LIBS Software Suite (LSS)

LIBS Software Suite (LSS) Betriebs- und Analysesoftware

Die Betriebssoftware der SECOPTA LIBS-Elementanalysatoren ist integraler Bestanteil der angebotenen Geräte. Die LSS umfasst:

  • Messmodul zur Durchführung von Analysen
  • Steuerung und Überwachung der Gerätehardware
  • Module zum Im- und Export von Daten
Messmodul
Das Messmodul stellt die für eine Messung benötigte Hardwaresteuerung, einfache Methoden zur Datenreduzierung und den Rahmen für die eigentlichen Applikatiosmodule zur Verfügung.

Hardwaresteuerung und -überwachung
Die Betriebsparameter von Hard- und Software können flexibel konfiguiert werden. Durch Messung an Testobjekten wird die aktuelle Kalibrierung und der Zustand der Hardware überprüft. So lässt sich z.B. eine Vermutzung des Schutzfensters erkennen.
Im manuellen Betriebsmodus kann der Laser angesteuert werden, um Pulsenergiemessungen durchzuführen oder die Justage zu erleichtern.

Im- und Exportmodul
Sowohl Messdaten als auch auch Messmethoden (z.B. eine quantitative Kalibrierung für Aluminiumlegierungen) können im- oder exportiert werden. Der Datenaustausch erfolgt über USB, bei Anbindung an ein Netzwerk auch online.

Applikationsmodule Individuelle Softwaremodule für die Applikation

Die Applikationsmodule bilden in den SECOPTA LIBS-Systemen die Schnittstelle zwischen Gerätehardware und Applikation.

  • Durchführung von Messungen
  • Auswerten der Ergebnisse durch Einbindung von Analysemethoden
  • Visualisierung, statistische Bewertung und Übertragung der Ergebnisse (z.B. an eine SPS)
Standardmessmodul
Durchführung von LIBS-Messungen und Anzeige der Spektren. Durch Öffnen und Anwenden einer Methode können Klassifikationen oder quantitative Analysen durchgeführt werden. Sowohl die Ergebnisse der Methoden als auch die Rohspektren können in Log-Files gesichert werden.

  • Aufnahme und Anzeige von Spektren
  • Anwenden von Methoden, Darstellen der Analyseergebnisse
  • Speichern von Spektren und Ergebnissen

2D-Elementmapping
In Verbindung mit einem Linearachsensystem (FiberLIBS laboratory) wird die Elementverteilung ortsaufgelöst (x-y) bestimmt. Durch Mehrfachschuss auf eine Position wird zusätzlich die Tiefeninformation (x-y-z) zugänglich. Das Applikationsmodul steuert die Achsen und legt die Spektren zusammen mit den jeweiligen Koordinaten ab.
Im LSS-Viewer ist es möglich, offline einzelne Probenpositionen gezielt zu bewerten oder den x-y-z Scan nach Anwendung einer Analysemethode in Falschfarbendarstellung zu untersuchen.

Semiquantitative Analytik
Dieses Modul ermöglicht eine semiquantitative Bewertung der Element-Zusammensetzung einer Probe, ohne dass hierfür eine spezielle Kalibriermethode vorhanden ist.

Individuelle Applikationsmodule
Gemäß den speziellen Anforderungen einer Applikation erstellt SECOPTA individuelle Applikationsmodule.
Diese umfassen:

  • Kommunikation (z.B. mit einer SPS via Profinet oder Profibus)
  • Datenweiterverarbeitung, Zusammenführung mit externen Prozessparametern (z.B. Vorschubgeschwindigkeit)
  • Individuelle GUI (z.B. besonders auffällige Anzeige von Abweichungen zur Normspezifikation)

Analysemethoden Für jede Aufgabe die richtige Datenaquise und -analyse

Je nach Applikation unterscheidet sich die Art der Datenaufnahme und Verarbeitung. Bei der Klassifikation werden neue Messungen im Bezug auf zuvor trainierte Objekte bewertet. Quantitative Messungen zeigen die prozentualen Anteile einzelner Elemente und mit semiquantitativen Methoden lassen sich die Hauptbestandteile unbekannter Proben ermitteln.

Im Rahmen der kundenspezifischen Applikationsentwicklung erstellt SECOPTA für individuelle Applikationen auch individuelle Analysemethoden.

Über verfügbare Analysemethoden und deren Implementierung in die Mess- und Auswertesoftware LIBS Software Suite (LSS) lesen Sie bitte weiter.
Klassifikation
SECOPTA verwendet zur Erstellung von Analysemethoden für die Klassifizierung selbstlernende Algorithmen auf Basis neuronaler Netze. Im Trainingsprozess werden die Kalibrierproben den einzelnen Materialgruppen zugeordnet. Das neuronale Netz arbeitet nun die Spezifika jeder einzelnen Gruppe insbesondere im Unterschied zu den anderen Gruppen heraus. Die erstellte Methode wird auf dem Analysesystem hinterlegt und ermittelt für jede neue Messung einen Signifikanzwert zwischen 0 und 100%, der die Übereinstimmung mit den verschiedenen Gruppen repräsentiert. Ausgehend vom höchsten zutreffenden Signifikanzwert wird die neue Messung einer der zuvor definierten Gruppen zugeordnet.

Quantitative Analyse
Die Element-Zusammensetzung einer Probe wird bestimmt und in Gewichtsprozent (wt%) ausgegeben.
Die erforderliche Kalibrierung des LIBS-Systems erfolgt mit Referenzproben bekannter Zusammensetzung. Es kommen multivariate chemometrische Verfahren, z.B. die Partial Least Square (PLS) Regression zum Einsatz. Durch Verwendung eines Validierdatensatzes oder durch Kreuzvalidation wird die Messgenauigkeit bestimmt.

Semiquantitative Analytik
Proben, deren Zusammensetzung gänzlich unbekannt ist, sind eine besondere Herausforderung an jeden Analysealgorithmus. SECOPTA bietet mit der semiquantitativen Analytik eine vereinfachte Methode, um Haupt und Nebenbestandteile und deren ungefähre relative Mengenverhältnisse im Probenmaterial zu bestimmen. Hierfür sind im System die LIBS-Spektren von vielen "reinen" Elementen hinterlegt. Zur näherungsweisen Bestimmung der Elementanteile in einer unbekannten Probe wird das aufgenommene neue LIBS-Spektrum als Linearkombination der bekannten "Reinst"-Spektren approximiert.

Komplexe Analytik
Komplexe analytische Fragestellungen, wie z.B. die Analyse von Stoffen mit verschiedenen Hauptbestandteil (z.B. Nachweis von Zn in Messing und Mg in Aluminium), können auf Grund von Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Elementen im LIBS-Plasma nicht mit einer einzelnen quantitativen Kalibrierung analysiert werden. SECOPTA setzt daher flexible Kombinationen aus Klassifikationsalgorithmen sowie qantitativen- und semiquantitativen Analysemethoden ein. Über eine Baumstruktur ermittelt das System für jede Probe innerhalb weniger Millisekunden die passende Analysemethode.

LIBS Software Suite - Viewer Offline Softwaremodul zur Auswertung von LIBS-Messungen

Der LSS-Viewer kann auf einem externen PC installiert werden.
Er ermöglicht die detaillierte Auswertung der gemessenen Daten.
Rohspektren können gefiltert und analysiert werden.
Mit der Single-Line-Analyse (SLA) lassen sich einzelne Spektrallinien gezielt untersuchen.

In Verbindung mit den Koordinaten der Messpunkte lassen sich Falschfarbenkarten von Probenoberflächen erstellen.
Applikationen im LSS-Viewer
Eine besondere Stärke des LSS-Viewers ist die Möglichkeit, vorhandene Applikationen der LSS zu laden. Dem Nutzer stehen somit sämtliche Analysewerkzeuge des LIBS-Gerätes in einer Offlinevariante zur Verfügung. Dies ist besonders bei kundenspezifischen Applikationsmodulen interessant, da so die für den Kunden wichtigen Auswerteroutinen und Informationen in einer vertrauten Form dargestellt werden. Auf diese Weise lassen sich z.B. auch ältere Datensätze mit einer neuen Kalibrierung untersuchen.

Herausragende Merkmale
  • Einfaches Arbeiten auch mit großen Datenmengen
  • Laden aller Applikationsmodule und Methoden
  • Eine Vielzahl von Auswertungs-, sowie Im- und Exportfunktionen