Direct Identification of Packaged Substances using the Agilent Resolve Handheld Raman Analyzer

Význam tématu

Ramanova spektroskopie je klíčová technika pro neinvazivní identifikaci chemických látek díky unikátnímu spektrálnímu otisku molekul. Její mobilní aplikace v přístrojích jako Agilent Resolve umožňuje rychlé zjištění složení látek bez přípravy vzorku. Spatially offset Raman spectroscopy (SORS) rozšiřuje možnosti analýzy skrze bariérové materiály, což je zásadní pro detekci skrytých látek v baleních, zejména v právních a bezpečnostních aplikacích.

Cíle a přehled studie

Studie porovnávala detekční hloubku konvenčního Raman režimu a SORS režimu pomocí přenosného analyzátoru Agilent Resolve. Jako modelový vzorek posloužil granulovaný bílý cukr v rámci různých typů obalových materiálů (LDPE sáček, celofán, papírový sáček) a ve více vrstvách LDPE.

Použitá metodika a instrumentace

Analýza probíhala ve dvou režimech

• surface mode pro měření povrchu
• through barrier mode použitím SORS pro měření skrze bariéru

Pro měření se použil 830 nm NIR laser, výkon klasifikovaný jako Class 3B. Spektra se porovnávala s vestavěnými knihovnami spekter. Systém umožňuje práci v kontaktu i s drobným vzduchovým mezivrstvím. Vzorky cukru byly umístěny do jednotné primární vrstvy LDPE a následně pokryty dalšími vrstvami o tloušťce 25 až 60 μm. Množství vrstev se postupně zvyšovalo až do kumulativní tloušťky 2,7 mm.

Použitá instrumentace

Agilent Resolve handheld Raman analyzer obsahuje

• 830 nm NIR laser třídy 3B
• výměnný laserový nosový kryt sloužící současně jako kalibrační standard
• barevný podsvícENÝ displej s UI ovládáním režimů pro povrchovou i through barrier analýzu
• vestavěné a uživatelské spektrální knihovny
• odolnou konstrukci s krytím IP67

Hlavní výsledky a diskuse

V povrchovém režimu bylo možné identifikovat cukr se shodou přes 95 procent až skrze 11 vrstev LDPE (celkem 460 μm). Nad touto hranicí se ve výsledcích objevil signál polymeru nebo vosku, což odpovídá omezenému pronikání laseru a vlivu optické mlhy materiálu. Pomocí SORS režimu se podařilo detekovat cukr až za 67 vrstvami LDPE (cca 2,7 mm) při zachování shody nad 80 procent. Pokles procenta shody koreluje s nárůstem rozptylu a absorpce na rozhraních vrstev. Výsledky potvrzují, že SORS výrazně rozšiřuje hloubku průniku oproti konvenčnímu Ramanovi, což umožňuje spolehlivou identifikaci látek ve vícevrstvých plastových obalech.

Přínosy a praktické využití metody

Mobilní Raman analyzátor s možností SORS nabízí následující výhody

• rychlá a neinvazivní identifikace skrytých látek
• přímé nasazení v terénu bez odběru vzorků
• podpora činnosti orgánů činných v trestním řízení pro záchyt narkotik
• vhodné použití v průmyslové QA/QC pro kontrolu balených výrobků

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj databází spekter a aplikace strojového učení pro automatizované rozpoznávání složitějších směsí. Miniaturizace a integrace do robotických systémů otevře možnosti dálkového monitoringu. Prohlubování metodiky SORS a kombinace s dalšími technikami (NIR, IR) povede k vyšší přesnosti i pro tmavé či kovové nádoby.

Závěr

Studie ukázala, že Agilent Resolve handheld Raman analyzer v konvenčním režimu dokáže rozpoznat cukr skrze několik vrstev LDPE, ale jeho skutečná síla se projeví v SORS režimu, kde detekuje a identifikuje látky skrze více než šestinásobek tloušťky obalu. Tato schopnost je neocenitelná zejména pro forenzní a průmyslové aplikace, kde je klíčová rychlost a neporušenost vzorku.

Reference

1. Nicolson F et al. Through Barrier Detection of Ethanol Using Handheld Raman Spectroscopy—Conventional Raman Versus Spatially Offset Raman Spectroscopy. J Raman Spectrosc. 2017;48(12):1828–1838.
2. Jordan JL et al. Mechanical Properties of Low Density Polyethylene. J Dynamic Behavior Mater. 2016;2:411–420.
3. Poh L et al. Characterization of Industrial Low-Density Polyethylene: a Thermal, Dynamic Mechanical, and Rheological Investigation. Rheol Acta. 2022;61:701–720.
4. Definition of Haze – Optical Property. Omnexus; August 2023.
5. Tang L. Direct Identification of Street Drugs Using an Agilent Resolve Handheld Raman Analyzer. Agilent Technologies Application Note 5994-6693EN; 2023.