关于FTIR(傅里叶红外光谱仪),相信很多朋友都是知道的。作为第三代红外光谱仪技术,FTIR可以快速、准确的进行多组分的定量和定性分析,被看作是医药、食品、农业和化工等领域中实现质量控制的理想工具。
不过这样的一个高精尖仪器,却也有着跟小编同样的一个烦恼,那就是“身材”。作为一个“精贵的月半月半子”,“便携化、小型化、低成本化”成为越来越多用户向它的喊话。
但是吧,“减肥”这件事儿也不是那么好做的。体积的缩小,往往会带来入射光量和光能量损失的问题,许多FTIR产品也是在牺牲了灵敏度、信噪比等性能下实现的小型化。想解决这个问题,内部元件、光路的创新性设计,以及提高工艺水平都是关键。
不过,就在去年,滨松上市了一只仅仅只有拳头大小的FTIR引擎(也就是模块),迈克尔逊光谱干涉仪和控制电路统统内置其中。介绍中提到:产品实现了在1.1-2.5 μm区域超高的灵敏度,并拥有高信噪比表现(10000:1),以及高光谱重现性。可内置于便携式FTIR仪器中,实现整机小型化的同时,也可保证高性能的实现。
不过,光看纸面参数,不看实际应用中的表现,是不能真正说明问题的。于是,响指一打,三个实测案例,安排!滨松FTIR引擎,到底是FTIR的“微型化之光”,还仅仅只是光说不能练的概念?让我们在实测中一探究竟吧!
这是一组使用滨松FTIR引擎C15511-01做的液体样品的透射测试,来自滨松中央研究所。主要希望以此看看C15511-01的灵敏度、信噪比在实际应用中的表现。
实验选取了高、中、低三组共18个不同浓度的硝酸根(NO3-)水溶液样品,采用常见的卤素灯,在0.1 mm光程的石英比色皿中进行测试。样品具体情况如下:
3浓度 x 6样品 =18样品
(1) 高浓度
(NO3-: 0, 2, 4, 6,8, 10%)
(2) 中等浓度
(NO3-: 0, 0.2, 0.4,0.6, 0.8, 1%)
(3) 低浓度
(NO3-: 0, 0.02,0.04, 0.06, 0.08, 0.1%)
测试装置如下图示意:
实验得到以下测试结果:
可以看到,高浓度和中等浓度样品的测试结果中,在2000 nm光谱带吸光度很高,而2200 nm光谱带吸光度很低,存在明显的吸收高峰,能够比较容易地获得较高精度的定量效果。
而低浓度的情况下,没有明显的吸收高峰,需要使用整个波长范围内的数据来获得校准曲线。而C15511-01即使在低浓度的情况下,也可以获得基本正确的定量效果,信噪比表现是较为优秀的。
案例二:家电中阻燃剂的检测(反射)
这是一组使用滨松FTIR引擎C15511-01做的家电中阻燃剂检测的实验,来自日本近畿大学的河济博文教授的课题组。再次以一个反射实验的角度,去看看C15511-01的灵敏度、信噪比的表现。
使用FTIR对一些家电中的塑料部件进行的检测,2000~2500 nm中的一些光谱差异可以让我们区分这些塑料部件中使用的阻燃剂。实验中抽测了3种样品:
(1) PP + TBBA (20%) + Sb2O3 (10%)
(2) PP + DBDE (20%) + Sb2O3 (10%)
(3) PP + Talc (50%)
从抽测的三种样品的光谱曲线中可以看到(上图),TBBA和滑石都有各自的特征吸收峰。对比之下也,则可以把含有DBDE成分的样品区分出来。
更进一步来看,我们甚至可以通过TBBA的吸收特征,来实现定量检测。这可能会在一些高精度的塑料检测中有所应用。以下我们也可以看到抽测了另外3种含有不同浓度TBBA样品的数据。
(4) PP + TBBA (5%) + Sb2O3 (25%)
(5) PP + TBBA (10%) + Sb2O3 (5%)
(6) PP + TBBA (20%) + Sb2O3 (10%)
案例三:连续测试中的光谱重现性情况
最后一组,是滨松官方公布的实测数据,主要呈现了FTIR引擎C15511-01在连续测试中的光谱重现性情况。
可以看到,虽然光谱仪内部的温度需要工作1个小时后才能达到稳定,但是2000 nm处的吸光度在参比测试的情况下从一开始就表现得十分稳定,以此也足以展现模块具备的良好重现性。
从上面的实测来看,这款拳头大小的FTIR引擎确实还是有点儿东西的。如果想进一步了解更多该产品的实测案例,可点击相关产品,可查看更多案例资料。
接下来,也让我们共同期待,这个小小的FTIR引擎,可以为FTIR便携化、小型化带来大大的进展吧!
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