Handheld FTIR spectroscopy applications using the Agilent ExoScan 4100 FTIR with diffuse sample interface

Význam tématu

Ruční FTIR spektroskopie umožňuje rychlou, nezničující analýzu materiálů přímo v terénu či výrobním prostředí. Difúzní odrazové rozhraní rozšiřuje využití přenosných FTIR přístrojů na nepravidelné, nerovné či porézní vzorky, jako jsou horniny, textilie, barvy či plasty. Díky tomu lze zkrátit dobu odezvy v geologii, průmyslové kontrole kvality i forenzních aplikacích.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem dokumentu je představit přenosný FTIR spektrometr Agilent 4100 ExoScan vybavený difúzním odrazovým vzorkovacím rozhraním a demonstrovat jeho schopnosti pro kvalitativní i kvantitativní infralátkovou analýzu náročných vzorků přímo na místě měření. Článek popisuje konstrukční princip rozhraní, uvádí příklady aplikací a ukazuje výsledky měření minerálů, plastů a půdních vzorků.

Použitá metodika a instrumentace

Instrumentace:

• FTIR spektrometr Agilent 4100 ExoScan
• Difúzní odrazové vzorkovací rozhraní s refrakčními optikami a velkým sběrným úhlem
• Doplňková rozhraní: externí odraz, diamantový ATR, odraz pod malým úhlem (grazing angle)

Metodika:

• Sběr spekter v rozsahu středního IR při rozlišení 8 cm⁻¹, 32 až 64 akumulacích
• Bezkontaktní měření díky dlouhé hloubce ostrosti
• Kvalitativní identifikace pomocí spektrálních knihoven
• Kvantitativní analýza založená na kalibraci intenzit nebo ploch absorpčních/odrazových pásů

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza minerálů:

• Rozeznání franklinitu, esperitu a willemitu podle charakteristických silně vazebných pásů
• Odlišení kalcitu, margarosanitu a wollastonitu i při negativních pásových jevech díky kalibraci vyšších harmonických

Identifikace plastů:

• Rychlé přiřazení polymerních nátěrů na hotových výrobcích pomocí vestavěné knihovny

Kvantifikace ve výzkumu geologie:

• Měření obsahu síranů v půdách (<10 s měření) na základě overtonů v oblasti 2200 cm⁻¹
• Multikomponentní určení poměru karbonátů, křemene, gibbsite, kaolinitu, sádrovců a organických složek v jednom měření

Přínosy a praktické využití metody

Bezkontaktní a rychlá terénní analýza s minimální přípravou vzorku zkracuje dobu rozhodování v geologii, stavebnictví a výrobě. Přesná identifikace a kvantifikace surovin i finálních produktů zvyšuje efektivitu kontroly kvality, snižuje riziko chybného označení materiálu a zrychluje workflow při logistice a forenzních šetřeních.

Budoucí trendy a možnosti využití

Integrace pokročilých algoritmů strojového učení pro automatickou analýzu spekter, rozšíření knihoven o nové materiály, další miniaturizace a zlepšení ergonomie přístroje. Možnost vzdáleného sdílení dat přes cloudové platformy a kombinace s dalšími hmotnostními nebo optickými technikami pro komplexní analýzu složitých vzorků.

Závěr

Agilent 4100 ExoScan FTIR s difúzním odrazovým rozhraním výrazně rozšiřuje možnosti ruční FTIR spektroskopie. Spojení efektivních optik a velkého sběrného úhlu umožňuje snadnou identifikaci i kvantitativní analýzu náročných vzorků přímo v terénu bez časově náročné přípravy. Přístroj představuje silný nástroj pro široké spektrum aplikací v geologii, průmyslu i výzkumu.

Reference

• Fuller W. S.; Griffiths P. R. Anal. Chem. 1978, 50, 1906.
• Seelenbinder J. Handheld FTIR spectroscopy applications using the Agilent ExoScan 4100 FTIR with diffuse sample interface; Agilent Technologies Application Note 5990-7793EN, 2011.