NIR-spektroskopia

Mitä on NIR-spektroskopia?

Lähi-infrapunaspektroskopia on menetelmä, joka mittaa valon absorptiota valon aallonpituuden funktiona näkyvän valon ja infrapunavalon välisellä alueella (noin 800 - 2500 nm). Erilaiset atomien väliset sidokset (esim. C-H, O-H, S-H ja N-H) absorboivat valoa eri tavoin, ja tähän perustuu NIR-spektroskopian kyky määrittää yhdisteiden koostumusta ja tunnistaa tuntemattomia materiaaleja. NIR-spektroskopia soveltuu hyvin erilaisten näytteiden tutkimiseen. Näytematriiseiksi sopivat sekä melko epäsäännölliset näytteet, kuten ruoka, että hyvin säännölliset näytteet, kuten lääkeaineet. NIR-spektroskopia on nopea ja kustannustehokas menetelmä, jolla voidaan analysoida jopa satoja näytteitä päivässä. Yksittäisen NIR-ajon tuloksista voidaan koostaa runsaasti erilaista tietoa ja päätelmiä.

Miten NIR-analyysi toimii?

NIR-spektroskopian toiminta perustuu elektromagneettiseen säteilyyn. NIR-analyysissa käytetään diffraktiohilaa, jolla valo erotellaan halutuille aallonpituuksille. Tämä eroteltu valo suunnataan sitten näytteeseen. Näytteestä sironnut ja sen läpi kulkeutunut valo kerätään erityisellä diodirividetektorilla, joka mittaa valon läpäisykykyä ja absorbanssia. Mitatun tiedon avulla luodaan heijastusspektrit saadun tiedon esittämiseksi. Näytteen läpi kulkeutunut ja näytteeseen absorboitunut valo riippuu näytteen koostumuksesta.

Kun sähkömagneettista säteilyä suunnataan näytteeseen, säteilyn kantama energia aiheuttaa erilaisia ​​vuorovaikutuksia, kuten yläsäveliä molekyylien värähtelyssä näytteessä olevissa kemiallisissa sidoksissa. Erilaiset sidokset ovat vuorovaikutuksessa eri energiatasoilla. Erilaisten sidosten ylisävyt absorboivat energiaa eri aallonpituuksilla, jotka ovat ominaisia ​​niiden rakenteelle.

Tiedetään, että useita yläsäveliä voi mennä päällekkäin yhden spektrin sisällä. Siksi voi olla vaikeaa määrittää ominaisuuksia tietyille kemiallisille komponenteille. Päällekkäisten yläsävelten tarkastelu on mahdollista NIR-kalibroinnin avulla. Huolellisesti valituilla kalibrointinäytteillä ja vertailuanalyysimenetelmillä NIR-spektrometri voidaan kalibroida sen tarkkuuden varmistamiseksi kemiallista koostumusta selvitettäessä.

Mihin NIR-spektroskopiaa käytetään?

NIR-menetelmää käytetään yleisesti koostumusten ja toiminnallisten ominaisuuksien määrittämiseen sekä materiaalien tunnistamiseen. Yleisimmät NIR-spektroskopian tutkimusalat ovat maatalous, elintarvikkeet, lääketeollisuus sekä lääketieteellinen ja fysiologinen diagnostiikka.

Elintarvikkeissa ja rehuissa NIR-spektroskopia on tehokas työkalu kosteuden, proteiinin, rasvan, vapaiden rasvahappojen, etanolin, tiheyden, kiintoaineiden, orgaanisten happojen, hiilihydraattiprofiilin ja muiden tärkeiden aineosien mittaamiseen. NIR-analyysilla on sovelluksia myös materiaalitieteissä, sillä sitä voidaan käyttää työkaluna kalvon paksuuden mittaamiseen ja nanohiukkasten optisten ominaisuuksien tutkimiseen.

Mitä eroa on IR- ja NIR-spektroskopialla?

Sekä NIR- että IR-spektroskopiassa käytetään sähkömagneettista säteilyä sekä mitattua absorbanssia ja läpäisykykyä tietojen koostamiseksi näytteestä. Kun verrataan NIR-spektroskopiaa ja tavallista IR-spektroskopiaa, on olemassa muutamia keskeisiä eroja. Lähi-infrapuna-alueen valo voi tyypillisesti tunkeutua syvemmälle näytteeseen verrattuna tavalliseen infrapunasäteilyyn. Tämä tarkoittaa, että NIR-spektroskopia ei ole kovin herkkä menetelmä, mutta erittäin hyödyllinen bulkkimateriaalien tutkimisessa.

Tavallinen IR-spektroskopia on tarkempi funktionaalisten ryhmien ja materiaalien tunnistamisessa. Lähi-infrapunaspektroskopiaa voidaan käyttää valon säteilyä häiritsevien materiaalien, kuten lasi- tai muoviastioiden kanssa. Näitä materiaaleja voidaan käyttää esimerkiksi tarkennuslinsseissä. Monet yleiset materiaalit absorboivat IR-säteilyä ja siksi linsseissä on käytettävä kalliimpia erikoismateriaaleja korkean laadun ja tarkkuuden säilyttämiseksi.

Soveltuvat näytteet ja esivalmistelu

NIR-spektroskopia vaatii vain vähän tai ei ollenkaan näytteen valmistelua. Tekniikkana se on melko hellä eikä se vahingoita näytettä. Menetelmä soveltuu kaikenlaisille näytteille, joissa on C-H-, O-H-, S-H- ja/tai N-H-sidoksia sisältäviä molekyylejä. Vesi on suhteellisen läpinäkyvää NIR-alueella, mikä tekee siitä sopivan liuottimen NIR-spektroskopiaa varten.

Tarvitsetko NIR-spektroskopia-analyysin?

Measurlabs tarjoaa laadukkaita NIR-spektroskopia-analyysejä kilpailukykyiseen hintaan. Asiantuntijamme ovat myös aina valmiita auttamaan, jos sinulla on kysymyksiä näytteisiisi tai niiden soveltuvuuteen liittyen. Ota meihin yhteyttä alla olevan lomakkeen kautta tai sähköpostitse info@measurlabs.com.