分光鏡学は現代の分析化学において非常に重要です。科学者は、電磁放射線にどのように反応するかを見て、どのような材料があり、どのくらい含まれているかを知ることができます。スペクトロスコピーを完全に変えた数学ツールのうち、フリエ変換（FT）は本当の基石です。それ’FTIRスペクトロスコピー,NMR,または他の方法で使用されるフリエ変換は,未加工時間ベースのデータを有用な周波数ベースのチャートに変更することができます.この記事では,フリエ変換がスペクトロスコピー技術をどのように改善するかについて説明し,PERSEEのような企業がこの技術を機器でどのように使用しているかを示しています.
スペクトロスコピーにおけるフリエ変換の基礎
さまざまなスペクトロスコピー方法に影響を与えるためには、まずフリエ変換がどのように機能するかを知る必要があります。
フリエ変換の数学的基礎
フリエ変換は数学のツールです。複雑な信号を構成するすべてのシンプルな正弦波に分解しますスペクトロスコピーでは、これは時間や空間形式から信号を周波数形式に変えるのに役立ちます。この新しいフォーマットは、スペクトラル情報を取得し、理解するのがはるかに簡単になります。
フリエ変換が時間領域を周波数領域データに変換する方法
スペクトロスコピーを行うとき、初期データは通常、時間とともに変化する信号または類似の次元（FTIRの鏡の位置のように）です。この信号はタイムドメイン信号またはインターフェログラムと呼ばれます。それ’s すべての異なる周波数の部品の混乱なミックス、それは’自分で読むのは難しい。フリエ変換は、これらの信号を処理して周波数領域スペクトルを作成します。これらのチャートは,特定の分子振動や変化と一致する吸収ピークを明確に示しています.
スペクトロスコピー分析におけるフリエ変換の利点
FTをスペクトロスコピーで使用することは、いくつかの大きな利点があります。
まず、すべての波長を同時に検出することができます。これをMultiplex Advantageと呼ぶ。
また、より強く、より敏感な結果をもたらします。
What’さらに、信号を平均することによって信号-ノイズ比を改善します。
これらの特徴は、正確な化学分析のために非常に重要です。FTベースの機械は 研究や産業の両方に不可欠です
FTIRスペクトロスコピーにおけるフリエ変換の適用
フリエ変換赤外線（FTIR）スペクトロスコピーは、分析化学におけるFTの非常に人気のある用途です。それは効率的で正確な両方だからです。
FTIR（フリエ変換赤外線）スペクトロスコピーの背後の原理
FTIRスペクトロスコピーは,サンプルが異なる波長でどれだけ赤外線を吸収するかをチェックします.しかし、それは’tは一度に1波長をスキャンします。代わりに、干渉計と呼ばれる装置は、すべての波長を一度に処理します。このプロセスは、インターフェログラムを作成します。これは動く鏡に依存する信号です’位置は、それ’基本的には時間ベースの信号です。フリエ変換は、このインターフェログラムを適切なIRスペクトルに変更します。
Interferometry と Michelson Interferometer の役割
FTIRの主要な部分は、Michelson Interferometerです。鏡を使ってIR光束を2つの異なるパスに分割します。これらのビームが再び一緒に来ると、パスの長さの違いに依存する干渉パターンを作成します。このパターンは、すべての波長のすべてのスペクトラル情報を保持します。
FTIRでフリエ変換を使用する利点
FTを使用することで、FTIRのパフォーマンスはいくつかの方法ではるかに良くなります。
- 改善された信号-ノイズ比: FTIRマシンは,多くのスキャンを迅速に平均できます.これは信号を増やします’背景背景背景背景背背景背背背景背背背景背背背景背背景背背景背背景背背景背背景背背背景背背背景背背これは、低低低低低低低低低低低低低低低低低低低低低これこれこれは、低低低低低低低低低低低低低低低低低低低低
- 迅速なデータ取得: FTIRシステムは,一つずつではなく,すべての周波数を同時に収集します.そのため、わずか数秒で完全なスペクトルを得ることができます。
- 高分辨率スペクトラル: フリエ分析は,小さな光学セットアップでも高分辨率スペクトラル結果を生成します.これは、非常に近い吸収帯を区別するのに最適です。
NMRスペクトロスコピーにおけるフリエ変換
FTIRは分子振動を見ている一方、核磁共振（NMR）スペクトロスコピーは磁場を使用して原子環境をチェックします。これはFTが大きな助けになる別の分野です。
核磁共振（NMR）スペクトロスコピー
NMRは、スピンを持つ核（水素-1のように）が強い磁場内の無線周波パルスにどのように反応するかを分析します。これらの反応は、分子’についてのヒントを与えています。構造、動き、他のものとどのように相互作用するか。
タイムドメイン信号収集と自由誘導衰退（FID）の役割
RFパルスを受けた後、核はRFのRFパルスを受けて衰退する振動を放出します。これはFree Induction Decay（FID）と呼ばれています。このFIDは時間域信号であり、分子内の異なる化学環境に関する周波数情報を含んでいます。
フリエ変換を使用して周波数域への変換
フリエ変換を適用すると、このFIDデータを周波数領域スペクトルに変換します。これらのスペクトルは、異なる原子環境の特徴的なラベルである化学的シフトを与えています。また、結合定数を与え、近くの核間の相互作用について教えてくれます。
化学シフト識別およびカップリング常数識別
化学的シフトは、分子内の機能群や結合の配置を識別するのに役立ちます。しかし、結合定数は、結合角や原子がどのようにつながっているかのような構造情報を提供します。これは有機分子構造を確認するのに基本的です。
フリエ変換の他のスペクトロスコピー技術における広範な適用
FTIRとNMRのみ以外に、フリエ変換のパワーは他のいくつかの高度な分光学ツールでも使用されています。
ラマン分光鏡の使用
ラマンスペクトロスコピーは、IRのように吸収された光ではなく散射した光を見ることによって振動モードを研究します。
FT-ラマンによる感度と解像度の向上: FT-ラマン機器は,FTIRと同様の干渉計法を使用してラマン感度を高めます.これは特に荧光サンプルやラマン光を弱く散射するもので作業するときに便利です。
質量分光計の応用
質量スペクトロメトリは,質量電荷比を使用して化合物を識別します.FTのような先進的な信号処理方法からもブーストを得ます。
フリエ分析による信号処理とピーク解像度: オービトラップのような儀器は,時間ベースのイオン振動に依存しています.これらはFFTを使用して非常に精密な質量スペクトルに変換されます。この技術は、スキャン時間を劇的に長くすることなく、解像度を大幅に改善します。
光学一致断片図およびその他のイメージング技術における使用
Optical Coherence Tomography（OCT）などのイメージング方法もフリエ分析を使用しています。干渉計データから深度解像度の画像を作成するために使用しています。これは、通常のスペクトロスコピーの外でさえ、どれほど多用途であるかを示しています。
フリエ変換ベーススペクトロスコピーの伝統的な方法に対する利点
古い分散法は、一度に1波長をスキャンします。対照的に、FTベースの方法は驚くべき利点を提供します。
- 同時多波長検出: 複数プレックスの利点により,これらのシステムはすべてのスペクトラルデータを一度にキャプチャすることができます.これにより,スキャン時間を大幅に短縮し,サンプルから次のサンプルへの結果の信頼性を向上させます.
- より高いスループットと効率:FTベースのシステムは,精度を犠牲にすることなく,非常に迅速に測定することができます.これは,ほとんどの実践的な作業で迅速な結果を必要とする忙しい研究室に最適です.
- 精度と再現性の向上:FTベースの儀器は,スキャンシステムより少ない移動部品を持ち,ノノノイズをフィルターアウトするのに優れています.その結果、何度も一致した結果を得ます。これは、規制を遵守し、品質管理にとって非常に重要です。
PERSEE：分析機器のメーカー
信頼性の高いスペクトロスコピー機器を探している研究室では、 忍耐 フリエトランスフォーム技術で作られた器具を提供するメーカーです。
会社の背景とグローバルプレゼンス
PERSEEは30年以上の経験を持ち,アジア太平洋,ヨーロッパ,アフリカ,南米,北米,中東を含む世界中の顧客にサービスを提供しています.会社は革新的で高品質な製品で国際的に知られています 顧客のニーズに合わせて作られました.
FTIR8000およびFTIR8100シリーズを含む主要な製品ライン
主な製品―― FTIR8000シリーズ そして、新しい FTIR8100シリーズ―高性能赤外線スペクトロスコピーソリューションです。研究プロジェクトと日常分析のために設計された高度な干渉計とソフトウェアが付属しています.
イノベーション,品質,顧客サポートへのコミットメント
PERSEEは優れた製造に専念しています。また、同社はまたR＆ampに投資を続けています。D. これにより、AIによる診断やクラウドに接続されたワークフローなどの次世代機能が製品の標準になることができます。
概要とキーテークアウト
フリエ変換は現在、分析化学の多くの分野で必須のツールです。それ’FTIRスペクトロスコピーによる振動研究からNMRによる構造の判断まで使用され,OCTのようなイメージング技術にさえ拡大されます.複雑な信号を効率的に変換する能力は,古い方法よりもより高い解像度でより迅速なデータ収集につながります.PERSEEのような企業は,柔軟な儀器プラットフォームに構築することによってこのパワーを利用しています.これらはフィールドでの正確なテストとトップレベルの学術研究の両方のために作られています。
よくある質問:
Q1:なぜFTIRは伝統的な分散IRよりもよいのでしょうか。
A: モノクロメーターやグリッドで各波長を個別にスキャンする伝統的なIRと比較して,FTIRはインターフェロメーターを使用してすべての波長を一度にキャプチャします.非常に速いスキャンを生成し,マルチプレックスの利点,より高い解像度のために信号-ノイズ比が良くなります.それは’小量のサンプルまたは弱い吸収物を分析するためにも素晴らしい。
Q2: フリエ変換は赤外線分光鏡の外で適用できますか？
A: はい!それ’FTIRシステムの重要な部分ですが、フリエ変換はNMRスペクトロスコピー（FID信号の分析のため）とラマンスペクトロスコピー（FT-ラマンセットアップでは）でも大きな役割を果たしています。あなた’また、質量スペクトロメトリー（Orbitrapsのように）および光学的凝聚力断層画像画像でも見つけることができます。より広く、it’時間と周波数の間の信号の変化により、データの読みやすくなり、科学機器の解像度を向上させることができます。
Q3: PERSEEのFTIR機器は産業用アプリケーションに適していますか？
A：間違いなく。PERSEEのFTIR8000/8100シリーズは、大学の研究室だけでなく、厳しい条件で強力なパフォーマンスを必要とする産業場所にも用意されています。ソフトウェアは使いやすく 規制遵守のためのワークフローをサポートしています同時に,耐久性の高いハードウェアは,薬品QC研究室や石化工場で一般的なノンストップ使用中でも,器具が長期的に安定していることを確保します.
