Přehled technik molekulová analýza. Reflexní techniky infračervené spektrometrie ATR, DRIFT, IRRAS Infračervená mikrospektroskopie

Podobné dokumenty
Pokročilé spektroskopické metody analýzy léčiv

Úvod do strukturní analýzy farmaceutických látek

Microspectroscopy. Spatial Resolution

Infračervená spektrometrie

8. Detekce a identifikace aktivních složek a pomocných látek infračervená spektrometrie

Techniky měření a interpretace IČ a Ramanových spekter (základy vibrační spektroskopie trochu jinak)

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

Infračervená spektroskopie

Mikroskopické techniky v Ramanově spektroskopii

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

Spektrometrické metody. Reflexní a fotoakustická spektroskopie

CHAPTER 5 MODIFIED MINKOWSKI FRACTAL ANTENNA

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

Využití UV/VIS a IR spektrometrie v analýze potravin

Metody spektrální. Metody molekulové spektroskopie. vibrační spektroskopie. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

IDENTIFIKACE NEZNÁMÉ ORGANICKÉ LÁTKY POMOCÍ INFRAČERVENÉ SPEKTROMETRIE

MTP-7-optické materiály. Optické vlastnosti materiálů

Spectroscopy. Radiation and Matter Spectroscopic Methods. Luís Santos

INFRAČERVENÁ SPEKTROSKOPIE

INFRAČERVENÁ SPEKTROMETRIE KVALITATTIVNÍ A KVANTITATIVNÍ STANOVENÍ

10/21/2013. K. Záruba. Chování a vlastnosti nanočástic ovlivňuje. velikost a tvar (distribuce) povrchové atomy, funkční skupiny porozita stabilita

Pavel Matějka

Metody povrchové analýzy založené na detekci iontů. Pavel Matějka

Klepnutím lze upravit styl předlohy. nadpisů. nadpisů.

Air Quality Improvement Plans 2019 update Analytical part. Ondřej Vlček, Jana Ďoubalová, Zdeňka Chromcová, Hana Škáchová

Projekt SPOLEČNÉ VZDĚLÁVÁNÍ PRO SPOLEČNOU BUDOUCNOST. Současná kosmonautika a kosmické technologie 2014

13. Spektroskopie základní pojmy

Úvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv

Schéma hladin. svrchní tón - overton fundametální přechod. fundametální přechod

Mgr. Zdeněk Remeš, PhD.

VIBRAČNÍ SPEKTROMETRIE

Metody strukturní analýzy NMR, IČ, Raman. Pavel Matějka

Možnosti využití infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací při vstupní kontrole těsnících materiálů P. Prosr 1, R.

The Over-Head Cam (OHC) Valve Train Computer Model

STLAČITELNOST. σ σ. během zatížení

STANOVENÍ ETHANOLU V ALKOHOLICKÉM NÁPOJI POMOCÍ NIR SPEKTROMETRIE

Jak vibrují atomy v molekulách

Spektrometrie v blízké infračervené oblasti. Pavel Matějka

LED PRO-RIO TRACKLIGHT SÉRIE

Design and realization of set-up for SPR measuring method

Effect of temperature. transport properties J. FOŘT, Z. PAVLÍK, J. ŽUMÁR,, M. PAVLÍKOVA & R. ČERNÝ Č CTU PRAGUE, CZECH REPUBLIC

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

Pokročilé cvičení z fyzikální chemie KFC/POK2 Vibrační spektroskopie

VIBRAČNÍ SPEKTROMETRIE

Problematika ozvučování zohledňuje tyto disciplíny:

Možnosti rtg difrakce. Jan Drahokoupil (FZÚ) Zdeněk Pala (ÚFP) Jiří Čapek (FJFI)

LED ROCKDISC II SÉRIE

LIGHT SOURCE FOR PUPILS EXPERIMENTS

SPECIFICATION FOR ALDER LED

Infračervená spektrometrie

Obsah. 1. Uvod. Chem. Listy 92, (1998) VYUŽITÍ INFRAČERVENÉ SPEKTROFOTOMETRIE PRO SLEDOVÁNÍ ZMĚN PŘI OXIDACI ŘEPKOVÉHO OLEJE

Krátká teorie. Monochromatická elektromagnetická vlna Intenzita světla Superpozice elektrických polí. Intenzita interferenčního obrazce.

10.Spektrální metody pro identifikaci a kvantifikaci NIR spektrometrie

Compression of a Dictionary

Problematika disertační práce a současný stav řešení

Parametry ovlivňující proces elektrostatického zvlákňování

EXACT DS OFFICE. The best lens for office work

Emise vyvolaná působením fotonů nebo částic

Infračervená spektroskopie (Infrared spectroscopy)

INFRAČERVENÁ A RAMANOVA SPEKTROMETRIE

Optická mikroskopie a spektroskopie nanoobjektů. Nanoindentace. Pavel Matějka

Verze: 1.2 Datum poslední revize: Nastavení real-time PCR cykleru. Light Cycler 480 Instrument. (Roche) generi biotech

FTIR absorpční spektrometrie KBr transmisní a ATR metody

Techniky prvkové povrchové analýzy elemental analysis

LABORATOŘ ANALÝZY POTRAVIN A PŘÍRODNÍCH PRODUKTŮ. Charakterizace rostlinných olejů pomocí FTIR spektrometrie

Transfer inovácií 20/

Základy NIR spektrometrie a její praktické využití

INFRAČERVENÁ A RAMANOVA SPEKTROMETRIE

Identifikace barviv pomocí Ramanovy spektrometrie

Bioimaging rostlinných buněk, CV.2

Výukový materiál zpracovaný v rámci operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost

BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA CHEMICKÁ ÚSTAV CHEMIE MATERIÁLŮ FACULTY OF CHEMISTRY INSTITUTE OF MATERIALS SCIENCE

Analýza pevných látek. L5-spektroskopie.doc

On-line datový list SAS4-F028P3PS2T00 SLG SPÍNACÍ SVĚTELNÉ MŘÍŽE PRO AUTOMATIZAČNÍ TECHNIKU

MOŽNOSTI TVÁŘENÍ MONOKRYSTALŮ VYSOKOTAVITELNÝCH KOVŮ V OCHRANNÉM OBALU FORMING OF SINGLE CRYSTALS REFRACTORY METALS IN THE PROTECTIVE COVER

místo, kde se rodí nápady

Vybrané spektroskopické metody

Seminář projektu Rozvoj řešitelských týmů projektů VaV na Technické univerzitě v Liberci Registrační číslo projektu: CZ.1.07/2.3.00/30.

YOUR CRYSTAL HARMONY EXCLUSIVE JEWELLERY. PRECIOSA Jewellery & Decoration

Enabling Intelligent Buildings via Smart Sensor Network & Smart Lighting

Příklady biochemických metod turbidimetrie, nefelometrie. Miroslav Průcha

Stojaté a částečně stojaté vlny

2. Spektrální metody pro prvkovou analýzu léčiv rentgenová fluorescenční analýza

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

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í

Elektrostatické zvlákňování orientace vláken, výroba nití a bikomponentní vlákna. Eva Košťáková KNT, FT, TUL

Vybrané procesy potravinářských a biochemických výrob

F7030 Rentgenový rozptyl na tenkých vrstvách

Moderní metody rozpoznávání a zpracování obrazových informací 15

Tepelné rozklady železo obsahujících sloučenin pohledem Mössbauerovy spektroskopie

IDENTIFIKACE LÉČIVA V TABLETÁCH POMOCÍ RAMANOVY SPEKTROMETRIE

Transportation Problem

INSTRUMENTÁLNÍ METODY

Diagnostika olejem plněných transformátorů P. Prosr 1, M. Brandt 2 1

POVRCHOVÉ VYTVRZENÍ PM NÁSTROJOVÉ OCELI LEGOVANÉ NIOBEM PLAZMOVOU NITRIDACÍ SURFACE HARDENING OF NIOBIUM-CONTAINING PM TOOL STEEL BY PLASMA NITRIDING

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ. Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

Přednáška 11. GISAX (Grazing-Incidence Small-Angle X-Ray Scattering) Martin Kormunda

Laboratoř na čipu. Lab-on-a-chip. Pavel Matějka

Dynamic programming. Optimal binary search tree

Údaje k předkládaným výsledkům pro kontrolu do RIV

Transkript:

Přehled technik molekulová analýza Reflexní techniky infračervené spektrometrie ATR, DRIFT, IRRAS Infračervená mikrospektroskopie

Infračervená spektrometrie ANALYZOVANÉ TYPY MATERIÁLŮ - plyny - analýza složení zemního plynu - monitoring vzdušných polutantů - kapaliny, roztoky - analýza olejů - analýza odpadních vod - analýza mléka - práškové vzorky - analýza léčiv, drog, trhavin - analýza rud, hnojiv - fázové rozhraní - povrchová analýza

Infračervená spektrometrie - instrumentace

Infračervená spektrometrie Oscilující dipólový moment pohyb molekuly spojený se změnou elektrického dipolového momentu vede k absorpci (nebo k emisi) záření p p p q 0 p - aktuální dipólový moment p 0 - dipólový moment v rovnovážné poloze q - normální souřadnice vibračního módu 0 q

Infračervená spektrometrie Základní výběrové pravidlo infračervené absorpce p q 0 INTENZITA PÁSŮ ÚMĚRNÁ ZMĚNĚ DIPOLOVÉHO MOMENTU BĚHEM VIBRAČNÍHO POHYBU

Infračervená spektrometrie TYPY VIBRACÍ VALENČNÍ ZMĚNA délky vazby/vazeb» SYMETRICKÁ» ANTISYMETRICKÁ

Infračervená spektrometrie TYPY VIBRACÍ DEFORMAČNÍ - změny úhlů (vazebné úhly, torsní úhly) nůžková, kolébavá, kývavá, kroutivá

FT-IR reflexní techniky Infračervený paprsek se odráží od fázového rozhraní úplným vnitřním odrazem Vzorek musí být v optickém kontaktu s krystalem Snímaná informace z povrchové vrstvy vzorku Pevné látky prášková forma, případně naředěná IČ transparentní matricí - (KBr) Informace z objemu vzorku Reflektující vzorek či spíš tenká vrstva na zrcadlovém podkladu Informace z tenké (povrchové) vrstvy

Infračervená spektrometrie - Reflexní techniky ATR - attenuated total reflection - zeslabený úplný (vnitřní) odraz

Infračervená spektrometrie - Faktory, které ovlivňují ATR spektrální analýzu POUZE ODRAZ - NIKOLI LOM! Vlnová délka infračerveného záření Index lomu IRE a vzorku Hloubka průniku Efektivní délka dráhy Úhel dopadu Účinnost kontaktu se vzorkem Materiál IRE (ATR krystalu)

Zeslabený totální odraz (ATR)

Infračervená spektrometrie ATR - instrumentace

ATR - instrumentace

ATR - instrumentace

Zeslabený totální odraz (ATR) Scheme of the Circle ATR Cell ATR element SAMPLE Incoming Light Exiting light Circle ATR

Attenuated Total Reflection (ATR) ATR Spectra

Attenuated Total Reflection (ATR) ATR Spectra of Rubber Diamond vs Germanium IRE Refractive indexes: Ge=4 Diamond=2.4

Spekulární vs. Difusní Reflexe

Reflexní techniky -DRIFT -rychlé měření práškových vzorků -- nízká opakovatelnost dat - složitý fyzikální popis jevu tvar částic, zhutnění vzorku index lomu částic reflektivita a absorpční vlastnosti částic

Experimental Setup Diffuse Reflection

Diffuse Reflection Experimental Setup Different Geometry

Ab sor ba nce CaC O3 v KBr, DRIFTS CaC O3, KBr ta bleta IR Spectra of CaCO 3 Diffuse Reflection 1,0 KBr pellet 0,9 0,8 DRIFTs 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 400 0 300 0 200 0 100 0 Wav enumbers ( cm- 1)

Diffuse Reflection IR Spectra of 1,2-Bis(diphenyl phosphino)ethane DRIFTs KBr pellet T Armaroli et al. Oil & Gas Science and Technology Rev. IFP, 59 (2004), 215.

Specular Reflection If the surface is smooth like a mirror: reflection and the incidence angles are equal reflected beam retains the polarization characteristics of the incidence beam Thin layers: 0.5-20 mm angle ~20-60 o spectra similar to transmission ones Monomolecular layers: angle ~60-85 o spectra predominatly a function of the refractive index derivative shape of the bands arising from superposition of extinction coefficient and dispersion of refractive index

Specular Reflection Experimental Setup - selection of incident angle Incident angle influences - effective pathlength - polarized IR response

Specular Reflection Refractive index Absorbance index K. Yamamoto and H. Ishida, Vibrational Spectrosc., 8, 1 (1994)

Ab sor ba nce Specular Reflection Correction of Restrahlen bands 1,0 0,9 IR spe ktru m bez k or ekc e IR spektrum po korekci podle Kramerse a Kroniga 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 150 0 Wav enumbers ( cm- 1) 100 0 500

%T Log(1/R) Specular Reflection Correction Kramers-Kronig 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 Polymethyl methacrylate after KK Transformation 10 8 6 4 Polymethyl methacrylate specular reflectance 3500 3000 2500 2000 1500 1000 Wavenumbers (cm -1 )

Nanospectroscopy and microspectroscopy Chemical images of samples Generate from peak heights, areas, peak ratios, correlation, results of principal component analysis etc. Useful for monitoring changes in chemical composition in a sample inhomogeneities, defects, composite materials

Nanospectroscopy and microspectroscopy Chemical images of sample Group of points collected over the entire area of interest Points can be collected in series (mapping scanning the surface) or in parallel (imaging multichannel detection)

Area Mapping and Imaging Group of points collected over the entire area of interest Points can be collected in series (mapping) or in parallel (imaging) Ideal for analysis of highly heterogeneous samples

Chemical images of sample IR imaging multichannel detection

Chemical images of sample IR imaging multichannel detection selected bands PCA

Nanospectroscopy vs. microspectroscopy Microspectroscopy techniques of far field Nanospectroscopy techniques of near field coupling of a probe and surface

Nanospectroscopy vs. microspectroscopy Microspectroscopy techniques of far field Nanospectroscopy techniques of near field The maximum spatial resolution in a properly designed microscope is limited by the diffraction of light. The maximum spatial resolution is under diffraction limit, it is limited mostly by probe aperture (probe diameter).

Microspectroscopy Spatial Resolution the ability to view two closely spaced points as distinct objects Diffraction the bending (or scattering ) of light/energy by an opening of an optical element (lens, aperture)

Microspectroscopy Diffraction the bending of light by an opening of an optical element occurs when the wavelength of the light approaches the size of the opening for infrared spectroscopy ~ 10 µm (1000 cm -1 is 10 µm) for Raman spectroscopy better than 1 µm excitation in visible range

Microspectroscopy Diffraction d = 1.22 l NA obj. + NA cond. For 1469 cm -1, (1469 cm -1 = 6.8 µm ) 1.22 (6.8 µm) d = = 6.4 µm 0.58 + 0.71

Microspectroscopy Diffraction, resolution, sample size Large sample (>100 μm) No apparent diffraction Small sample (<100 μm) Diffraction Present full field sample area Diffracted radiation

Microspectroscopy Minimize Diffraction Effect - Dual Remote Aperture First aperture placed between infrared source and sample, limiting IR beam to desired sample area Second aperture placed between sample and detector to reduce amount of diffracted light detected

Microspectroscopy Minimize Diffraction Effect - Dual Remote Aperture

IR Microspectroscopy Sampling Modes Transmission Reflection

IR Microspectroscopy Sampling Modes Transmission Secondary mirror Reflection Primary mirror

IR Microspectroscopy Sampling Modes Transmission transparent samples, thin layers Reflection ATR reflection - absorption, specular reflection, grazing angle

IR Microspectroscopy Sampling Modes Transmission transparent samples, thin layers 5-15 μm thickness large and uniform surface mounting in compression cell between windows makes ideal transmission sample

IR Microspectroscopy Sampling Modes Reflection - ATR simplifies sample preparation simplifies sample thickness problem (0.4-2.0 μm penetration depth) View Mode position sample on stage adjust for contact alert contact sensor IR Mode

IR Microspectroscopy Sampling Modes

Log(1/R) Log(1/R) IR Microspectroscopy Sampling Modes Reflection - ATR objective crystals - ZnSe, Ge, Si, Diamond 0.30 Contaminant on Analgesic Tablet by Micro ATR 0.20 0.10 0.00 0.30 Surface of Analgesic Tablet by Micro ATR 0.20 0.10 40 μm defect 0.00 3500 3000 2500 2000 Wavenumbers 1500 1000

IR Microspectroscopy Sampling Modes Reflection grazing angle View Collect

%T %T %T %T Polymer Laminate Spectra 100 50 PET 50 100 EVA 50 PE 20 Cellulose 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 Wavenumbers (cm -1 )

FTIR mikrospektroskopie příklad FTIR imaging microscope for chemical composition and spatial info at the cellular scale. Gives info like lignin, starch, protein and oil distribution.

FTIR mikrospektroskopie synchrotronové záření

FTIR mikrospektroskopie synchrotronové záření

FTIR mikrospektroskopie synchrotronové záření

FTIR mikrospektroskopie synchrotronové záření

FTIR mikrospektroskopie synchrotronové záření Fig. 5. A) Photomicrograph of pressed fragment of sample BMM035 from Cave N(a), Bamiyan, showing a multi-layered structure: 1 = yellowish transparent layer, 2 = green layer, 3 = black layer, 4 = white ground, 5 = transparent brownish layer, and earthen rendering. B) Chemical mappings obtained by SR-μFTIR, showing the distribution of three particular ingredients: in red, proteins; in green, carboxylates; in blue, hydrocerussite. Map size: 190 170 μm 2 ; step size: 10 10 μm 2. C) Average FTIR spectra obtained in the green layer (#2), the white ground layer (#4) and the transparent brownish layer (#5). The gray rectangles highlight the vibrational bands used to generate chemical mappings displayed in B).

FTIR mikrospektroskopie srovnání s dalšími metodami

FTIR mikrospektroskopie srovnání s dalšími metodami

SR-FT-IR microspectroscopy spectra (128 scans, 4 cm -1 resolution, spot size 10 µm 10 µm corresponding to (a) linseed drying oil aged for 7 years; (b) green paint taken from the altarpiece El Conestable from Jaume Huguet (15th century AD) where a mixture of bands related to an aged linseed drying oil and a metal carboxylate are identified; (c) copper carboxylate isolated from the green paint

Fig. 1. Microphotographs of cross-sections corresponding to several samples studied in this work, (a) Kings Room in Alhambra from Granada, (b) Our Lady Santa Ana, (c) El Salvador Church, (d) Murillo s painting, (e) Kings Room in Alhambra from Granada, and (f) Our Lady Santa Ana.

Fig. 1. Microphotographs of cross-sections corresponding to several samples studied in this work, (a) Kings Room in Alhambra from Granada, (b) Our Lady Santa Ana, (c) El Salvador Church, (d) Murillo s painting, (e) Kings Room in Alhambra from Granada, and (f) Our Lady Santa Ana.

IR Microspectroscopy Microscopy Applications Small samples Large Samples Plastics Packaging materials Pharmaceuticals Fibers Trace evidence Contaminants Failure analysis Coatings & inks Electronic materials Migration, diffusion and aging studies Reverse engineering Art conservation And much more