L A B O R A T O R I U M 1 1 - 1 2 / 2 0 0 9
|
S P R Z Ę T
I
A P A R A T U R A
L A B O R A T O R Y J N A
44
Spektroskopia
bliskiej podczerwieni w laboratorium
D
la wszystkich laboratoriów klu-
czowe zagadnienia to czas analizy
i jej koszty. Jest to szczególnie
widoczne w wypadku przyzakładowych
laboratoriów szeroko rozumianej kontroli
jakości. Ich pracownicy stoją pod presją
z jednej strony jak najszybszego wyniku,
z drugiej strony – pewności i jak najwięk-
szej dokładności. Długotrwałe oczekiwa-
nie na wynik, od którego często zależy
kolejny etap produkcji, oznacza straty
finansowe dla zakładu. Jednak z drugiej
strony błędny wynik może oznaczać jesz-
cze większe straty finansowe lub nawet
zagrożenie dla odbiorcy, gdy wadliwy pro-
dukt opuści zakład. W tych warunkach
laboratoria dążą do skrócenia czasu ana-
lizy przy zachowaniu pewności wyniku.
Odpowiedzią na takie potrzeby staje się
spektroskopia w zakresie podczerwieni
(IR – infrared) i bliskiej podczerwieni (NIR
– near infrared). Po raz pierwszy badania
takie przeprowadził blisko 100 lat temu
amerykański fizyk Wiliam W. Coblentz.
Jednak technika ta stała się popularna
dopiero w latach 50. XX wieku i zyskuje
na znaczeniu wraz z rozwojem techniki
komputerowej.
ZASADA DZIAŁANIA
SPEKTROSKOPÓW NIR
Spektroskopy pracujące w zakresie pod-
czerwieni i bliskiej podczerwieni wy-
korzystują charakterystykę chemiczną
badanej substancji. Każdy typ wiązania
chemicznego ma specyficzne miejsce
w widmie promieniowania w zakresie
podczerwieni (rys. 1). Absorpcja takiego
promieniowania powoduje wzbudzenie
drgań wiązań chemicznych w związkach.
Drgania te modyfikują sygnał wyjściowy,
przez co sygnał docierający do detektora
niesie informacje o wszystkich związkach
chemicznych w próbce. Każdy typ wią-
zania ma inny punkt charakterystyczny,
dlatego dzięki specjalistycznemu oprogra-
mowaniu możemy w trakcie tworzenia
kalibracji powiązać widmo danej sub-
stancji z jej stężeniem lub wykorzystać
je do identyfikacji. Jednak aby były one
przydatne do pracy, urządzenia wymagają
kalibracji. Kalibracja taka w wypadku NIR
stanowi model matematyczny opisujący
zależność pomiędzy zebranym widmem
a analizowanymi właściwościami.
Kalibrację taką można wykonać sa-
modzielnie w przyjaznym dla użytkow-
nika oprogramowaniu, np. NIRCAL.
Można także zakupić gotową kalibrację.
Należy pamiętać, że dokładność naszej
metody NIR, podobnie jak każdej me-
tody opierającej się na kalibracji, ściśle
zależy od dokładności i precyzji wyko-
nania badań metodami referencyjnymi.
Im dokładniejsze i precyzyjniejsze wyniki
wykorzystamy jako podstawę kalibracji,
tym późniejsze wyniki będą lepsze. Go-
towe kalibracje przygotowują wyspecja-
lizowane firmy posiadające akredytację
oraz wieloletnie doświadczenie, np.
INGOT – gwarantując wysoką jakość.
Wraz z taką kalibracją otrzymujemy
certyfikat o jej dokładności, zakresie
pracy i możliwych błędach. Aby jednak
zastosować gotowe kalibracje, aparat musi
zapewniać odpowiednią powtarzalność
wyników pomiędzy różnymi egzempla-
rzami. Umożliwi to przeniesienie kalibra-
cji opracowanej na innym egzemplarzu
– system N500 zapewnia bezproblemowe
przenoszenie opracowanych kalibracji,
widm i aplikacji.
Identyfikacja substancji i ocena ilo-
ściowa oraz jakościowa próbki to pod-
stawowe zastosowania techniki IR/NIR.
Obie odmiany spektroskopii w podczer-
wieni różnią się jednak głównie anali-
zowanym zakresem widma i sposobem
przygotowania próbek. Analiza NIR
wykorzystuje promieniowanie w zakre-
sie 800-2500 nm, dostarczając informa-
cji o budowie chemicznej oraz o stanie
fizycznym badanej substancji. Analizu-
jemy drgania wiązań chemicznych, tzw.
drgania podstawowe, ale również ich
pochodne harmoniczne, głównie grup
-OH, -NH, -CH. W spektroskopii IR
wykorzystujemy promieniowanie w za-
STRESZCZENIE
Techniki analityczne
oparte na spektroskopii podczerwieni
stanowią coraz większą część
standardowych procedur laboratoryjnych.
Pozwalają na redukcję kosztów badań,
skrócenie czasu potrzebnego na uzyskanie
wyniku, nie wpływając na obniżenie
czułości czy dokładności badań. Dzięki
temu spektroskopy NIR stają się
standardowym narzędziem w laboratoriach
badawczych i kontroli jakości.
SŁOWA KLUCZOWE
spektroskopia podczerwieni, bliska
podczerwień, spektroskopy NIR
SUMMARY
Analytic techniques based
on infrared spectroscopy are becoming
more and more popular standard
laboratory procedures. They enable to
reduce of the test costs, shorten the
time necessary to obtain the results, not
lowering the sensitivity or the precision
of the tests. Therefore NIR spectroscopes
become standard instrument in research
and quality control laboratories.
KEY WORDS
infrared spectroscopy,
near infrared, NIR spectroscopes
Mariusz Kolbuszewski
SPECJALISTA DS. SPEKTROSKOPII, DONSERV
