Спектрометр ближнего инфракрасного диапазона
Что такое спектрометр ближнего инфракрасного диапазона?
Спектрометр ближнего инфракрасного диапазона это аналитический прибор, созданный по принципу селективного поглощения инфракрасных лучей газами или жидкостями, который имеет характеристики высокой чувствительности, быстрого времени отклика, широкого аналитического диапазона, хорошей селективности и сильной помехоустойчивости и т. д. Он широко используется в нефтехимической металлургии и других промышленных производствах.
Что такое НИР?
Ближняя инфракрасная спектроскопия (NIR) является одним из самых быстрорастущих и наиболее впечатляющих аналитических методов с 1990-х годов. С дальнейшим применением и развитием методов NIR-анализа он постепенно получил всеобщее признание. В последние годы, с развитием хемометрики, оптического волокна и компьютерных технологий, онлайн БИК-спектроскопия применяется во многих областях, включая сельское хозяйство и животноводство, пищевую, химическую, нефтехимическую, фармацевтическую, табачную и т. д. с удивительной скоростью, предоставляя очень широкое пространство для научных исследований, обучения и управления производственным процессом.
Ближний инфракрасный диапазон (NIR) представляет собой электромагнитную волну между видимым светом (VIS) и средним инфракрасным светом (MIR). Диапазон длин волн NIR-области спектра, определенный ASTM, составляет 780~2526 нм (12820~3959 см-1). БИК-спектры генерируются, когда молекулярные колебания перескакивают с основного состояния на более высокие энергетические уровни из-за нерезонансного характера молекулярных колебаний и фиксируют множественность и ансамблевое поглощение XH (X = C, N, O) колебаний водородосодержащих групп. Расширение NIR Длины волн и интенсивности поглощения разных групп (например, метильного, метиленового, бензольного кольца) или одной и той же группы в разных химических средах существенно различаются. БИК-спектры богаты структурной и композиционной информацией и хорошо подходят для измерения состава и свойств углеводородных органических веществ. Однако в БИК-области интенсивность поглощения слабая, чувствительность относительно низкая, а полосы поглощения широкие и сильно перекрываются. Поэтому полагаться на традиционный метод установления рабочей кривой для количественного анализа очень сложно, однако развитие хемометрики заложило математический фундамент для решения этой задачи. Он работает по принципу, что если состав образца одинаков, то и спектр его одинаков, и наоборот. Если соответствие между спектром и измеряемым параметром установлено (называется аналитической моделью), то искомые данные о параметрах качества могут быть быстро получены путем измерения спектра образца и указанного выше соответствия. Аналитический метод состоит из двух процессов: калибровки и прогнозирования.
В процессе калибровки собирается определенное количество репрезентативных образцов (обычно требуется более 80 образцов). При измерении их спектрограмм измерения производятся с использованием соответствующих стандартных аналитических методов по мере необходимости для получения различных параметров качества образцов, называемых эталонными данными. Спектры обрабатываются хемометрическим методом и сопоставляются с эталонными данными, так что между спектрограммами и их эталонными данными устанавливается взаимно однозначное соответствие, которое обычно называют моделью. Хотя количество образцов, используемых для построения моделей, ограничено, модели, полученные с помощью хемометрической обработки, должны быть в высокой степени обобщаемыми. Методы калибровки, используемые для построения модели, различаются в зависимости от соотношения между спектрами образца и анализируемыми свойствами. Обычно используемые методы включают множественную линейную регрессию, регрессию главных компонентов, частичные наименьшие квадраты, искусственные нейронные сети и топологические методы. Очевидно, что чем шире диапазон, к которому применима модель, тем лучше. Однако размер диапазона модели связан с методом калибровки, используемым для построения модели, с данными о свойствах, которые необходимо измерить, а также с диапазоном аналитической точности, необходимой для достижения измерения. На практике построение модели достигается с помощью хемометрического программного обеспечения и имеет строгие спецификации.
В процессе прогнозирования сначала измеряется спектрограмма образца, подлежащего измерению, с использованием ближнего инфракрасного излучения. спектрометрЗатем программное обеспечение автоматически выполняет поиск в библиотеке моделей, чтобы выбрать правильную модель для расчета параметров массы, подлежащих измерению.
Основные источники ошибок обнаружения в БИК-спектрометры следующие.
а. Количество образцов, использованных для построения калибровочного уравнения и уравнения теста.
б. Размер частиц и распределение в образце.
c. Условия проведения испытаний и температура образца.
d. Ошибка, возникающая в результате химического анализа.
Особенность ближнего инфракрасного спектрометра
а. Прямое измерение образцов без предварительной обработки.
Ближняя инфракрасная спектроскопия доступен в форматах пропускания, отражения и диффузного отражения и подходит для измерения образцов в жидкой, твердой и суспензионной формах, что делает его очень универсальным. Самым большим преимуществом является то, что не требуется предварительная обработка образца, например, бензин можно налить непосредственно в мерную чашку или оптоволоконный зонд можно напрямую вставить в бензин для измерения, операция очень удобна, а сканирование спектра выполняется в течение нескольких секунд. .
б. Измерение на большие расстояния с помощью волоконно-оптических кабелей.
БИК свет могут передаваться на большие расстояния по оптоволокну, что позволяет проводить измерения на большом расстоянии за пределами спектрометра. Измерительные зонды или проточные ячейки могут быть установлены непосредственно в трубопровод производственной установки для онлайн-измерений или измерений на месте в суровых и опасных условиях.
Одна онлайн БИК-спектрометр может быть подключен к нескольким (от 2 до 10) оптоволоконным цепям для одновременного онлайн-измерения материалов в нескольких точках измерения на производственном предприятии. Данные онлайн-измерений могут быть напрямую переданы в РСУ или усовершенствованную систему управления, чтобы обеспечить своевременные параметры качества нефти для оптимизации добычи. По сравнению с параметрами, предоставляемыми другими онлайн-измерительными приборами (например, такими переменными, как давление, расход и температура), данные, предоставляемые онлайн- БИК-анализ (например, состав или свойства) являются прямыми параметрами качества, предоставляя более точную и полезную справочную информацию для оптимизации производства. NIR-анализ, когда он используется в сочетании с обычными стандартными аналитическими методами, играет дополнительную роль, не только своевременно предоставляя аналитические данные в отдел производственного контроля, но и экономя много аналитических и лабораторных затрат (включая рабочую силу, оборудование и реагенты и др.); онлайн-анализ NIR подключается к РСУ, предоставляя данные непосредственно в систему управления, а экономические выгоды от оптимизации производства огромны; по сравнению с другими онлайн-инструментами По сравнению с другими онлайн-инструментами частота отказов и потребление NIR-спектрометра очень низкие.
Тип спектрометра ближнего инфракрасного диапазона
БИК-спектрометр В зависимости от спектроскопической системы их можно разделить на пять типов: с фиксированной длиной волны. фильтрдисперсия решетки, быстрое преобразование Фурье, акустооптический регулируемый фильтр и обнаружение с помощью массива.
Тип фильтра в основном используется в качестве специального аналитического прибора, такого как влагомер зерна. Из-за ограниченного количества фильтров сложно анализировать образцы сложных систем.
Тип сканирования решетки имеет высокое отношение сигнал/шум и разрешение. Он не подходит для онлайн-анализа, поскольку подвижные части прибора (например, ось решетки) могут иметь проблемы с износом во время непрерывной работы с высокой интенсивностью, что влияет на надежность регистрации спектров.
FT-NIR спектрометр при высоком разрешении и скорости сканирования слабостью этого типа приборов является также наличие подвижных частей в интерферометре и необходимость более жестких условий работы.
В акустооптическом перестраиваемом фильтре используется двулучепреломляющий кристалл для регулировки длины волны сканирования путем изменения радиочастоты, а вся приборная система не имеет движущихся частей и имеет высокую скорость сканирования. Однако разрешающая способность таких инструментов относительно невысока, а цена высока.
С развитием технологий производства матричных детекторов, использование фиксированного оптического пути, спектроскопия дифракционных решетокПриборы ближнего инфракрасного диапазона с матричным детектором, благодаря стабильной работе, высокой скорости сканирования, высокому разрешению, высокому соотношению сигнал/шум, хорошему соотношению цены и качества, а также другим характеристикам, привлекают все больше внимания.
Меры предосторожности при использовании спектрометра ближнего инфракрасного диапазона
Важной характеристикой технологии NIR-анализа является сам набор технологий, а это означает, что одновременно должны быть доступны следующие три условия.
а) Для обеспечения хорошей воспроизводимости данных необходимо наличие ИК-спектрометра с долговременной стабильностью характеристик каждого элемента.
б. Полнофункциональное хемометрическое программное обеспечение, являющееся незаменимым инструментом для построения и анализа моделей.
c. Модель, которая является точной и имеет достаточно широкий спектр применения.
Сочетание этих трех условий может быть действительно полезным для пользователя. Поэтому важно иметь достаточные знания об удобстве использования модели, предоставляемой инструментом, при его покупке.
Высокая скорость БИК-анализ связано с высокой скоростью спектральных измерений и быстрой скоростью компьютерного расчета результатов. Однако эффективность NIR-анализа зависит от количества моделей, которыми оснащен прибор. Например, если спектрограмма измеряется только с одной моделью, можно получить только одни данные. Если построить 10 моделей данных, то можно одновременно получить 10 аналитических данных только из одного измеренного спектра.
Как купить спектрометр ближнего инфракрасного диапазона?
Если вы заинтересованы в нашем Спектрометр ближнего инфракрасного диапазона или есть какие-либо вопросы, пожалуйста, напишите по электронной почте info@antiteck.com, мы ответим вам как можно скорее.