Jeder kann ein(!) Spektrometer bauen

Ein optisches Spektrometer ist ein sehr bekanntes Instrument, das zahlreiche Spektroskopie-Ingenieure und Wissenschaftler mindestens einmal in ihrer Karriere entworfen und gebaut haben. Daher behauptet der Titel dieses Artikels, dass jeder (mit einem gewissen technischen Hintergrund) ein Spektrometer bauen kann. Wenn dieses Spektrometer jedoch in größeren Stückzahlen zur Integration in ein Endprodukt hergestellt werden soll, wird es viel schwieriger, das richtige Spektrometer zu entwerfen.

Es gibt im Wesentlichen zwei verschiedene Aspekte, die die Volumenproduktion von Spektrometern vom Bau einer einzelnen Einheit unterscheiden.

• Der Endbenutzer kauft möglicherweise mehrere Geräte und erwartet, dass alle Geräte bei der Präsentation derselben Probe das gleiche Ergebnis liefern. Dies wird oft als Übertragbarkeit zwischen den Geräten bezeichnet.
• Der Gerätehersteller wünscht sich eine reibungslose Produktion von Spektrometergeräten mit hoher Ausbeute, ohne Nacharbeit und ohne Feldrückläufer.

Eine mangelnde Übertragbarkeit zwischen den Geräten kann direkte und schwerwiegende Folgen für die auf den Messungen basierenden Entscheidungen haben. Betrachten Sie beispielsweise ein Krankenhaus mit mehreren Geräten zur Diagnose einer bestimmten Krebsart. Wenn die verschiedenen Geräte unterschiedliche Ergebnisse für denselben Patienten liefern, könnte die Folge sein, dass die Diagnosen davon abhängen, welches bestimmte Gerät an dem Tag verwendet wurde, an dem der Patient untersucht wurde.

Eine gute Möglichkeit, sowohl die Übertragbarkeit als auch eine reibungslose Volumenproduktion zu gewährleisten, ist die Konstruktion des Spektrometers mit einer konsistenten Leistung von Einheit zu Einheit. Da jedoch alle optischen und mechanischen Komponenten, die als Rohmaterial für die Montage des Spektrometers verwendet werden, Toleranzen hinsichtlich ihrer physikalischen Parameter aufweisen, muss man etwas Besonderes tun, um zu vermeiden, dass sich diese Toleranzen zu einer großen Variation der Leistung von Einheit zu Einheit summieren.

Dies kann durch zwei grundlegend verschiedene Methoden erreicht werden:

• Durch die Konstruktion des Spektrometers mit Kompensatoren, die verwendet werden können, um jedes Spektrometer während der Produktion aktiv anzupassen.
• Durch die Konstruktion des Spektrometers wird sichergestellt, dass die Leistung nicht durch die verschiedenen Toleranzen beeinflusst wird.

Wie oben erwähnt, muss die Konsistenz der Leistung von Einheit zu Einheit bereits bei der Konstruktion des Spektrometers berücksichtigt werden. Dies beinhaltet, dass die Toleranzen aller optischen und mechanischen Teile während der Konstruktion berücksichtigt werden, so dass ein prozesstolerantes Spektrometer entsteht. Im Allgemeinen sind Transmissions-Optiken anstelle von Reflexions-Optiken und eine unterstützende Mechanik, die symmetrisch um die optische Achse angeordnet ist, vorzuziehen.

In Bezug auf die Rohstoffe ist es entscheidend, dass die Spezifikationen genau definiert sind und dass Unterlieferanten die Spezifikationen nicht ohne Ihre Beteiligung als Kunde ändern. Es muss ein guter Prozess mit den Unterlieferanten vorhanden sein, um sicherzustellen, dass unvermeidliche non-Konformitäten angemessen behandelt und Korrekturmaßnahmen ergriffen werden.

Schließlich muss die Montage der Spektrometer nach Standardarbeitsweisen mit klaren und leicht verständlichen Arbeitsanweisungen erfolgen. Der gesamte Prozess muss selbstverständlich sowohl intern als auch extern überwacht und auditiert werden.