. Selbstverständlich sind auch nicht-mikroskopische Anwendungen vorstellbar, bei denen Sortiervorgänge analysiert und gesteuert werden, ebenso wie geologische oder ökologische Untersuchungen aus der Luft.Mögliche Systemvarianten entstehen durch die Verwendung von Kameras und Spektrografen für andere Wellenlängenbereiche. MIHS NIR umfasst das oben beschriebene, an der Universität Twente entworfene System mit der XEVA NIR-Kamera, MIHS MCT arbeitet im Wellenlängenbereich von 850...2500 nm. Die Komponenten selbst, also NIR-Kamera und bildgebender Spektrograph, sind für kundenspezifische Anwendungen auch separat erhältlich.

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