Infrared/Raman Microscope AIRsight

Význam tématu

V analytické chemii je kombinace infračervené (FTIR) a Ramanovy mikroskopie klíčová pro získání komplementárních molekulárních informací o vzorcích v oblasti organických i anorganických materiálů. Schopnost analyzovat stejnou mikroskopickou oblast bez přesunu vzorku zvyšuje přesnost detekce a určení složení kontaminantů, polymorfních forem látek, vrstevnatých filmů nebo mikroplastů v různých aplikacích od farmacie až po ochranu kulturního dědictví.

Cíle a přehled článku

Článek představuje systém AIRsight™, jenž integruje FTIR a Raman mikroskopii do jednoho přístroje. Popisuje principy měření, softwarové ovládání, možnosti mapování a analýzy v 2D i v hloubce vzorku, validaci přístroje a praktické aplikace na reálných příkladech: analýzu kontaminantů na tabletách, pigmentů v dřevě, microplastů, diamantově podobných uhlíkových filmů, vrstvených fólií, elektrod Li-ion baterií, krystalických polymorfů i automobilových nátěrů.

Použitá metodika a instrumentace

Analytický systém kombinuje:

• FTIR mikroskopii s výměnnými detektory (T2SL s LN2, TEC-MCT, DLATGS) a ATR objektivem s Ge prizmatem
• Raman mikroskopii s excitation lasery 532 a 785 nm, konfokálním uspořádáním a výběrem objektivů 50× a 100×
• Vysoce citlivé kamery pro širokoúhlý a detailní pohled na vzorek
• Automatizované XY Z korekce pro přesné přepínání režimů
• Software AMsolution pro měření a analýzu, včetně modulů pro rychlé mapování, analýzu částic, tvorbu vlastních knihoven, spojení s KnowItAll a automatické rozpoznávání kontaminantů

Hlavní výsledky a diskuse

Praktické studie ukázaly, že měření ze stejné mikroskopické pozice umožňuje identifikovat organické molekuly (např. manitol, a pigmenty) FTIR i anorganické složky (oxid železitý, BaSO4, Pb3O4) pomocí Ramanovy spektroskopie. V analýze microplastů byl demonstrován rozsah velikostí od 1 do 115 µm. U DLC filmů Ramanova spektra poskytla parametry I(D)/I(G), FWHM(G) a relativní obsah vodíku. Mapování Li-ion elektrod odhalilo prostorové rozložení grafitových G-pásů. Polymorfní formy kofeinu se odlišily charakteristickými Ramanovými špičkami. Vícevrstvé folie a automobilové laky byly úspěšně lokalizovány a vizualizovány jak v rovině řezu, tak v hloubce vzorku.

Přínosy a praktické využití metody

Integrovaný přístroj přináší:

• Zkrácení času analýzy díky jediné konfiguraci bez přemísťování vzorku
• Zvýšení spolehlivosti identifikace složek v komplexních směsích
• Možnost práce s cennými nebo vzácnými vzorky díky mikroměřicímu rozlišení
• Flexibilitu v aplikacích od životního prostředí po farmaceutický a elektrochemický výzkum

Budoucí trendy a možnosti využití

Dalším rozvojem bude implementace umělé inteligence a strojového učení v softwaru pro rychlejší a přesnější vyhodnocení spekter a chemických map. Optimalizace pro online monitorování procesů (IoT) umožní automatizované sledování kvality výrobních linií. Integrace dalších detekčních modulů (např. terahertzové spektroskopie) rozšíří rozsah detekovaných složek. Rozvoj miniaturizace a přenosných verzí přístrojů podpoří field-deployable analýzy.

Závěr

Systém AIRsight™ představuje vysoce flexibilní platformu pro kombinovanou FTIR a Raman mikroskopii se schopností analyzovat organické i anorganické materiály v jediné konfiguraci. Díky bohaté výbavě detektorů, laserů, objektivů a pokročilé softwarové podpoře je ideální pro výzkum, vývoj i rutinní kontrolní analýzy v řadě odvětví analytické chemie.