Infrared Microscope AIMsight

Význam tématu

Infračervená mikroskopie spojuje zobrazování vzorků s IR spektroskopií, čímž umožňuje detailní identifikaci a charakterizaci mikroobjektů a kontaminantů v laboratorní i průmyslové praxi. Kombinace vysoké citlivosti, automatizace a pokročilých analytických algoritmů přináší objektivní výsledky nezávislé na zkušenostech operátora a podporuje rychlou a reprodukovatelnou analýzu v oblasti farmacie, potravinářství, elektroniky, životního prostředí a dalších oborech.

Cíle a přehled studie / článku

Článek představuje systém AIMsight od Shimadzu vybavený pokročilou IR mikroskopií, automatickým rozpoznáním kontaminantů a vestavěnou knihovnou spekter. Popisuje jeho klíčové funkce, mezi něž patří širokoúhlé a mikroskopické kamery s digitálním zoomem, automatizovaná měření v transmisi i ATR režimu, chemická zobrazovací analýza a nástroje pro zpracování dat v softwaru AMsolution a integraci s LabSolutions IR.

Použitá metodika a instrumentace

Implementovaný FTIR mikroskop využívá:

• širokoúhlou kameru pro rychlou lokalizaci vzorku a Cassegrainovu mikroskopickou kameru s digitálním zoomem až 330×
• detektory T2SL s LN2 chlazením, TEC MCT a DLATGS pro měření bez kapalného dusíku
• ATR objektivy s Ge prizmatem a tlakovým senzorem pro vysoce citlivé měření vzorků s vysokým indexem lomu
• grazing angle objektiv pro analýzu organických tenkých vrstev na kovových površích
• další příslušenství: diamantová kompresní buňka, polarizátory viditelného a IR světla, držáky vzorků, filamentové a PTFE filtry
• software AMsolution s moduly pro automatickou identifikaci kontaminantů, tvorbu knihoven, chemickou zobrazovací analýzu a funkci Length Measurement
• integrace s LabSolutions IR pro správu dat, validaci a dodržování ER/ES standardů

Hlavní výsledky a diskuse

Systém dosahuje nejvyššího poměru signál/šum 30 000:1, což umožňuje zachytit kvalitní spektra i z 10 µm polystyrenových kuliček v transmisi. ATR měření NBR pryže s obsahem uhlíku prokázalo ostrý vrchol při 970 cm−1 bez vychýlení. Viditelně/IR duální zobrazovací kanál zjednodušuje lokalizaci měřicích bodů a interaktivní chemické mapování odhaluje distribuci složek ve farmaceutických prášcích, mikroplastech i multivrstvých obalech. Automatické rozpoznání kontaminantů s proprietární knihovnou umožňuje přesnou identifikaci primárních i sekundárních složek směsí bez nutnosti ručního zadání počtu komponent. Funkce měření délky usnadňuje kvantifikaci velikosti částic a kontaminantů v mikrometrovém rozsahu.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nachází uplatnění při analýze:

• povrchových kontaminantů na bateriových článcích a elektronických komponentech
• degradovaných plastů v automobilovém průmyslu
• nečistot ve farmaceutických tabletách
• strukturních vrstev potravinářských obalů
• mikroplastů v environmentálních vzorcích

Automatizovaná diagnostika a funkce inteligentního navrhování měření odpovídají hladině experta a zkracují dobu analýzy s minimálním rizikem lidské chyby.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj AI podporovaných algoritmů pro real-time rozpoznání materiálů, rozšíření chemických knihoven o nové degradované polimery a biomateriály, zpřístupnění interaktivních cloudových platforem pro sdílení dat a vzdálené řízení přístrojů. Vzdálená obsluha přes terminálové servery a integrace do průmyslového internetu věcí (IIoT) umožní centralizovanou správu dat, monitoring kvality a prediktivní údržbu přístrojového vybavení.

Závěr

Systém AIMsight představuje komplexní řešení pro rychlou, citlivou a automatizovanou IR mikroskopii. Díky kombinaci pokročilé optiky, více detektorů, inteligentních softwarových modulů a odborných knihoven nabízí univerzální platformu pro široké spektrum aplikací v analytické chemii a přispívá k efektivnímu řešení kvality a forenzních úloh.

Reference

• Patent JP 5205918: Shimadzu Corporation algorithm for contaminant identification.
• Tomoya Kataoka et al. Geometric relationship between the projected surface area and mass of a plastic particle. Water Research. 2024;261:122061.