OPTIK INSTRUMENTS presents new technologies in mobile FTIR spectrometers

FTIR spektrometrie už dávno není technikou ryze laboratorní, ale zmenšováním optických i elektronických komponent je možné FTIR spektrometry pøenášet a tyto analýzy provádìt i v terénu, což ještì více rozšiøuje možnosti využití FTIR spektrometrie. Se zmenšováním a pøenosem ale souvisí také velké množství problémù, jako napø. snížení výkonnosti pøístroje (kvality spekter) na úkor rozmìrù nebo rozladìní optiky vlivem nárazù a otøesù pøi pøenosu pøístroje. V následujících odstavcích si na pøíkladu nového mobilního FTIR spektrometru MOBILE-IR II (Bruker Optics) pøedstavíme, jak jsou tyto limitace eliminovány prostøednictvím nových technologií a vylepšení.

Robustnost na prvním místì

V první øadì si musíme uvìdomit, že optické pøístroje už ze své podstaty nejsou vhodné pro pøenos a èastou manipulaci. Jakýkoliv otøes mùže zpùsobit rozladìní zrcadel vnitøní optiky, což ve finále vyústí v pokles signálu na detektoru. Dalším obecným faktem je, že èím ménì prostoru na optickou soustavu máme, tím horšími spektrálními charakteristikami pøístroje disponují (signál-ku-šumu, rozlišení, vlnoètová pøesnost a další). Jak tedy výše zmínìným faktùm spektrometr MOBILE-IR èelí?

Obdivuhodnou stabilitou signálu pøístroj MOBILE-IR disponuje díky léty ovìøené patentované konstrukci vnitøní optiky Rocksolid™ (viz obr.1). V èem toto øešení spoèívá? Namísto klasických zrcadel pøístroj používá tzv. koutové odražeèe (zlacená rohová zrcadla), které vždy odrazí svìtelný svazek stejným smìrem, ze kterého pøišel. Díky tomu je vnitøní optika pøístroje tzv. trvale seøízená a tím pádem i velmi odolná vùèi nárazùm a otøesùm.  Pøièteme-li k tomu i fakt, že celá optická lavice navíc leží na speciálnì konstruované antivibraèní základnì, máme k dispozici pøístroj, který dokáže stabilnì mìøit i za jízdy v automobilu, v prùmyslovém prostøedí apod. Pokud k tomu ještì doplníme kovové tìlo pøístroje s krytím IP65 (prachotìsnost a odolnost proti tryskající vodì), máme na svìtì FTIR spektrometr stvoøený pro ta nejnároènìjší prostøedí.

Obr.1: Princip koutového odražeèe a schéma interferometru RockSolid™

Citlivost lepší než u výzkumných pøístrojù

Jak již bylo zmínìno, velikou limitací pøenosných pøístrojù je kvalita dat, která produkují. V pøípadì FTIR analýzy je klíèovým parametrem hodnota signálu-ku-šumu (S/N pomìr), která øíká, kolikrát je signál v pøístroji za standardizovaných podmínek mìøení vyšší, než-li šum. Èím vyšší je tato hodnota, tím lepší spektrum je v praxi namìøeno, a tím vìtší je šance, že danou látku úspìšnì identifikujeme, nebo stanovíme její koncentraci. Zkrátka hodnota signálu-ku-šumu je ukazatelem úspìšnosti Vaší analýzy. 

Optická lavice MOBILE-IR II vychází z FTIR spektrometru ALPHA II, který už sám o sobì má hodnotu signál-ku-šumu vyšší než naprostá vìtšina stolních FTIR spektrometrù. MOBILE-IR má však namísto bìžného DLaTGS detektoru technologickou novinku – termoelektricky chlazený MCT detektor (TE-MCT). MCT detektory se bìžnì využívají v nejnároènìjších vìdeckých aplikacích, kde je potøeba mìøit s nejvyšší možnou citlivostí nebo maximální rychlostí sbìru dat. Jejich nevýhodou ale vždy byla nutnost chlazení detektoru kapalným dusíkem. Tato potøeba ale v pøípadì TE-MCT odpadá – vše je uchlazeno pomocí elektrické energie. TE-MCT detektor má 2-3x vyšší citlivost oproti klasickému DLaTGS detektoru! Díky tomu dosahujeme násobných hodnot signálu-ku-šumu v terénu a jednoznaènì nejvyšší spektrální kvality napøíè pøenosnými FTIR spektrometry, které jsou v dnešní dobì k dispozici na trhu. Porovnání spektra z DLaTGS a TE-MCT detektoru naleznete na obr. 2.

Obr. 2 – Porovnání kvality spekter z DLaTGS (zašumìné spektrum) a TE-MCT detektorù pøi identických podmínkách mìøení.

FTIR analýza snadno, rychle a úèelnì

Je skvìlé mít výkonný a robustní pøístroj, ale neménì dùležité také je, aby byl snadný na obsluhu i údržbu. MOBILE-IR II lze jednoduše ovládat pomocí PC, notebooku i tabletu, a to zcela bezdrátovì. Moderní ovládací software OPUS Touch je možné vybavit funkcemi dle potøeby a analýzu pak jednoduše provést dle pøeddefinovaného pracovního postupu nìkolika kliky na myši èi nìkolika dotyky obrazovky (viz obr. 3).

Obr. 3 – Workflow OPUS TOUCH pøi identifikaci: 1) Zadat název vzorku; 2) Zmìøit; 3) Identifikovat

Co se týká údržby pøístroje, tak MOBILE-IR disponuje vestavìnou baterií s výdrží 7 hodin. Vnitøní optika je ze ZnSe okének, takže je necitlivá na vlhkost a tím je minimalizována i potøeba výmìny sušidel uvnitø pøístroje.

Za skvìlou funkcionalitu lze zcela jistì považovat i prémiový diamantový mìøící krystal. Jde o vysoce kvalitní monokrystal fixovaný mechanicky (bez použití lepidel), což výraznì zvyšuje jeho chemickou odolnost. Zároveò má tento krystal funkci ohøevu, což je extrémnì vhodné pøípadì analýzy látek v rozpouštìdle. Díky zvýšené teplotì se rozpouštìdlo jednoduše odpaøí a na ATR krystalu už mìøíme pouze èistý analyt.

K èemu je to dobré?

S novými technologiemi jako je TE-MCT detektor dosahují dnešní pøenosné FTIR spektrometry mnohem lepší spektrální kvality. Navíc díky drobným modifikacím, jako je ohøev ATR krystalu, uzpùsobený software apod. znaènì zjednodušují práci s pøístrojem a posouvají spolehlivost FTIR analýzy v terénu na novou úroveò, a ještì zvìtšují potenciál využití FTIR spektrometrie na mnoha místech, ke kterým patøí napø:

   • Sklady chemikálií, plastù a API v chemickém, plastikáøském èi farmaceutickém prùmyslu
   • Místo èinu èi ekologické havárie pro identifikaci dùkazních materiálù
   • Mobilní laboratoøe policejních sborù, hasièù nebo armády
   • Místa tìžby – prùzkum pùd a hornin