Základy NIR spektrometrie a její praktické využití

Podobné dokumenty
Základy NIR spektrometrie a její praktické využití

10.Spektrální metody pro identifikaci a kvantifikaci NIR spektrometrie

STANOVENÍ ETHANOLU V ALKOHOLICKÉM NÁPOJI POMOCÍ NIR SPEKTROMETRIE

Příslušenství k FT-IR spektrometrům: ATR vláknová optika Seminář Molekulová Spektroskopie 2011 Hotel Jezerka Seč Říjen 2011

IDENTIFIKACE NEZNÁMÉ ORGANICKÉ LÁTKY POMOCÍ INFRAČERVENÉ SPEKTROMETRIE

- Rayleighův rozptyl turbidimetrie, nefelometrie - Ramanův rozptyl. - fluorescence - fosforescence

nano.tul.cz Inovace a rozvoj studia nanomateriálů na TUL

Úvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv

SPEKTROMETRIE. aneb co jsem se dozvěděla. autor: Zdeňka Baxová

Infračervená spektrometrie

Nicolet CZ s.r.o. Porovnání infračervené a Ramanovy spektroskopie. Typické aplikace těchto technik. The world leader in serving science

13. Spektroskopie základní pojmy

ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTRÁLNÍCH PŘÍSTROJŮ

Využití UV/VIS a IR spektrometrie v analýze potravin

Vybrané spektroskopické metody

Metody charakterizace nanomaterálů I

CZ.1.07/2.2.00/ AČ (RCPTM) Spektroskopie 1 / 24

VIBRAČNÍ SPEKTROMETRIE

Infračervená spektroskopie

SPEKTROSKOPICKÉ VLASTNOSTI LÁTEK (ZÁKLADY SPEKTROSKOPIE)

INFRAČERVENÁ SPEKTROMETRIE KVALITATTIVNÍ A KVANTITATIVNÍ STANOVENÍ

ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTROMETRŮ

Spektrální analyzátor Ocean optics

INFRAČERVENÁ SPEKTROMETRIE A BIOSLOŽKY PALIV

Spektrální charakteristiky

V letošním roce je v plánu vývoj a výroba prototypu ISSR, o jejichž vlastnostech a aplikacích bych zde rád podrobněji referoval.

Poslední trendy v instrumentaci infračervené a Ramanovy spektroskopie. Ing. Markéta Sedliaková Nicolet CZ s. r. o., Klapálkova 2242/9, Praha 4

HPLC - Detektory A.Braithwaite and F.J.Smith; Chromatographic Methods, Fifth edition, Blackie Academic & Professional 1996 Colin F. Poole and Salwa K.

SPEKTRÁLNÍ METODY. Ing. David MILDE, Ph.D. Katedra analytické chemie Tel.: ; (c) David MILDE,

Emise vyvolaná působením fotonů nebo částic

3. Vlastnosti skla za normální teploty (mechanické, tepelné, optické, chemické, elektrické).

Spektroskopické metody. převážně ve viditelné, ultrafialové a blízké infračervené oblasti

Absorpční fotometrie

Vybrané metody spektráln. lní analýzy. Metody charakterizace nanomaterálů I

Molekulová spektroskopie 1. Chemická vazba, UV/VIS

Pokročilé cvičení z fyzikální chemie KFC/POK2 Vibrační spektroskopie

Měření optických vlastností materiálů

Projekt FRVŠ č: 389/2007

Bezpečnostní inženýrství. - Detektory požárů a senzory plynů -

IDENTIFIKACE LÉČIVA V TABLETÁCH POMOCÍ RAMANOVY SPEKTROMETRIE

ABSORPČNÍ A EMISNÍ SPEKTRÁLNÍ METODY

Diskutujte, jak široký bude pás spojený s fosforescencí versus fluorescencí. Udělejte odhad v cm -1.

Spektrometr pro měření Ramanovy optické aktivity: proč a jak. Optická sestava a využití motorizovaných jednotek.

Spektrometrické metody. Reflexní a fotoakustická spektroskopie

Viková, M. : ZÁŘENÍ II. Martina Viková. LCAM DTM FT TU Liberec, (hranol, mřížka) štěrbina. Přednášky z : Textilní fyzika

Spektroskopické é techniky a mikroskopie. Spektroskopie. Typy spektroskopických metod. Cirkulární dichroismus. Fluorescence UV-VIS

Identifikace barviv pomocí Ramanovy spektrometrie

MĚŘENÍ SE SPEKTROMETREM S CCD DETEKTOREM

Spektroskopie v UV-VIS oblasti. UV-VIS spektroskopie. Roztok KMnO 4. pracuje nejčastěji v oblasti nm

Příklady biochemických metod turbidimetrie, nefelometrie. Miroslav Průcha

INSTRUMENTÁLNÍ METODY

ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE

Základní parametry absorpčního spektra, vliv přístrojové funkce (spektrální šířky štěrbiny), vliv polohy kyvety a vlastní fluorescence vzorku

Měření optických vlastností materiálů

Infračervená spektrometrie

Spektroskopie subvalenčních elektronů Elektronová mikroanalýza, rentgenfluorescenční spektroskopie

INTERAKCE IONTŮ S POVRCHY II.

Moderní metody rozpoznávání a zpracování obrazových informací 15

Optická mikroskopie a spektroskopie nanoobjektů. Nanoindentace. Pavel Matějka

FOTOAKUSTIKA. Vítězslav Otruba

Analýza pevných látek. L5-spektroskopie.doc

11.Metody molekulové spektrometrie pro kvantitativní analýzu léčiv

Fluorescence (luminiscence)

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenografie, RTG prášková difrakce

Jednopaprskové spektrofotometry

ÚSTAV ORGANICKÉ TECHNOLOGIE

Mobilní Ramanův spektrometr Ahura First Defender

Úloha č. 1: CD spektroskopie

SPEKTROMETRIE V BLÍZKÉ INFRAČERVENÉ OBLASTI

Spektrometrie v blízké infračervené oblasti. Pavel Matějka

Rentgenová spektrální analýza Elektromagnetické záření s vlnovou délkou 10-2 až 10 nm

Písemná zpráva zadavatele

VYUŽITÍ MOBILNÍCH PŘÍSTROJŮ PRO RYCHLOU IN-SITU ANALÝZU SLOŽENÍ ODPADŮ

Modulace a šum signálu

FTIR analýza plynných vzorků, vzorkovací schémata.

Jak ovlivňují parametry měřicích přístrojů výsledky měření optických tras?

Stručný úvod do spektroskopie

3 INFRAČERVENÁ SPEKTROMETRIE

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV RADIOELEKTRONIKY. OPTICKÝ SPOJ LR-830/1550 Technický popis

ZPRÁVA O PRŮBĚHU ŘEŠENÍ PROJEKTU

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenovo záření. Vznik rentgenova záření. Metody využívající RTG záření

VIBRAČNÍ SPEKTROMETRIE

Jak vibrují atomy v molekulách

MĚŘENÍ ABSOLUTNÍ VLHKOSTI VZDUCHU NA ZÁKLADĚ SPEKTRÁLNÍ ANALÝZY Measurement of Absolute Humidity on the Basis of Spectral Analysis

IČ spektroskopie. IR Spectroscopy FTIR moderní technika viz dále

Derivační spektrofotometrie a rozklad absorpčního spektra

DPZ - IIa Radiometrické základy

KOMPLEXY EUROPIA(III) LUMINISCENČNÍ VLASTNOSTI A VYUŽITÍ V ANALYTICKÉ CHEMII. Pavla Pekárková

Základy fyzikálněchemických

FTIR absorpční spektrometrie KBr transmisní a ATR metody

Sbohem, paní Bradfordová

Fyzika IV Dynamika jader v molekulách

SPEKTROSKOPICKÉ VLASTNOSTI LÁTEK

Infračervená spektroskopie - alternativní instrumentální technika při kontrole výroby bioethanolu

ZÁKLADY OBECNÉ A KLINICKÉ BIOCHEMIE

Světlo jako elektromagnetické záření

Charakteristiky optického záření

Využití metod atomové spektrometrie v analýzách in situ

Metody spektrální. Metody molekulové spektroskopie. UV-vis oblast. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Správa barev. Měřící přístroje. Správa barev. Vytvořila: Jana Zavadilová Vytvořila dne: 14. února

Transkript:

Nicolet CZ s.r.o. The world leader in serving science Základy NIR spektrometrie a její praktické využití

NIR praktická metoda molekulové spektroskopie, nahrazující pracnější, časově náročnější a dražší postupy analytické chemie metoda vhodná i pro měření hrubě zrnitých a nehomogenních vzorků alternativní metodou pro HPLC, GC apod. v procesních kontrolách QC/AC rychlá kontrola vstupních surovin, meziproduktů a produktů 2

Historie a současný trend vývoje techniky NIR. základy reflektančních měření v blízké infračervené oblasti byly položeny v 60. letech při kvantitavních stanoveních vlhkosti v semenech obilovin a olejnin po roce 1970 vývoj analyzátorů pro analýzy krmiv a potravin ( fy Dickey-John, Neotec, Technicon ) koncem 80. let a začátkem 90. let vývoj přístrojů FT-NIR umožňujících širší využití reflexních metod měření rozvoj počítačové techniky a zlepšení kvality měřeného spektra akceleroval vývoj statistického softwaru 3

Molekulová spektroskopie. studium interakce elektromagnetického záření a hmoty zahrnuje např.uv, VIS, NIR, IR spektroskopii viditelná Vzdálená IČ rozsah rentgen UV Blízká IČ Střední IČ rádiové Vlnočet (cm -1 ) 10 7 10 6 10 5 10 4 10 3 10 2 Technika λ (mm) XRF UV-VIS IČ spektrometrie 10-3 0.01 0.1 1 10 100 4

Absorbance NIR spektrum 1 NIR spektra jsou složena z pásů vyšších harmonických vibrací a kombinačních pásů vyšší harmonické vibrace se projevují na násobku frekvence fundamentálních vibrací 0.5 1 st Overtone Fundamental Band 2 nd Overtone 3 rd Overtone 10000 8000 6000 4000 2000 1000 5

Log(1/R) NIR spektrum 1.0 0.9 0.8 Combination 0.7 1st Overtone 0.6 0.5 2nd Overtone 0.4 0.3 3rd Overtone 0.2 0.1 100 00 900 0 800 0 700 0 600 0 500 0 W av enu mber s ( cm- 1) 6

FTIR a FT-NIR spektrum polystyrenu. 7

Absorpční pásy v blízké infračervené oblasti (NIR) 8

Schéma filtrového NIR spektrometru Filtry ve filtrovém spektrometru fungují jako selektory snímaných vlnových délek. Propouštějí pouze určité vlnové délky ze spojitého záření zdroje. Propouštěné vlnové délky jsou vybírány experimentálně podle toho, v které oblasti spektra absorbuje např. protein. Pokud se mění matrice vzorku, je obtížné optimální sestavu filtrů experimentálně definovat. 9

Schéma disperzního NIR spektrometru s pohyblivou mřížkou Většina disperzních spektrometrů s pohyblivou mřížkou, které využívají reflexních metod vzorkování, měří v celém NIR rozsahu. Disperzní spektrometry používající měření v transmisním modu mají velmi omezený rozsah měření. FOSS Food Scan 850 1050 nm (11.765 9524 cm-1) Běžné rozlišení 2 nm odpovídá přibližně vlnočtu 16 cm -1 (u 1650 nm je to cca 7 cm -1, u 950 nm je to cca 24 cm -1 ). Hlavní nevýhodou posuny vlnočtové osy v důsledku mechanické složitosti systémů. Rozsah disperzních spektrometrů zahrnuje většinou celou viditelnou oblast, nebo její část. 10

Schéma disperzního NIR spektrometru s pevnou mřížkou Diodové pole detektoru DA 7200 má 256 bodů, což při rozsahu snímání 950 1650 nm umožňuje nominální rozlišení 6 nm. Výše zmíněných 6 nm odpovídá přibližně 50 cm -1 (u 1650 nm je to cca 21 cm -1, u 950 nm je to cca 72 cm -1 ). FT-NIR spektrometr měří při maximálním rozlišení 2 cm-1 a maximálním možném rozsahu měřeného spektra od 12.000 do 3800 cm-1 (833 2.632 nm) 8200 datových bodů na spektrum 11

Schéma FT-NIR spektrometru Mechanická konstrukční jednoduchost Množství energie dopadající na detektor je ve srovnání s disperzním přístrojem asi o dva řády vyšší To má za následek podstatné zvýšení odstupu signálu od šumu (tzv. Jacquinotova energetická výhoda Vlnočtová přesnost a správnost je oproti disperzním přístrojům téměř absolutní. Odpadá obvyklé překalibrovávání přístroje na správnost udávaných vlnových délek. Prakticky to znamená, že pokud se nezmění chemická podstata vzorku jako takového, není nutno přístroj rekalibrovat. (tzv. Connesova výhoda) FTIR spektrometry nevykazují, na rozdíl od disperzních, téměř žádné chyby způsobené rozptylem záření na optických prvcích jsou přesnější. 12

Vzorkovací techniky používané v NIR Transmise klasické kyvety 13

Vzorkovací techniky používané v NIR Transmise klasické kyvety Stanovení etylalkoholu ve víně 14

Vzorkovací techniky používané v NIR Transmise imersní sonda SMA konektory Optická vlákna Záření dopadající na detektor Imersní sonda Měřená optická vrstva Detektor Zdroj záření 15

Vzorkovací techniky používané v NIR Transmise imersní sonda Stanovení aromátů v primárním benzínu 16

Vzorkovací techniky používané v NIR Transflektance 17

Vzorkovací techniky používané v NIR Transflektance Stanovení tuku v másle 18

Vzorkovací techniky používané v NIR Difúzní reflexe s rotací kyvety 19

Vzorkovací techniky používané v NIR Difúzní reflexe s rotací kyvety Stanovení dusíku v zrnech pšenice (bez šrotování) 20

Vzorkovací techniky používané v NIR Difúzní reflexe integrační sféra s autosamplery 21

Vzorkovací techniky používané v NIR Transmise integrační sféra a autosamplery Stanovení obsahu API ve farmaceutické tabletě) 22

Provozní analyzátory 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 Problem Blend Model Blend 0 0 25 50 75 100 125 150 175 200 23

Schéma modulárních UV-VIS-NIR spektrometrů s pevnou vrypovou mřížkou. Unfolded Czerny -Turner Crossed Czerny -Turner www.bwtek.com 24

Schéma modulárních UV-VIS-NIR spektrometrů s holografickou mřížkou. Rozměry cca 150x40x90 mm, váha cca 0,5 kg, InGaAs, CCD, nebo PDA detektory, obvykle 512, nebo 1024 pixelů, rozsahy 200 2200 nm, průměrné rozlišení cca 6 nm, což v NIR oblasti odpovídá přibližně 50 cm -1 (u 1650 nm je to cca 21 cm -1, u 950 nm je to cca 72 cm -1 ). www.bwtek.com 25

Mobilní NIR spektrometr i-spec Plus s vestavěnou integrační sférou. Rozměry cca 40x26x25 mm, váha cca 8,8 kg, InGaAs, CCD detektor, 1024 pixelů, rozsahy 900 1700 nm (rozlišení cca 3,5 nm) a 1100 2200 nm (rozlišení cca 3,5 nm), průměr vzorkovací plochy 20 mm, možnost napájení z baterie, možnost exportu dat přes USB2.0, nebo přes Wi-Fi. www.bwtek.com 26

Základy NIR spektrometrie a její praktické využití Děkuji Vám za pozornost. 27