Multilayer Film Analysis Using the AIRsight Infrared Raman Microscope

Analýza multilaminárních filmů pomocí infračervené Ramanovy mikroskopie AIRsight

Význam tématu

Multivrstvé polymerní fólie v obalovém průmyslu kombinují různé materiály, aby zajistily mechanickou odolnost, bariéru proti kyslíku a vlhkosti, UV ochranu a další funkce. Precizní určení složení a tloušťky jednotlivých vrstev je zásadní pro vývoj nových materiálů a kontrolu jakosti.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo demonstrovat aplikaci mikroskopu AIRsight, který umožňuje bez přesunu vzorku provádět infračervenou i Ramanovu spektroskopii na stejném místě. Jako modelový systém posloužil multilaminární obal na kondicionér, jehož třívrstvá struktura byla analyzována.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorek byl nařezen mikrořezem na tloušťku 15 μm a umístěn na BaF2 okénko. Analýza byla provedena na přístrojích IRXross a AIRsight. Infračervená spektroskopie: rozlišení 8 cm-1, 15 skenů, otvor 10×30 μm, krok 2 μm, mapovací oblast 30×410 μm. Ramanova spektroskopie: 50× objektiv, λ=532 nm, 5 s expozice, 2 kumulace, krok 5 μm, oblast 5×85 μm.

Hlavní výsledky a diskuse

Infračervená analýza identifikovala první a třetí vrstvu jako nylon a prostřední vrstvu jako polyethylen (PE). Mapovací data odhalila čisté spektroskopické obrazy těchto vrstev, avšak v okrajových oblastech naznačila smíšené spektrum možných ultratenkých vrstev.
Ramanova spektroskopie s vyšším prostorovým rozlišením odhalila v přechodové zóně mezi druhou a třetí vrstvou přítomnost polyethylentereftalátu (PET) a anorganického TiO2, které infračervená metoda nerozlišila.
Měřicí funkce softwaru AMsolution umožnila stanovit tloušťky vrstev: 1. vrstva 28 μm, 2. vrstva 314 μm, 3. vrstva 27 μm.

Přínosy a praktické využití metody

• Komplexní charakterizace multilaminárních filmů bez přesunu vzorku
• Určení ultra-tenkých vrstev pod 10 μm
• Detekce anorganických přísad jako TiO2
• Zjednodušení kontrolních postupů a vývoje nových obalových materiálů

Budoucí trendy a možnosti využití

Využití pokročilých algoritmů pro kvantitativní oddělení spekter, rozšíření metodiky na kompozitní a biologicky odbouratelné materiály, integrace s mikroskopií a umělou inteligencí pro automatizovanou analýzu rozložení komponent.

Závěr

Integrace infračervené a Ramanovy spektroskopie v mikroskopu AIRsight přináší ucelenou analýzu složení a struktury multilaminárních filmů. Metoda nabízí vysoké prostorové rozlišení, detekci anorganických složek a efektivní kontrolu kvality obalových materiálů.

Reference

V textu uvedené literární odkazy nejsou k dispozici.