多形体中近红外光谱技术鉴定检测方案(近红外光谱仪)

BRIMROSE 美国 BRIMROSE 公司中国总代理/济南金宏实实业有限公司技术文件 使用 AOTF-NIR近红外光谱技术对多形体的鉴定 . 简介 声光可调谐滤光器的工作原理是建立在声波在各向异性介质中传播使光发生衍射这一原理上的。该装置是由压电换能器固定到双折射晶体上形成的。当换能器被应用的射频信号激发时，晶体中就会产生声波。传播中的声波会产生折射率的周期性调制，从而产生了一个移动相位光栅在适当条件下衍射入射光束部分。对于一个固定的声频来说，光频的-J一个窄带满足了相匹配条件并且被累加衍射。射频信号的频率改变，光的带通中心相应改变，以维持相匹配条件。 Web： http：//www.brimrose.com 光谱的近红外范围从800纳米到2500纳米延伸。这个区域最突出的吸收谱带归因于中红外区域的的基频振动的泛频和合频。是基态到第二激发态或第三激发态的能级跃迁。因为较高能级跃迁连续产生的概率较小，每个泛频的强度连续连续减弱。由于跃迁的第二或第三激发态所需的能量近似于第一能级跃迁所需能量的二倍或三倍，吸收谱带产生在基频波长的一半和三分之一处。除简单的泛频外，也产生合频。这些通常包括延伸加上一个或多个振动方式的伸缩。大量不同 合频是可能的，因而近红外区域复杂，有许多谱带彼此部分叠加。 现在， NIRS 被用作定量工具，它依赖化学计量学来发展校正组成的参照分析和近红外光谱的分析的关联。近红外数据的数学处理包括多元线形回归法(MLR)、主成分分析法(PCA)、主成分回归法(PCR)、偏最小二乘法(PLS)和识别分析。所有这些运算法则可以单独或联合使用来得到有价值组成的定性描述和定量预测。 Il。方法 被分为 A、B、C三类的假多形体样品放置在小玻璃瓶内。由于所需样品原料数量很少，所以只通过桌面上分装小玻璃瓶少量药末。然后把小瓶放在光谱仪的旁边，确保药末能够被 Luminar 小型自由空间近红外光谱仪的 NIR 光束扫描到。漫反射光线是以45度的角度被收集到光谱仪中的，这样就消除了镜面反射的影响。光谱数据在1100nm 到 2000nm 范围内被搜集起来。初步测试说明光谱图不包含超出2000nm的光谱重要特征。每次扫描过程中这个区域被扫描100次，再把扫描结果平均，从而产生一个光谱。除这些样品外，真多形体的2种样品定为P2 和P5，通过瓶子底部进行扫描。三种长期储藏且相对湿度水平不同的物质样品也被扫描。检测的目的是验证样品的光谱是否各不相同。 III. 结果 1. A、B、C三种条件下的假多形体 图2 三种假多形体的吸收光谱图 美国 BRIMROSE公司中国总代理及技术支持中心 http：//www.ihlaotf.com 在水合上，样品C有个个量，这是为什么在1950nm区域内有波峰的原因，也是在1450nm 附近的曲线有所变化的原因，还是这次在1180nm 和1500nm出的波峰不清晰的原因。吸收光谱图被处理成二阶微分来更好地评估样品之间的不同。 图3 三种条件下的二阶微分光谱图 在吸收光谱图中有相当多的可以识别的波峰，它们在二阶微分光谱中更加容易辨认。可以看到，许多波峰依赖于水合的增加。为了证明水分对波峰的影响，下面从图4到图6显示了这些波峰的放大图。 美国BRIMROSE 公司中国总代理及技术支持中心 图4 二阶微分光谱图在1150nm-1250nm 范围内的放大图注意从A转换到C的新产生的影响 图5二阶微分光谱图在1450nm-1563nm 范围内的放大图 图6二阶微分光谱图在1850nm-1970nm范围内的放大图注意在1942nm O-H 水带处的大的影响。 如上面所说，这样水分的出现与吸收波峰密切联系就好解释了。但是，，当水分含量增加时，在1180nm到1501nm范围内波峰的出现就需要一些其他的解释了，这次测验是解释不了的。光谱图中随湿度变化的意义非常大，因为它可以监 济南金宏利实业有限公司 测一种特定的多形体产品，并且，如果在过程处理中检测到一些不愿意看到的结果时，可以用于发出警报。 2. 真多形体 图7 多形体P2和P5吸收光谱 在 1950nm 附近再次出现了一个大的吸收波峰， P5多形体在1450nm 处有一个更高的吸收值，下面的3个图显示了二阶微分光谱，2个水分吸收区的放大图。 美国BRIMROSE 公司中国代代理及技术支持中心 http：//www.jhlaotf.com 图8 多形体 P2 和P5的二阶微分光谱图。注意在 1928nm 处的大的波峰。 图9从1350nm 到1550nm的二阶微分光谱的放大图 图10 从1820nm 到1970nm范围内的放大图 3. 不同湿度条件下的储存物质 http：//www.jhlaotf.com 图11.储存在不同相对湿度条件下的白色物质的吸收光谱图 非常明显，以15%和43%的相对湿度储存的样品之间尽管有一点小小的差异，但差别并不大。为了估量一下这种差异而不是未把样品放在分析仪前面的准确位置的检测结果是否重要，很有必要建立一个特殊的淘汰设置。这种设置将为样品提供一个精确的位置。从同一种样品在定位、移动、重新定位三种状态提取光谱。另外，在同样的外部条件下，同样的原料中至少5种样品中搜集光谱是很有必要的。如果瞬间变化在每组的常规可变性范围内，或者实现了样品的真正分离，那么这种结果是可靠的。吸收光谱被处理成一阶、二阶微分更利于评估其差异。 图12在不同的相对湿度条件下白色物质的一阶微分光谱图。相对湿度是52%时的光谱是不同的。 http：//www.jhlaotf.com 图13 1850nm 到 2070nm 范围内的放大图。在15%和43%的相对湿度时，如果不是为了单纯的测重现性的话，差异就太小而不可靠了。 图14 1350nm 到1550nm 区域内的二阶微分放大图 二阶微分光谱图也显示了15%和43%相对湿度的之间的瞬间差异，但是没有一个更严格的检测过程，这么小的差异也是不可靠的。 IV. 结论 1. 如果包含已知混合物的样品用来建校准模型，对A、B、C三种类型的假多形体的定量检测是可能的。校准模型性能更强大，从大量的样品中搜集 济南金宏利实业有限公司 光谱是很有必要的，样品要能够代表足够的品种，并且加工参数是除去在颗粒大小，形态等方面的变量后的值。 2. 如果有典型的样品组作为校准标准，在多形体 P5中定量检测一种真多形体P2的存在是绝对切实可行的。 3. 当相对湿度达到一个特定的水平时，使处在不同相对湿度的一些白色物质达到均衡的影响是可以观察到的。 济南金宏利实业有限公司地址：中国.济南.洪楼西路智慧大厦电话：真： mail：jinhonglisohu.com