يعمل الطيف بالأشعة تحت الحمراء (IR) كأداة رئيسية في الكيمياء التحليلية. يساعد على تحديد وقياس الهياكل الجزيئية من خلال كيفية تفاعل الضوء تحت الحمراء مع المواد. هذه الطريقة لا تسبب أي ضرر. يستخدمه الخبراء كثيرا في الدراسات والمصانع لأنه يعمل بشكل جيد ويعطي وجهات نظر واضحة على مستوى الجزيئات.
المبادئ الأساسية لتطيف الأشعة تحت الحمراء
يعمل طيف المادة العضوية مثل بصمتها. من الناحية النظرية ، لا يوجد مادتان مختلفتان يعطيان نفس طيف الامتصاص. هذه السمة تسمح لطيفات الأشعة تحت الحمراء بالعمل كبصمات جزيئية خاصة. ونتيجة لذلك، يمكنك إجراء كل من الفحوصات النوعية والكمية باستخدام الطيف الأشعة تحت الحمراء. يساعد في تحديد الهيكل الواضح.
المناطق الطيفية وأهميتها التحليلية
يغطي الطيف بالأشعة تحت الحمراء ثلاث مناطق طيفية رئيسية. الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR): 0.78-2.5 ميكرومتر. الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIR): 2.5-25 ميكروم. الأشعة تحت الحمراء البعيدة (FIR): 25-1000 ميكروم. كل مجال له استخدامات خاصة به في التحليل. . تجد الطيفية NIR استخدام في تكرير البترول. تناسب البتروكيماويات والبوليمرات بشكل جيد. ومع ذلك، فإن منطقة الأشعة تحت الحمراء الوسطى هي الأكثر أهمية للتحقق من المركبات العضوية. يتضمن أوضاع الاهتزاز الأساسية للروابط مثل C = O ، N-H ، و O-H. يعتمد اختيار النافذة الطيفية على سمات العينة. وتشمل هذه تعقيد المصفوفة والحالة الفيزيائية والتركيب الجزيئي. وبالتالي، فإنه يضمن جمع بيانات جيدة للتفسير الصلب.
مكونات ووظائف مقياس الطيف تحت الحمراء
يجمع طيف الأشعة تحت الحمراء الحالي بين البصريات والإلكترونيات وأنظمة البرمجيات بطريقة ذكية. يهدف إلى إنشاء قراءات طيفية دقيقة.
عناصر الأدوات الأساسية
مصادر الأشعة تحت الحمراءالمصادر المعتادة هي Globar (كربيد السيليكون) و Nernst Glower (أكسيدات الأراضي النادرة). فهي توفر إشعاع ثابت على مناطق الأشعة تحت الحمراء واسعة.
مقسمات الشعاع ومقاييس التداخلفي طيفات الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR) ، يقسم مقياس التداخل ميشيلسون ويضم إلى الأشعة. إنه يصنع interferogram. هذه إشارة متغيرة تحمل كل التفاصيل الطيفية.
كاشفات: اثنين من الكاشفات الشائعة هي DTGS (كبريتات تريجليسين الدوتيرت). تعمل في درجة حرارة الغرفة وتبقى مستقرة. وهي MCT (Mercury Cadmium Telluride). لديها حساسية قوية واستجابة سريعة. لكنه يحتاج إلى تبريد.
تقنيات معالجة العينات في الطيف بالأشعة تحت الحمراء
يضمن إعداد العينة الصحيحة أن ضوء الأشعة تحت الحمراء يلمس المحلل بشكل جيد.
أخذ العينات من وضع النقل
هذه الطريقة القديمة ترسل الأشعة تحت الحمراء مباشرة من خلال فيلم رقيق أو عينة مضغوطة. بالنسبة للمواد الصلبة ، تعمل حبات بروميد البوتاسيوم (KBr) في كثير من الأحيان. يتركون ضوء الأشعة تحت الحمراء يمر بوضوح. بالنسبة للسوائل ، فإن الخلايا التي تحتوي على نوافذ كلوريد الصوديوم أو فلوريد الكالسيوم شائعة.
تقنية الانعكاس الكلي المخفف (ATR)
ATR يجعل أخذ العينات أسهل. يتجاوز خطوات التحضير الصعبة. ATR يسهل إعداد العينات عن طريق السماح القياس المباشر يحدث دون رقيق أو الضغط. هذه الطريقة تلمع للسوائل أو المواد الصلبة السميكة. يركز على السطح.
انعكاس منتشر (DRIFTS) و انعكاس مرئي
هذه الطرق توسع فحوصات الأشعة تحت الحمراء إلى المساحيق أو العينات الخام. DRIFTS يلتقط الضوء المنتشر من المساحيق الدقيقة. التحقق من انعكاس المرآة الأسطح اللامعة. كلاهما يضيفان خيارات لأشكال العينات.
اكتساب البيانات والتفسير الطيفي
تحويل التداخلات الخام إلى طيف واضح يحتاج إلى معالجة رياضية قوية. كما يتطلب معرفة الأنماط الطيفية بشكل جيد.
معالجة الإشارات وخوارزميات تحويل فوريه
تستخدم أجهزة قياس الطيف FTIR تحويل فورييه لتغيير التداخلات إلى طيف طبيعي. خطوات المعالجة الرئيسية هي هذه. التسمية: يسهل التداخل لقطع الفصوص الجانبية الطيفية. التعبئة الصفرية: تعزز الدقة الرقمية عن طريق إضافة نقاط البيانات. تصحيح المرحلة: إنه يحافظ على القمم الطيفية على اليمين. هذه الخطوات ترفع الدقة، وقوة الوضوح، وجودة البيانات. تعيين ذروة وتحديد المجموعة الوظيفية
كل نطاق امتصاص يربط ببعض التحولات الاهتزازية المرتبطة بالروابط الكيميائية.
على سبيل المثال:
| المجموعة الوظيفية | نطاق امتصاص الأشعة تحت الحمراء النموذجية |
|---|---|
| O-H (الكحوليات) | 3200-3550 سم ⁻¹ |
| C = O (الكربونيل) | 1650-1750 سم ⁻¹ |
| N-H (الأمينات) | 3300-3500 سم ⁻¹ |
تساعد المكتبات الطيفية على تطابق العناصر المعروفة للكشف عن المركبات. مع الطيف الفريد من الأشعة تحت الحمراء من المواد، يمكنك إجراء فحوصات نوعية وكمية عن طريق الطيف الأشعة تحت الحمراء.
تحسين دقة التوصيف الجزيئي بتكنولوجيا FTIR
اليوم’ تعطي أدوات FTIR دقة عالية بفضل الأفكار الجديدة في البصريات والإلكترونيات والبرمجيات.
الدقة والحساسية وتحسين الإشارة إلى الضوضاء
الدقة البصرية تشكل مدى وجودك في رؤية القمم قريبة من بعضها البعض. مسائل عالية الدقة لعينات مختلطة أو تغييرات صغيرة في الهيكل. طرق مثل قياس متوسط عدة مسحات أو استخدام أجهزة الكشف المبردة تقلل من الضوضاء. وهذا يجعل الإشارات أكثر وضوحا.
قدرات التحليل الكمي لنظم FTIR
FTIR يتجاوز مجرد رصد الأشياء. باستخدام نماذج المعايرة من قانون بير لامبرت أو أساليب الإحصاءات مثل الانحدار الجزئي لأقل المربعات (PLS) ، يمكنك الحصول على فحوصات كمية دقيقة. هذا يعمل حتى في إعدادات مختلطة. أجل مع نماذج المعايرة القائمة على قانون بير لامبرت أو الأساليب المتعددة المتغيرات مثل الانحدار PLS ، يمكن لمقاييس الطيف تحت الحمراء قياس تركيزات بعض المركبات في الخليطات بدقة.
تطبيقات عبر مجالات علمية متنوعة
وقد جعلت مرونة مقاييس الطيف تحت الحمراء حيوية في العديد من المجالات العلمية.
تحليل المركبات العضوية وغير العضوية
يساعد الطيف بالأشعة تحت الحمراء على تحديد المجموعات الوظيفية في البوليمرات الصناعية للأدوية والمواد الكيميائية الزراعية وغيرها. كما يجد اهتزازات الروابط المعدنية في الإعدادات غير العضوية للتحقق من الهيكل. الطيفية هي تقنية تحليلية محددة تستخدم في تحديد هيكل المركبات العضوية.
المراقبة في الوقت الحقيقي في العمليات الصناعية
في المصانع، تتناسب أدوات الأشعة تحت الحمراء مع إعدادات تكنولوجيا تحليل العمليات (PAT) للتحقق من الجودة. تستخدم شركات النفط الطيفية بالأشعة تحت الحمراء وطيفية رامان لمراقبة جودة المنتج عبر الإنترنت. تسمح أجهزة استشعار FTIR الداخلية بفحص المكياج في الوقت الحقيقي أثناء التصنيع.
التحقيقات البيئية والشرعية
يساعد الطيف بالأشعة تحت الحمراء الكثير في السلامة البيئية والعمل الشرعي. وقد استخدم الطيف بالأشعة تحت الحمراء في عدة مجالات من علوم الطب الشرعي. يكتشف الملوثات في الهواء أو المياه أو التربة. كما يتحقق من الأدلة مثل الألياف أو اللاصقات أو الحبر باستخدام أدوات أخذ العينات الصغيرة.
PERSEE: مصنع موثوق به لمقاييس الطيف تحت الحمراء
للتقدم العلمي، الأدوات الصلبة هي المفتاح. برسي أصبح اسمًا رائعًا في جميع أنحاء العالم في صنع أجهزة تحليلية متقدمة.
نظرة عامة على الخبرة التكنولوجية لـ PERSEE
PERSEE هو طازج شركة التكنولوجيا العالية بدأت في عام 1991. يجمع بين R & amp; د ، صنع ، والمبيعات تحت قواعد الجودة الصارمة مثل شهادات ISO9001 و CE. أكثر من 30٪ من موظفيها يعملون في R & amp; D. لذلك، يجلب PERSEE إجابات جديدة في مجالات مثل التعليم ودراسات الأدوية والزراعة والفحوصات النفطية الكيميائية والمراقبة البيئية.
المنتجات الرئيسية في محفظة الطيف تحت الحمراء
ميزات وفوائد سلسلة FTIR8000
FTIR8000 توفر أدوات السلسلة دقة قوية على نطاق طيفي واسع. هذه الوحدات المكتبية تناسب العمل المختبري اليومي حيث تتطلب فحوصات الجزيئات الدقيقة.
أبرز أنظمة FTIR المحمولة M7
M7 Single Quadrupole GC-MS هو الجيل الجديد من مقياس الطيف الكتلي عالي الأداء الذي صممته شركة Persee ، والتي تملك وحدها حقوق الملكية الفكرية. البناء الصغير يحافظ على قوة تحليل قوية. وهذا يجعلها جيدة للعمل الميداني والبحوث الصارمة. يمكن استخدام M7 MS على نطاق واسع في سلامة الأغذية وحماية البيئة والصناعة الكيميائية للمواد وعلوم الحياة والبحوث الطبية والتحقيقات الجنائية والعديد من المجالات الأخرى. لديها أجزاء خاصة مثل مصادر EI مزدوجة الخيوط ومضخات جزيئية توربو عالية الكفاءة من ألمانيا ’ s فايفر الفراغ للعمل الصلب.
دور مقاييس الطيف تحت الحمراء في التحليل الجزيئي
تبقى أجهزة قياس الطيف تحت الحمراء أدوات لا بد منها للعلماء الذين يريدون رؤى جزيئية عميقة. من خلال أجزاء بصرية ذكية مثل مقاييس التداخل والكاشفات الحادة مثل MCTs أو بلورات DTGS. بالإضافة إلى ذلك ، طرق أخذ العينات المتنوعة بما في ذلك ATR و DRIFTS. تسمح أدوات الأشعة تحت الحمراء الحديثة بالكشف النوعي الكامل والفحص الكمي القوي. تكنولوجيا FTIR تعزز الدقة والثقة في الإعدادات الصعبة.
أسئلة متكررة
Q1.What هو الفرق بين الطيف الأشعة تحت الحمراء المنتشرة و FTIR؟
A1: يستخدم الأشعة تحت الحمراء المنتشرة جهازًا أحادي الكروم لمسح الأطوال الموجية الفردية بالتسلسل ، في حين يجمع FTIR جميع الأطوال الموجية في وقت واحد باستخدام مقياس التداخل. يوفر FTIR جمع بيانات أسرع ، ونسبة إشارة إلى ضوضاء أعلى ، ودقة طيفية أفضل.
Q2. هل يمكن استخدام مقاييس الطيف تحت الحمراء للتحليل الكمي؟
A2: نعم. باستخدام نماذج المعايرة القائمة على قانون بير لامبرت أو الأساليب المتعددة المتغيرات مثل الانحدار PLS ، يمكن لمقاييس الطيف تحت الحمراء قياس تركيزات مركبات محددة بدقة داخل الخليطات.
Q3. كيف تحسن أخذ العينات ATR من قابلية الاستخدام في الطيف تحت الحمراء؟
A3: ATR يبسط إعداد العينات عن طريق السماح بالقياس المباشر دون تخفيف أو تشكيل الكريات. وهو مفيد بشكل خاص للمواد الصلبة أو السوائل اللزجة بسبب عمق اختراقها الأدنى في سطح العينة.
