Comparison of Portable FTIR Interface Technologies for the Analysis of Paints, Minerals & Concrete

Význam tématu

Fourierova transformace infračervené spektroskopie (FTIR) je klíčová analytická metoda umožňující rychlou identifikaci organických i anorganických složek v řadě materiálů. Volba vhodného vzorkovacího rozhraní zásadně ovlivňuje kvalitu a hloubku získaných spekter, což má přímý dopad na spolehlivost analýzy v praxi.

Cíle a přehled studie

Cílem této studie je srovnat tři typy přenosných FTIR rozhraní na modelových vzorcích bílé akrylátové barvy, silikátové horniny a portlandského betonu. Testováno bylo rozhraní ATR, 45° spektroskopické odrazu a difuzního odrazu pomocí přenosného přístroje Agilent 4300.

Použitá metodika a instrumentace

• Přístroj: Agilent 4300 Hand-held FTIR
• Rozhraní: ATR, 45° spekulární odraz, difuzní odraz
• Nastavení: 64 skenů, rozlišení 4 cm⁻¹, doba akvizice pod 40 s
• Vzorky: 14 typů bílé barvy, monolitická silikátová hornina (11 měřicích míst), beton po 60 dnech zrání

Hlavní výsledky a diskuse

• Barvy: Difuzní odraz nabídl nejvíce detailů a umožnil rozlišení různých formulací. Rozhraní ATR chybělo spektrální rozlišení a docházelo k poškození povrchu, spekulární odraz poskytl střední úroveň informací.
• Hornina: Pouze difuzní odraz generoval kvalitní spektra díky možnosti měření nerovného a matného povrchu bez kontaktu.
• Beton: ATR fungovalo jen na drceném materiálu (destruktivní), spekulární odraz selhal kvůli nízké odrazivosti, difuzní odraz umožnil neinvazivní analýzu složení i sledování termických změn v souladu s TGA.

Přínosy a praktické využití metody

• Nezničující analýza v terénu bez přípravy vzorku
• Vysoká opakovatelnost a minimalizace uživatelské chyby
• Rychlé rozlišení složení nátěrů, minerálů a betonů
• Možnost dlouhodobého monitorování degradace nátěrů a chemických změn v betonu

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření chemometrických přístupů pro kvantitativní analýzu
• Integrované bezdrátové a automatizované terénní měření
• Vývoj specializovaných rozhraní pro nové materiálové třídy
• Real-time monitoring stárnutí a degradace v průmyslových aplikacích

Závěr

Srovnání tří FTIR rozhraní ukázalo, že difuzní odraz poskytuje nejbohatší spektrální informace a umožňuje nezničující a reprodukovatelné analýzy komplexních vzorků bez přípravy. Přenosný FTIR Agilent 4300 s výměnnými rozhraními nabízí flexibilní řešení pro laboratoř i terén.

Reference

1. Leung Tang. Positive and Non-destructive Identification of Acrylic Based Coatings. Agilent Technologies, 2017.
2. Leung Tang. Coating Analysis: Non-Destructive Spectroscopic Modelling of an Industrial 2K Epoxy Resin. Agilent Technologies, 2019.
3. Saafi M., Tang P. L., Fung J. et al. Enhanced properties of graphene/flyash geopolymeric composite cement. Cement and Concrete Research, 2015, 67, 292–299.
4. Tang P. L., Alqassim M., Daéid N. N. et al. Non-destructive handheld FTIR analysis of thermally degraded Portland cement. Applied Spectroscopy, 2016, 70(5), 923–931.
5. BS EN 197-1:2011. Composition, Specifications and Conformity Criteria for Common Cements. British Standard, 2011.