IR & FTIR Technologie

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Sidst opdateret 04-06-2014

Nah-Infrarot (NIR)

NIR funktioniert im Prinzip wie FTIR, sondern analysiert den Inhalt des Nah-Infrarot-Spektrum, im Gegensatz zu der Mitte des Infrarot-Spektrums.
NIR ist zwischen IR und sichtbares Licht.

Was Sie in der NIR-Spektrum sehen ist grundsätzlich eine Reflexion dessen, was Sie in der Infrarot-Spektrum sehen, zunächst als Kombinationsband, und dann die erste, die zweite und die dritte Oberton.

Es ist wie bei einem Steinwurf ins Wasser wo Sie beobachten können alle die Ringe es bildet. Jede zwei Tangenten an einem perfekt runden Ring sind zusammen in der Lage Ihnen genau zu sagen, wo der Stein landete im Wasser.

Aber die Ringe sind nicht immer perfekt. Manchmal sind sie durch Geräusche wie Wind und Strömungen gestört. Dann wird es am besten sein, mehr als einen Ring zu benützen um zu berechnen, wo der gesteinigt landete im Wasser, und noch besser, wenn Sie auch den Rausch von Wind und Strömung reduzieren können.

Je mehr Obertönen ("Ringen") Sie haben, je mehr Daten haben Sie für Ihre Kalibrierung = bessere Genauigkeit.

Je mehr von den grundlegenden Informationen im Vergleich zum Rausch, den Sie bekommen können - genannt "Signal to Noise" (S / N) = bessere Genauigkeit.

Signal / Rausch (S/N)

Es ist offensichtlich, dass, wenn Sie für ein Signal suchen, weil Sie eine Kalibrierung erstellt werden soll, wird das Signal sehr schwer zu interpretieren, wenn sie von zu viel Lärm umgeben ist.

Gibt es zum Beispiel einen Abwärtstrend hier, oder ist es nur zufällige Höhen und Tiefen:

Vor allem, wenn Sie eine Kalibrierungswerkzeug auf der Suche nach Korrelationen zwischen Signal-Spitzen und Referenzdaten verwenden, werden Rausch ein Problem sein, weil Rausch immer wie Spitzen aussieht.

Ein Vergleich zwischen den drei führenden Produzenten auf dem Markt zeigt, dass Spectrastar von Unity Scientific kommt aus besser als DS2500 von Foss, und beide viel besser als Tango von Bruker:

Von Jerome Workman Jr., PhD, Bob Schumann, Arnold Eilert PhD, Jan-Åke Persson PhD, Rob Gajewski. Der Vergleich wird im Jahr 2014 durch identische Test und Proben gemacht.

NIR ist wärmeempfindlich

Da NIR - und IR - sind Wärmestrahlen, werden Messungen mit NIR-oder FTIR immer Wärmeempfindlich.

Sie können das nicht völlig überwunden. Allerdings hat Unity Scientific den optischen Weg so optimiert, dass nur eine sehr geringe Effekt Lichtquelle benötigt wird. Dies bedeutet, dass das Gerät sich nicht selbst erwärmt, und zusätzlich haben Sie keine Kühler, Luftfilter oder Öffnungen, die das Gerät IP65 kompatibel macht.

Transmission oder Reflexion

Idealerweise bedeutet Transmission, dass das Licht gerade durch die Materie gehen und auf der anderen Seite detektiert wird, während Reflexion bedeutet, dass das Licht  3-4 mm in die Materie dringt und dann wider zurück zum Detektor gehen.

Aber wie kann Licht plötzlich stoppen und umkehren?

Es kann nicht. Die Tatsache ist, dass das Energieniveau im NIR-Spektrum nicht ermöglich, das Licht mehr als 3-4 mm durchdringen, und das ist die Grund, warum er zurückkehrt.

Aber wie kann man dann viel weiter als 3-4 mm durchgehen, wenn man in der Transmission misst?

Sie können nicht. Die Tatsache ist, dass ein Teil des Lichts nicht nach unten, sondern nach oben reflektieren - und oft mehrmals - bevor sie das andere Ende der Probe erreicht.

Aus diesem Grund ist die Messung in Transmission selten in der Lage, mehr als ein Oberton umfassen.

Foss Foodscan decken zum Beispiel nur der Bereich von 850 bis 1,150 nm = 300 nm auf. Das bedeutet, dass Sie für die begrenzte Menge an Informationen, mit vielen mehr Proben in Ihre Kalibrierung kompensieren müssen, und das ist sehr teuer.

Spectrastar von Unity ist in verschiedenen Bereichen zur Verfügung. Werfen Sie einen Blick.

Post-Dispersive NIR
 

Die meisten NIR-Geräte sind Pre-Dispersive. Das bedeutet, dass das Licht in einzelne Wellenlängen auf der analysierten Materie dispergiert wird. Einer nach dem anderen.  

Polytec ist ein Post-dispersive NIR-Instrument für Online. All das Licht geht direkt an das Material, nachdem es in das Instrument zurück kommt und dispergiert werde bevor es in den Detektor eintritt. Dies ermöglicht die Messung von Abstand - beispielsweise über einem Förder.

Der offensichtliche Vorteil ist, dass man nicht Probleme habe mit Ansammlung von Protein an der Spitze der Sonde, oder auf das Fenster, durch welcher man misst, bekommen.

Fragen Sie sich selbst: Würden Sie sich sicher fühlen über Ihre Laborergebnisse, wenn Sie die gleichen Petrischalen ohne Reinigung immer wieder benützen?