Technische Definition
Eine Durchflusszelle ist eine kritische Komponente von Prozessanalysetechnik-Modulen (PAT), die eine kontrollierte Umgebung für flüssige Proben bietet, während sie von optischen Sensoren analysiert werden. Sie dient als Schnittstelle zwischen dem Prozessstrom und der analytischen Instrumentierung und ermöglicht die Echtzeitüberwachung chemischer, biologischer oder physikalischer Eigenschaften während Herstellungsprozessen. Die Durchflusszelle ist so konstruiert, dass sie eine konstante optische Weglänge beibehält und die Probenstörung minimiert, um genaue und reproduzierbare Messungen zu gewährleisten. Sie wird typischerweise aus Materialien wie optischem Quarz, Saphir, Edelstahl 316L, PTFE oder Borosilikatglas hergestellt, die aufgrund ihrer chemischen Verträglichkeit und optischen Klarheit ausgewählt werden. Zu den wichtigsten Parametern gehören optische Weglänge (1–100 mm), Zellvolumen (1–100 µL), Betriebsdruck (1,0–1,6 MPa) und Betriebstemperatur (10–50 °C). Benetzte Materialien können PEEK, PTFE, Quarzglas oder Edelstahl 316 umfassen, während Fenstermaterialien oft UV-Qualitätsquarz oder Saphir sind. Die Toleranz der Weglänge beträgt ±0,05 mm, und die Anschlussgewinde sind typischerweise 10–32 UNF oder 1/4-28 UNF. Die Leckrate ist mit ≤1×10⁻⁹ Pa·m³/s gemäß ISO 20485 spezifiziert, und die chemische Beständigkeit deckt pH 1–14 ab. Das Gewicht reicht von 50–200 g. Diese Werte sind Referenzbereiche; die tatsächlichen Spezifikationen müssen mit dem Hersteller für das spezifische Modell und die Anwendung bestätigt werden. Die Durchflusszelle ist für die Echtzeit-Prozessüberwachung unerlässlich und ermöglicht Qualitätskontrolle und Optimierung in der chemischen Fertigung.
Funktionsprinzip
Flüssige Proben werden durch die Kammer der Durchflusszelle gepumpt, die präzise ausgerichtete optische Fenster aufweist. Lichtquellen (UV, sichtbar, IR usw.) durchdringen die Probe, und Detektoren messen Absorption, Fluoreszenz oder Streueigenschaften. Die Durchflusszelle hält eine konstante Weglänge ein und minimiert die Probenstörung, um genaue und reproduzierbare Messungen zu gewährleisten. Die optische Weglänge und das Zellvolumen werden basierend auf der erforderlichen Empfindlichkeit und der Probenverfügbarkeit ausgewählt. Betriebsdruck und -temperatur müssen innerhalb der angegebenen Grenzen liegen, um Leckagen oder optische Verzerrungen zu vermeiden. Die benetzten Materialien und das Fenstermaterial müssen chemisch mit der Probe kompatibel sein, um die Integrität zu gewährleisten. Eine regelmäßige Überprüfung der Weglängentoleranz und der Leckrate wird empfohlen, um die Leistung aufrechtzuerhalten.
