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从原理看优势:近红外光谱测定液体样品

瑞士万通中国 2020-04-02 09:14:48 709  浏览
  •        之前我们为大家介绍了近红外光谱技术广泛的应用领域,以及近红外光谱测定固定样品的原理和其无需样品制备、整个分析过程不到一分钟的显著优势。本期除了总结近红外光谱技术的优势,以及介绍其如何测定液体样品外,还会告诉大家它是如何定量的。

    近红外光谱技术的优势

           √  快速  不到一分钟即可得到结果

           √  省时  无需样品制备,固体和液体样品可直接测定

           √  经济  检测成本低,无需化学试剂或溶剂

           √  环保  无需化学试剂、溶剂,无废物产生

           √  无损  特别是珍贵样品,分析后不会影响其使用

           √  简单  没有经验的使用者也可很快上手

    透反射测定液体样品原理

           这种测量方法是透射和反射的结合。在样品后面放置一个反射镜,用来将未被样品吸收的近红外光线反射回检测器。这种方法适合测量液体和胶体样品。

    透射测定液体样品原理

           在这种情况下,样品被放置在近红外光源和检测器之间。近红外光线透过样品,任何未被吸收的近红外能量继续进入检测器。该方法适合测量透明溶液或悬浮液。

    液体样品的测量

           如图所示,使用近红外光谱分析仪进行液体分析时,须将小瓶或比色皿放入仪器的样品仓中。按下开始键后,样品仓会自动收回,45秒后即可得到结果。在这种情况下,近红外辐射通过待测溶液后到达检测器。

    如何定量

           由于在测量前需要先建立一个预测模型,所以近红外光谱法是一种间接分析技术。我们可以和GX液相色谱仪做一个比对。如果你想用GX液相色谱仪对一个物质定性或定量,你需要先配制该物质的标准溶液并通过测定他们建立一个校准曲线。

           这与近红外光谱法很相似:首先,你需要通过测量已知浓度或从基准方法(如滴定法)收集到的已知参数值来获得一些光谱。然后使用化学计量软件,如Metrohm Vision软件,根据这些光谱建立预测模型。

           我们将在以后的系列推文里向大家更详细地阐述如何创建预测模型,并从原理上阐述近红外光谱法与红外光谱法的区别,敬请期待!


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从原理看优势:近红外光谱测定液体样品

       之前我们为大家介绍了近红外光谱技术广泛的应用领域,以及近红外光谱测定固定样品的原理和其无需样品制备、整个分析过程不到一分钟的显著优势。本期除了总结近红外光谱技术的优势,以及介绍其如何测定液体样品外,还会告诉大家它是如何定量的。

近红外光谱技术的优势

       √  快速  不到一分钟即可得到结果

       √  省时  无需样品制备,固体和液体样品可直接测定

       √  经济  检测成本低,无需化学试剂或溶剂

       √  环保  无需化学试剂、溶剂,无废物产生

       √  无损  特别是珍贵样品,分析后不会影响其使用

       √  简单  没有经验的使用者也可很快上手

透反射测定液体样品原理

       这种测量方法是透射和反射的结合。在样品后面放置一个反射镜,用来将未被样品吸收的近红外光线反射回检测器。这种方法适合测量液体和胶体样品。

透射测定液体样品原理

       在这种情况下,样品被放置在近红外光源和检测器之间。近红外光线透过样品,任何未被吸收的近红外能量继续进入检测器。该方法适合测量透明溶液或悬浮液。

液体样品的测量

       如图所示,使用近红外光谱分析仪进行液体分析时,须将小瓶或比色皿放入仪器的样品仓中。按下开始键后,样品仓会自动收回,45秒后即可得到结果。在这种情况下,近红外辐射通过待测溶液后到达检测器。

如何定量

       由于在测量前需要先建立一个预测模型,所以近红外光谱法是一种间接分析技术。我们可以和GX液相色谱仪做一个比对。如果你想用GX液相色谱仪对一个物质定性或定量,你需要先配制该物质的标准溶液并通过测定他们建立一个校准曲线。

       这与近红外光谱法很相似:首先,你需要通过测量已知浓度或从基准方法(如滴定法)收集到的已知参数值来获得一些光谱。然后使用化学计量软件,如Metrohm Vision软件,根据这些光谱建立预测模型。

       我们将在以后的系列推文里向大家更详细地阐述如何创建预测模型,并从原理上阐述近红外光谱法与红外光谱法的区别,敬请期待!


2020-04-02 09:14:48 709 0
从原理看优势:NIR VS IR

       在之前的文章中,我们介绍了近红外光谱技术的原理。那么,近红外光谱和红外光谱的区别在哪里呢?

       在本期文章中,我们将通过对比这两种技术,使您了解为什么近红外光谱技术比红外光谱技术更适合应对实验室和生产过程分析中所遇到的挑战。


什么是光谱?


       光谱是指光线与物质发生的相互作用。众所周知,光线一定会对物质产生影响,特别是在没有防护的状态下长时间暴露在外面。好比如果我们长时间暴露在太阳下,就会被晒伤。

       波长是光线的特有属性,它与能量成反比。因此,波长越短,能量越大。如下图所示电磁光谱,你可以看到近红外光谱的区域位于可见光区域(相对较高高能量)和红外光谱区域(相对较低能量)之间。

       红外光谱和近红外光谱区域(800-2500nm)发出的光会引起分子特定部分(被称为官能团)的振动。因此,红外和近红外属于振动光谱。下图展示了在近红外光谱区域较活跃的官能团和分子。许多化学和生物产品展现了独特的吸收能力,可用来进行定性和定量分析。

       引起红外光谱或近红外光谱的振动差异的原因是由于近红外光谱波长区域的能量高于红外光谱区域。

       发生在红外区域的振动被归类为基频的变化——意味着从基态到激发态的转变。另一方面,近红外区域的振动是组合谱带(两种振动的激发相结合)或谐波。谐波是指从基态到高于diyi激发态的振动(如下图所示)。这些组合谱带和谐波比基频振动的发生概率低,因此近红外区域的峰强度低于红外区域的峰强度。

       如果用爬楼梯来类比可能更好理解。大多数人每次只爬一级台阶,但是有时人因为着急会一次爬两级或三级台阶。这就类似红外光谱和近红外光谱:一次爬一级台阶(红外光谱——基频振动)比一次爬两级或更多级台阶(近红外光谱——谐波)更普遍。近红外区域的振动的发生概率比红外区域的低,因此强度也低。


近红外光谱相较于红外光谱的优势是?


01 近红外光谱带的强度更低,检测器饱和更少

       对于固体样品,可以直接装入适合近红外光谱分析的小瓶进行检测。但是如果使用红外光谱分析,您需要制作溴化钾压片或者小心翼翼的将固体样品放在衰减全反射比(ATR)窗口,还要在测试完成后对窗口进行全面的清洁。

       对于液体样品,可以装入直径为4mm(或8mm)的一次性小瓶中进行近红外光谱分析,即使是黏性物质也很容易装入。使用红外光谱分析需要非常短的(<0.5 mm)路径长度,所以需要非常昂贵的石英比色皿或流通池,且都不容易装入样品。


02 近红外光谱的光线能量更高,因此对样品的穿透力更强

       这意味着近红外光谱与红外光谱相比,可以提供关于颗粒样品的更多内部信息,而不仅是表面特性。


近红外光谱带来更多可能!


01 近红外光谱技术既可以用来定量,也可以用来定性

       红外光谱技术常被用来探测一个分子中某个官能团的存在。事实上,定量是近红外光谱技术的一大长处。


02 wan能的近红外光谱技术

       近红外光谱技术可用来进行化学物质(如水分、API含量)的定量,测定化学参数(如羟值、总酸值)或物理参数(如密度、粘度、相对粘度和固有粘度)。


03近红外光谱可与光纤联用

       这意味着通过一个带有长的低色散光纤电缆和坚固的测量头的近红外光谱分析仪,您可以很轻松地将一个方法从实验室直接应用到工艺流程环境中。由于一些物理限制,光纤电缆不能与红外光谱联用。


NIR ≠ IR


      总之,近红外光谱技术不同于红外光谱技术,虽然它们都是振动光谱。就速度而言,近红外光谱技术较红外光谱技术有更多优势,因为它操作简单和无需样品前处理,提供了基体材料的信息和其功能性。近红外光谱技术可以对不同类型的化学和物理参数进行定量,也可应用在工艺流程中。


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近红外光谱分析法的原理
 
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新品发布|DS2500 近红外光谱液体分析仪

为什么您应该选择色散型分光系统

分析浓度低至ppm级别的样品对近红外技术来讲是一个挑战。色散型近红外分光系统得益于其优异的信噪比是测定上述样品的优选方案。


高测量灵敏度

DS2500 系列近红外光谱分析仪是为半峰宽接近30nm的近红外信号而设计的,在400nm~2500nm的波长范围内提供8.75nm的分辨率。


覆盖可见光和近红外波长全谱段

DS2500 系列近红外光谱分析仪覆盖了近红外光谱区和可见光谱区。这意味着不像傅里叶变换系统,DS2500 近红外光谱分析仪可以检测到样品色度的变化,比如由于老化造成的颜色变化。


不到一分钟即可获得结果

用于分光的高精度光栅保证快速的数据采集,结果可以在30秒内获得。且一次测量可同时得到多个参数。


适用于生产现场的抗震和防尘设计

光谱仪的耐用性也是保证分析结果有良好重现性的关键。特别是在生产线上使用,或者在高湿度或高粉尘浓度的环境中使用,光谱仪的耐用性的高低会对分析结果产生很大的影响。DS2500 系列近红外光谱液体分析仪具有IP54认证,这种高度耐用的解决方案保护仪器核心部件免受外界环境影响,甚至是高速振动的环境。


助力常规分析的快速、简单、耐用的理想解决方案

根据待测物的浓度不同,液体样品对近红外光的吸收程度也不相同。另外还可以通过选择不同光程的比色皿或者指管来控制光的吸收。为了保证测量结果的良好重现性,选用固定的容器和光程是至关重要的。


DS2500 近红外光谱液体分析仪为您提供理想的解决方案

- 您可以选择各种光程的比色皿、 流通池和一次性样品瓶来适应不同的样品。

- 智能样品适配器与标准操作规程相结合,有助于防止在日常操作中意外地选择了错误的样品容器而导致分析失败。

- 自动启动功能使日常测量简单方便。甚至不需要按下启动按钮,当DS2500 近红外光谱液体分析仪的盖子关闭时,测量就会自动开始。


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近红外光(NIR)是波长介于780纳米到2500纳米的光波。当光照射在物质上时,物质中含有的氢元素基团X-H(如C-H、N-H、O-H等)能够吸收光波的能量进而产生能态跃迁,而吸收能量(近红外吸光度)与该物质的分子结构和含量有密切关系。因此,近红外光谱既可以用于物质的定性和定质判断,又可以用于有机组分的定量分析。

瑞士万通DS2500 近红外光谱分析仪采用色散型近红外分光系统,信噪比优异,使分析浓度可低至ppm级别。用于分光的高精度光栅保证快速的数据采集,可以在30秒内获得多个参数的结果。自动启动功能使日常测量简单方便。

瑞士万通DS2500 近红外光谱分析仪适用于石油化工、聚合物、多元醇、棕榈油、化学品、制药、个人护理和纸浆造纸等多个行业,且符合GB、ASTM、USP等标准的要求。

有机硅乙烯基分析解决方案

瑞士万通有机硅样品光谱采集以透反射的方式扫描样品,1秒钟内可以扫描32次光谱并取平均。采样光斑直径高达17.25mm,并配以镀金透反射背景附件,确保获得有代表性且高信噪比的光谱信号。我们可以为客户提供乙烯基初始模型,并根据客户样品的实际情况提供定制化的模型开发服务。

燃油快速检测解决方案

瑞士万通基于含氢的分子基团在近红外谱区的倍频或组合频信号产生的吸收光谱,通过偏最小二乘法等化学计量学算法,建立光谱与油料各项指标之间的数学关系,形成了一系列模型数据库,从而快速无损的分析汽油、柴油、航空煤油、石脑油和生物燃油等各类样品。

除以上数据外,我们还可协助用户开发汽油甲醇含量、密度、硫含量等标准曲线,乙醇汽油辛烷值、乙醇含量、有机含氧化合物含量、苯含量、芳烃、烯烃和密度等标准曲线,柴油硫含量、苯含量、芳烃、烯烃、氧含量和甲醇含量等标准曲线,以及所有与近红外相关指标。

PCB行业解决方案

半固化片是由电子玻璃布浸渍环氧树脂并热压而成的。半固化片的性能会直接影响覆铜层压板和多层印刷电路板的质量。“凝胶化时间”是控制半固化片的一项重要技术参数。环氧树脂与玻璃布结合后,其中的有机物质结构在分子层面上对近红外的响应非常明显,其凝胶化时间的长短与近红外光谱吸收具有明显的相关性。

瑞士万通基于几十年的近红外光谱研发经验,为客户提供定制化的“凝胶化时间”初始模型开发,保证样品分析快速、稳定、可靠。

聚合物质量控制解决方案

聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺等聚合物广泛应用于包装行业,纺织行业和注塑件的生产。熔融指数、密度、特性粘度和相对粘度,这些参数通常在实验室使用化学或物理的方式测量,这些方式不仅耗费时间而且需要使用危险化学品、在测量完成后还要对仪器进行清洗。

瑞士万通提供测定聚合物品控参数的完整解决方案。方案所选DS2500近红外光谱分析仪带有基于大量真实样品谱图建立的初始模型。该方案可为聚合物生产商和聚合物加工商提供他们产品的质量参数,同时节省分析时间、降低分析成本。

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棕榈油的主产区位于东南亚,而ZG是其第 一大进口国。棕榈油广泛用于食品加工行业,除此之外还可作为生产肥皂、香波、生物柴油、硬脂酸、甘油等化工产品的生产原料。决定棕榈油产品质量的重要指标包括:碘值IV、水分和游离脂肪酸FFA含量。要分析这些指标需要多种湿化学方法和复杂的样品前处理,而使用近红外方法则不需要复杂的化学分析过程和样品制备。使用近红外仪器也无需具有专业知识的实验人员,而且其分析过程只需要不到一分钟的时间。最令人兴奋的是使用近红外在一次采样后,可以同时给出多个指标的分析结果。

瑞士万通公司为棕榈油加工企业提供一整套快速分析油品多种参数的近红外解决方案。该方案基于大量光谱数据和一整套近红外模型。可以为棕榈油生产加工企业减少日常分析成本,并进一步改善其产品质量。同时,瑞士万通公司可为用户的特殊产品提供定制化的模型升级服务。该服务可以拓展模型的分析范围或者增加新的分析指标。用户可以为其棕榈油产品增加更多的检测指标,如:过氧化值PV、胡萝卜素含量或漂白指数DOBI等。

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