Az infravörös vagy FT-IR mikroszkópia (µ-FT-IR) ötvözi az FT-IR spektroszkópiát a hagyományos fénymikroszkóppal. Ez egy nagyon letisztult, „point and shoot” megközelítést biztosít nagyon kis struktúrák kémiai elemzéséhez. Alábbi cikkünkben az FT-IR mikroszkópia működését, előnyeit, és alkalmazási területeit mutatjuk be részletesen.
Ezért nagyon hasznos az FT-IR mikroszkópia
Általában egy mintát először szemrevételezéssel vizsgálnak meg, és ezután kiválasztanak az adott mintán egy érdekes területet a kémiai elemzéshez vagy azonosításhoz. A Flextra-Lab kínálatában számtalan különböző precíz labordiagnosztikai műszer található ehhez. Azonban mi magunk is tudjuk, hogy vannak olyan esetek, amikor olyan kis kiterjedésű részletek vizsgálatára van szükség, nehézséget okoz a hagyományos FT-IR spektroszkópiával való elemzés. Ilyenek lehetnek például a kis részecskék, vékony felületi bevonatok vagy egykristályok. Ezek elemzésére a FT-IR mikroszkópia jóval alkalmasabb, ami magában foglalja az infravörös technológiát is. Nem is gondolná, mennyire hasznos lehet a FT-IR mikroszkópia a hibaelemzés során! Bármilyen anyag megvizsgálható vele, és a legkisebb sérülés jele is könnyen felderíthető.
Tudjon meg többet a FT-IR mikroszkópiával kapcsolatban a Flextra-Lab szakértőitől! Személyes tanácsadáshoz keressen minket elérhetőségeink egyikén!
FT-IR mikroszkópia: Hogyan működik az infravörös mikroszkóp?
Az infravörös mikroszkóppal a minták elemzését és azonosítását lehetővé tevő technika ugyanaz, mint az FT-IR spektroszkópiában. Az FT-IR mikroszkópiában először az infravörös fény világít a mintára, és kölcsönhatásba lép vele. Ezt az infravörös fényt ezután észlelik, és létrehozzák az FT-IR spektrumot, amely olyan, mint a minta „kémiai ujjlenyomata”. A spektrumban található információk felhasználhatók a mintában lévő különböző anyagok azonosítására, jellemzésére és mennyiségi meghatározására.
A mintától függően az FT-IR elemzés többféleképpen is elvégezhető:
- Transzmisszió
- Reflexió
- ATR (Csillapított teljes visszaverődés)
A FT-IR mikroszkópia működését az alábbi ábra mutatja be részletesen, látható hogy többféle laboratóriumi elemzés elvégzése is lehetséges vele, ahogyan azt fentebb olvashatta. Az ábra alatt részletes leírást találhat a FT-IR mikroszkópia segítségével elvégezhető elemzésekről.
Milyen mérési technikákra alkalmas az FT-IR mikroszkópia?
Transzmisszióban az infravörös fény teljes mértékben áthalad a mintán, majd érzékeli. Az FT-IR mikroszkópiában a transzmissziós mérés alkalmazásához a mintákat általában meghatározott módon kell elkészíteni, például: mikrotommal vékonyra vágjuk.
A reflexiót szilárd minták elemzésére használják, ahol az IR fény visszaverődik a minta felületéről, majd detektálható. Az FT-IR mikroszkópia ezzel a funkcióval nagyon vékony mintákat is képes elemezni, amelyeket tükröző hordozón, például vékony szöveteken vagy bevonatokon helyeznek el.
Mivel mind a reflexió, mind a transzmisszió bizonyos minta-előkészítési korlátoktól szenved, egy másik technika vált szabványossá az FT-IR mikroszkópiában: az ATR, vagyis a csillapított teljes reflexió. Az ATR az infravörös fényt egy tipikusan germániumból készült kristályon keresztül irányítja, amely lenyomja a mintát. Az infravörös fény kölcsönhatásba lép a minta felső néhány mikronos rétegével, majd a kristályon keresztül visszajut a készülékbe, hogy kimutatható legyen. Az ATR a legszélesebb körben használt mérési technika. Az FT-IR mikroszkópia ennek a technikának köszönhetően sokféle mintatípus mérésére alkalmassá válik, ráadásul alig vagy egyáltalán nem igényel minta-előkészítést, és mikroszkópiában kiváló felbontást biztosít.
A látható és az infravörös fény kombinálása az FT-IR mikroszkópia segítségével
Az FT-IR spektrométer és a mikroszkóp kombinálásához a látható fénynek és az infravörös fénynek is át kell tudnia haladni a mikroszkópon, hogy rávilágítson a mintára. Ez azonban már a kezdetektől kihívás elé állítja a szakembereket. Ennek az az oka, hogy a fénymikroszkópia általában üveget használ a mikroszkóp számos alkatrészéhez, például a tárgylemezekhez és az objektívlencsékhez. Az infravörös fény azonban nem tud áthaladni az üvegen! Két lehetőség van ennek az akadálynak a megkerülésére. Először is, a mikroszkóp lencséi és alkatrészei olyan anyagokból készülhetnek, amelyeken az infravörös fény könnyen áthatol. Az elterjedtebb megoldás azonban az, hogy egy sor, jellemzően alumíniumból készült tükörrel irányítják a fényt a mikroszkóp körül. A gondosan elrendezett tükrök segítségével akár objektíveket is készíthetünk, amelyeket Cassegrain objektíveknek nevezünk. A Flextra-Lab kínálatában csakis a legmodernebb analitikai műszerek találhatóak meg. Cégünk a legnagyobb európai műszergyártóval, a BRUKER cégcsoporttal áll szerződésben. Amennyiben érdekli az FT-IR mikroszkópia, kínálatunkban megtalálhatja a legmodernebb, leghatékonyabb műszereket, amikhez szakszervizt is biztosítunk.
FT-IR mikroszkópia – Az infravörös mikroszkóp belsejében
Megfelelő optikával a látható fény elérheti a mintát, és a műszer mikroszkóp része az elvárásoknak megfelelően működik. Miközben a mintát mikroszkóppal nézzük, a minta egy régióját kiválasztjuk az FT-IR elemzéshez. ATR, transzmisszió vagy reflexió segítségével az infravörös fény kölcsönhatásba lép a mintával a kívánt területen, majd egy detektorba kerül. Mielőtt azonban az infravörös fény elérné a detektort, egy nyíláson keresztül kerül kiküldésre, hogy biztosítsa, hogy csak a kívánt tartománynak megfelelő infravörös fény érje el a detektort elemzés céljából.
Amint az IR fény eléri a detektort, létrejön az FT-IR spektrum. Ez rengeteg kémiai információt ad a vizsgált régióban lévő mintáról. A számítógépes szoftver akár automatikusan is képes azonosítani a minta kémiai összetételét a kiválasztott régióban, aminek köszönhetően nagyon hatékonyan, és könnyedén használható az FT-IR mikroszkópia elemzésekre, akár hibák azonosítására is.
FT-IR mikroszkópia Imaging: Az infravörös képalkotásról
Az infravörös képek létrehozásához speciális detektorrendszereket használnak, amelyek biztosítják a kép hatékony és nagy felbontású létrehozását. A képalkotó detektoroknak két típusa van: Focal Place Array (FPA) vagy line Array detektor. Ezek a detektorok egyszerre több FT-IR spektrumot is rögzíthetnek a látómezőn belül. Az FPA detektorok azonban előnyt élveznek a kémiai képalkotásban, mivel gyorsabbak, pontosabbak és lézerrel kalibrálhatók. Az FT-IR mikroszkópia több területen is nagyon hatékonyan alkalmazható, például a gyógyszeriparban is, ahogyan azt a lenti kép is prezentálja.
FT-IR kép a szennyeződésről, amelyet egy gyógyszerészeti injekcióban találtak.
Tudj meg többet az FT-IR képalkotásról
Az FT-IR mikroszkópia alkalmazási területei
Az FT-IR mikroszkópia rendkívül hasznos minden olyan alkalmazáshoz, amely kicsi, vékony vagy precíz mérést igénylő minta elemzésével jár. A laboratóriumok rendszerint ezt a technikát választják a részecskék, filmek és bevonatok vizsgálatához, legyen szó minőségellenőrzésről, hibaelemzésről, versenytársak elemzéséről vagy kutatásról. Az FT-IR mikroszkópia a rétegek összetételének és vastagságának meghatározására szolgáló többrétegű analízis is fontos módszere. Ezt általában a polimeriparban teszik meg, ahol többrétegű és kompozit anyagokat kell elemezni, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy az anyagok a specifikációnak megfelelően készülnek, és nem tartalmaznak hibákat.
Az FT-IR mikroszkópia ellenőrzésekhez is nagyon hasznos
Hasonlóképpen, az FT-IR mikroszkópia kiváló a vékony bevonatok elemzésében. Az iparban az olyan termékeket, mint a fémeken lévő korróziógátló bevonatok, a csomagoláson lévő ragasztórétegek vagy a fúrószárak gyémántbevonatait. Hiszen ezeket a felületeket ellenőrizni kell, többek között egységesség és szennyeződés szempontjából.
Vannak olyan területek, mint például a kriminalisztika, amely FT-IR mikroszkópiát használ a minták széles skálájának elemzésére, mivel a legapróbb részletek is fontosak lehetnek ezen a területen. A bizonyítékként való felhasználáshoz azonosítani kell a legkisebb szálakat és részecskéket. Többrétegű analízist kell végezni a festékminták azonosításához a találati és futtatási esetek megoldásához. A hamisítványok felderítése érdekében akár nagyobb minták is vizsgálhatók.
FT-IR mikroszkópia a szennyeződések ellenőrzésére
A részecskék elemzése számos iparágban szükséges a szennyeződések ellenőrzéséhez, és a környezetszennyezés vizsgálatának kulcsfontosságú részét képezi. A környezetkutatók jelenleg azon versenyeznek, hogy megértsék a vizünkben, a talajban és a levegőben található mikroműanyag részecskék összetételét, hogy jobban megértsék az ilyen típusú szennyezés hatásait. Az FT-IR mikroszkópia fontos technika a mikroműanyagok tanulmányozásában, mivel szinte bármilyen mintában gyorsan meg tudja határozni a kis részecskék kémiai összetételét. Amennyiben Ön iparága is érdekelt a szennyeződések ellenőrzésében, tanulmányozásában, az FT-IR mikroszkópia alkalmazása sokat fog segíteni.
Az FT-IR mikroszkópia alkalmazásai számos iparágban felhasználhatóak. És természetesen, ha hozzáadjuk a kémiai képalkotást, az alkalmazások sokfélesége még sokrétűbbé válik, beleértve az olyan felhasználási területeket, mint a nagy minták hibakeresése, nagy szövetminták vagy egész gyógyszerészeti tabletták egyszerre történő leképezése. Amennyiben még többet szeretne megtudni az FT-IR mikroszkópiáról, a megfelelő eszközökkel kapcsolatban vannak kérdései, keresse e Flextra-Lab Kft. munkatársait az alábbi elérhetőségeken!
Gyakori kérdések az FT-IR mikroszkópiával kapcsolatban
-
Mi az FT-IR mikroszkópia?
Ez egy FT-IR mérés alkalmazása egy mikroszkópos mintán. Ezért egyetlen eszközben egyesíti a hagyományos mikroszkópiát és a kémiai elemzést. Ideálisan használható hibaelemzésben és anyagtudományban.
-
Miért van szükség FT-IR mikroszkópban apertúrákra?
Mivel az IR mikroszkópiában nagyon érzékeny detektorokat használnak, fontos elkerülni az IR detektor telítését. Ezen kívül a nyílások lehetővé teszik, hogy a mérési helyet a minta méretéhez igazítsák, hogy sokkal jobb spektrumot kapjanak. Képzeljünk el egy 10 µm-es polietilén pelyhet egy PET-mátrixba ágyazva. Ha ebben az esetben 30 µm-es apertúrát használna egy illeszkedő 10 µm-es helyett, akkor a kapott spektrum sokkal több PET-mátrixot tartalmazna, mint a PE-szennyezést.
-
Melyik a legkisebb részlet, amelyet az FT-IR mikroszkóppal lehetséges elemezni?
Ez az alkalmazott mikroszkóptól, detektortól és mérési technikától függ. De az FPA detektorral felszerelt és ATR mikroszkópiát használó HYPERION képes elemezni az infravörös fény diffrakciós határán, tehát ≤ 1 µm-en lévő objektumokat.
-
Miért növeli a germánium-ATR kristály a felbontást?
A germániumnak (sok más ATR-kristályhoz képest) nagyon magas a törésmutatója. Mivel közvetlenül érintkezik a mintával, ez azt jelenti, hogy szilárd merülőlencseként működik. Ez 4-szeresére növeli a térbeli felbontást (törésmutató) a standard transzmissziós mérésekhez képest.
-
Mi az FT-IR képalkotás?
Az FT-IR képalkotás az említett térbeli felbontású kémiai képek létrehozásának egyik módja. Ezeknek a képeknek minden pixele egy teljes IR spektrumból áll. Az egyes spektrumok értelmezésével érdekes mintaterületek detektálhatók és értékelhetők.
