Dlaczego spektroskopia FT-NIR?

Co to jest NIR?
Spektroskopia w bliskiej podczerwieni (Near InfraRed) to metoda analityczna wykorzystująca obszar NIR widma elektromagnetycznego (800 - 2500 nm). Mierzy absorpcję światła z próbki w obszarze NIR przy różnych długościach fal. Zarejestrowane widmo NIR składa się z nadtonów i kombinacji drgań cząsteczek zawierających grupy CH, NH lub OH. To sprawia, że spektroskopia NIR jest pierwszym wyborem do analizy materiałów organicznych w przemyśle chemicznym i farmaceutycznym, a także w przemyśle spożywczym, paszowym i rolnym.

Jak ocenić widmo NIR?
Pasma NIR zwykle nakładają się tworząc widma o szerokich pikach, co sprawia, że widmo NIR próbki jest trudniejsze do interpretacji w porównaniu z widmem w średniej podczerwieni. Jednak widma NIR, które są porównywalnie ubogie pod względem właściwości, zawierają znaczną ilość informacji na temat struktury molekularnej i fizycznej próbki, a informacje te można uzyskać za pomocą nowoczesnych wielowymiarowych metod przetwarzania danych i oceny w celu analizy składu próbki.

Brak przygotowania próbki
W przypadku pomiaru NIR w laboratorium próbka umieszczana jest w szklanej fiolce lub kubku pomiaowym, ponieważ szkło jest przezroczyste w regionie NIR. Fakt ten pozwala również na wykorzystanie sond światłowodowych w laboratorium, jak również w warunkach procesowych.

Idealny do materiałów heterogenicznych
Promieniowanie NIR nie tylko pada na powierzchnie próbki, ale wnika głębiej w materiał. To sprawia, że idealnie nadaje się do pomiaru próek niejednorodnych. Ponadto systemy FT (w przeciwieństwie do spektrometrów dyspersyjnych) oferują możliwość ciągłego obracania próbki podczas analizy w celu zarejestrowania większej objętości próbki w porównaniu do pojedynczego, statycznego pomiaru. To sprawia, że wynik jest bardziej reprezentatywny i prowadzi do większej dokładności.

Bez odpadów, bez odczynników chemicznych
W przeciwieństwie do czasochłonnych analiz standardowych, technika NIR nie generuje odpadów, nie powoduje zanieczyszczenia i nie wymaga odczynników chemicznych ani gazów, co czyni ją bardzo ekonomiczną metodą.

Wysoka przepustowość 
Analiza FT-NIR jest szybka (czas pomiaru od 10 do 60 sekund) i nie wymaga przygotowania próbki przez co uzyskuje się znaczną ilość czasu w porównaniu z mokrymi analizami chemicznymi. NIR zapewnia wysoką przepustowość próbek badanych w laboratorium i analizowanych online w celu kontroli procesu. 

Transmisja

Podczas pomiaru w transmisji promieniowanie kierowane jest na próbkę za pomocą skupionej lub równoległej wiązki. Część promieniowania jest absorbowana, ale pozostała część trafia do detektora. Ten rodzaj pomiaru jest używany nie tylko do przezroczystych cieczy (przepuszczalność bezpośrednia), można w ten sposób analizować nawet próbki, które odbijają promieniowanie lub lekko rozpraszają, takie jak ziarna i próbki pastowate (transmisja dyfuzyjna).

Transflekcja

Transfleksja jest rozszerzeniem techniki transmisji. Za próbką umieszcza się specjalne lustro, od którego odbija się przechodzące przez próbkę światło z powrotem do sondy pomiarowej lub sfery integrującej. W ten sposób mierzy się próbkę łącząc dwie techniki: transmisje oraz refleksje. Ta technika wykorzystywana jest do analizy emulsji, żeli i mętnych cieczy. Dostępne są również sondy transfleksyjne do analizy np. mętnych cieczy, takich jak mleko w trakcie procesu fermentacji.

Odbicie rozproszone

Gdy światło odbija się od powierzchni stałych lub cząsteczek w proszkach lub granulkach, nazywa się to odbiciem rozproszonym. W sferze integrującej światło kierowane jest szerokim, prawie równoległym strumieniem na próbkę. Odbite rozproszone światło jest dobrze rozprowadzane wewnątrz sfery dzięki wielokrotnym odbiciom rozproszonym na pozłacanej powierzchni wewnętrznej, „homogenizując” światło. Z tego powodu sfera integrująca idealnie nadaje się do pomiaru próbek heterogenicznych, jak również do drobnych proszków. W zależności od rodzaju próbki promieniowanie może przenikać poza powierzchnię na znaczną odległość, np. dla proszków ok. 2 do 4 mm w zależności od wielkości cząstek, długości fali i gęstości, umożliwiając w ten sposób ilościowe określenie składników w próbce.