Главные преимущества и области применения ИК-спектрометров и анализаторов
Метод инфракрасной спектроскопии, положенный в основу работы ИК-анализаторов, считается одним из наиболее точных экспресс-методов анализа состава продуктов. Он используется в разных областях промышленности. ИК-спектрометры применяются для анализа зерна, молока, мясных продуктов и другой продукции пищевых производств. По отзывам предприятий, которые пользуются этими приборами, сотрудники лаборатории довольны скоростью и точностью результатов, а также возможностью одновременного измерения комплекса показателей состава продукта.
В качестве аналитических приборов ИК-анализаторы находят широкое применение в научных исследованиях фундаментального и прикладного плана, диагностической медицине, сельском хозяйстве и целом ряде промышленных отраслей, в т. ч.: фармацевтике, пищевой индустрии, химической и нефтегазовой промышленности, производстве электронных компонентов и т. д.
Принцип работы инфракрасных анализаторов
По сути ИК-анализаторы являются инфракрасными спектрометрами — приборами для регистрации и записи инфракрасного спектра поглощения, или спектра пропускания, или спектра отражения веществ. Снятые спектры нужно расшифровать, чтобы определить, какие вещества и в каком количестве находятся в продукте. Это осуществляется с помощью программы, которая анализирует характеристики спектров и переводит полученные результаты в процентное содержание измеряемых компонентов.
Для того чтобы провести такой пересчет, нужно знать коэффициенты, связывающие состав исследуемого продукта с его спектром. Процедуру определения коэффициентов и набор полученных значений называют градуировкой ИК-анализатора. Градуировку проводят, соотнося характеристики снятых спектров с результатами анализов, выполненных контрольными (арбитражными) методами. Для этого используют или набор проб продукта, отличающихся друг от друга по тому или иному компоненту в широком диапазоне массовых долей, или стандартные образцы с аттестованными значениями. После этого строится градуировочная зависимость, по которой определяются коэффициенты пересчета, вводимые затем в программу прибора.
Изготовители ИК-анализаторов эту функцию берут на себя и предоставляют вместе с прибором базовые градуировки, которые являются частью программного обеспечения прибора. В приобретенном приборе пользователю необходимо проверить базовые градуировки и в случае необходимости выполнить их корректировку по контрольным пробам продукта (стандартным образцам) с известными значениями измеряемых показателей.
Для регистрации ИК-спектра используют разные виды анализаторов (спектрометров), работающих в трех выделенных диапазонах инфракрасных волн:
- ближнем, также известном под аббревиатурами: БИК или NIR (λ = 0,74 — 2,5 мкм, V = 14 000 — 4000 см⁻¹),
- среднем, сокращенно: MIR (λ = 2,5 — 50 мкм, V = 4000 — 400 см⁻¹)
- дальнем (λ = 50 — 2000 мкм, V = 400 — 10 см⁻¹).
С их помощью измеряют интенсивность поглощения или отражения волн инфракрасного спектра в газообразных, жидких и твердых средах. Данные ИК-спектрометрии служат основой для проведения хемометрического анализа и последующего определения качественного и количественного состава анализируемого вещества. В отличии от традиционных химических методов его спектрометрический анализ может осуществляться бесконтактно без предварительной пробоподготовки с разрушением образца.
Понятие спектрального диапазона при выборе ИК-анализатора
Важнейшей технической характеристикой приборов является спектральный диапазон работы. Принимая во внимание технические трудности при анализе в дальней ИК-области (до 50000-60000 нм), разрешение которых приводит к существенному удорожанию приборов, используемый спектральный диапазон ИК-анализаторов находится в ближней ИК-области в пределах 800-2500 нм.
По этому классификационному признаку приборы можно разделить на две большие группы:
- приборы, работающие в диапазоне 800-1600 нм
- приборы, работающие в диапазоне 1400-2400 нм
Наличие двух больших групп приборов обусловлено, прежде всего, тем типом фотоприемника, который регистрирует световой поток. Для первой группы таковым являются светодиоды или светодиодные матрицы – линейки. Для второй – фотосопротивления.
С точки зрения информативности анализируемых спектров, преимущество имеет вторая группа. Говоря проще, в используемом диапазоне больше данных, позволяющих оценить показатели качества зерна, которые легче расшифровать для создания градуировочных уравнений. Первая группа приборов гораздо проще реализуется технически.
Виды инфракрасных анализаторов
Все известные ИК-анализаторы можно разделить на две большие группы. Первая – это приборы, анализирующие световой поток, прошедший через исследуемую пробу (часто употребляемое выражение – приборы на пропускание). И вторая включает приборы, анализирующие световой поток, диффузно отраженный от пробы (или приборы на отражение)
Инфракрасные анализаторы принято подразделить на две основные категории: дисперсионного типа и с Фурье-преобразованием (FTIR).
Дисперсионные ИК-спектрометры
Отличительной особенностью ИК-анализаторов дисперсионного типа является наличие у них монохроматора. В качестве источника ИК-излучения в этих приборах используют: силитовый стержень (штифт, глобар) Нернста, вольфрамовую ленточную лампу, специальные лазеры и пр. Большинство дисперсионных ИК-анализаторов оборудовано двухлучевой оптической системой, позволяющей одновременно регистрировать интенсивность оптического поглощения холостой и анализируемой пробы. Благодаря этому нивелируются возможные ошибки проведения измерений.
ИК-спектрометры с преобразованием Фурье
В анализаторах с Фурье преобразованием вместо монохроматора используют разные типы интерферометров. Чаще всего эти приборы оборудуют интерферометром Майкельсона.
Спектрометры с преобразованием Фурье обладают лучшим соотношением показателей сигнал/шум по сравнению с анализаторами дисперсионного типа; это имеет особенное значение при определении нарушенного полного отражения (Attenuated total reflectance, ATR) сильно поглощающих материалов. В них имеется возможность одновременной регистрации всех длин волн, поступающих на детектор, а также достаточно высокий уровень спектрального разрешения, обеспечивающего необходимую точность определения волновых чисел.
Как правильно выбрать ИК-анализатор
Выбор инфракрасного анализатора (ИК-анализатора) — важный шаг для обеспечения точности и эффективности анализа в различных областях. Ниже приведены ключевые аспекты, которые следует учитывать при выборе ИК-анализатора, основываясь на его преимуществах, принципе работы и спектральных диапазонах.
1. Определите область применения
ИК-анализаторы находят применение в различных отраслях, включая:
- Пищевая промышленность: анализ зерна, молока, мясных продуктов и других пищевых продуктов.
- Фармацевтика: контроль качества и состава лекарственных средств.
- Сельское хозяйство: анализ почвы и сельскохозяйственной продукции.
- Химическая и нефтегазовая промышленность: анализ сырья и готовой продукции.
- Научные исследования: фундаментальные и прикладные исследования.
Убедитесь, что выбранный прибор соответствует специфике ваших задач.
2. Оцените точность и скорость анализа
Одним из главных преимуществ ИК-анализаторов является высокая скорость и точность получения результатов. Обратите внимание на отзывы о конкретных моделях, чтобы убедиться, что они соответствуют вашим ожиданиям по времени анализа и надежности данных.
3. Спектральный диапазон
Спектральный диапазон является ключевой характеристикой ИК-анализатора. Выберите диапазон в зависимости от задач анализа. Для большинства пищевых и фармацевтических приложений подойдет ближний ИК-диапазон.
4. Градуировка и программное обеспечение
Проверьте, какие градуировки поставляются с прибором. Изготовители часто предоставляют базовые градуировки, но важно убедиться, что они подходят для ваших образцов. Если необходимо, выполните корректировку градуировок с использованием стандартных образцов. Также обратите внимание на удобство использования программного обеспечения для анализа данных. Оно должно быть интуитивно понятным и поддерживать необходимые функции для обработки спектров.
5. Поддержка и обслуживание
Убедитесь, что производитель или поставщик предлагает качественную техническую поддержку и сервисное обслуживание. Это важно для долгосрочной эксплуатации прибора и решения возможных проблем.
6. Бюджет
Наконец, определите свой бюджет. Цены на ИК-анализаторы могут значительно варьироваться в зависимости от характеристик и функциональности. Сравните различные модели в рамках вашего бюджета, учитывая все вышеперечисленные факторы.
Правильный выбор ИК-анализатора требует внимательного подхода к оценке ваших потребностей и характеристик прибора. Учитывайте область применения, точность анализа, спектральный диапазон, возможности градуировки, поддержку от производителя и бюджет. Это поможет вам выбрать оптимальный инструмент для эффективного анализа и достижения ваших целей.
Подобрать нужный ИК-анализатор для решения конкретных задач Вам помогут специалисты компании КОЛБА. Свяжитесь с нами по телефону или оставьте заявку. Специалист ответит Вам в течении 20 минут.
