FT-NIR分析仪与色散光谱仪:比较

光谱可以被认为是研究光与物质相互作用的方式。为了帮助理解这一点,光可以分为不同的区域的电磁频谱如图1所示。

图1所示。190纳米至25000纳米之间的电磁波谱

光谱学是适合连续和间歇过程的监测和可以提供精确的实时分析。不同地区的频谱如近红外(NIR),以及紫外和可见(紫外)可以提供大量的信息许多物理和化学性质,帮助运营商更好地控制他们的流程。

收购速度和广泛的测量可以由纤维optic-based光谱仪是任何其他技术无法比拟的。这种技术可以实现全面的数据集,通常会花费几个小时的实验室分析获得,在不到一分钟。

开始光谱学

最早的光谱仪采用棱镜将不同波长的可见光。然而,当科学家们开始从研究光光谱中的可见光和近红外部分的光在中红外区域,他们发现,1900年代初的棱镜和光栅是嘈杂的,缓慢的,并提供了有限的决议。

解决这些问题在中红外光谱最终被迈克耳逊发现,提出了一系列新干涉仪的设计。

现代光谱学

在20^th世纪的光学、电子和其他组件内部光谱仪系统继续改善。今天色散光谱仪使用单独的使用高度设计光栅的波长的光,这也有助于减少杂散光。

衍射光栅通常是一个镀铝镜,成千上万的等距的,表面的平行凹槽蚀刻。因此,光栅是有史以来最精确的对象——这些光栅的工作方式是大多数好大学物理教科书中描述。

科茨在同行评审的研究,发现傅里叶变换光谱仪(FT-NIR)和色散分析仪(DG-NIR)等效性能(科茨,1994年NIR新闻DOI: 10.1255 / nirn.250)。这项研究的结果表明,与现代技术,许多声称FT-NIR光谱仪所提供的优势不再是有效的。考虑到这一点,你如何决定哪些光谱仪技术是最好的选择对你的分析?

技术是一种更好的选择吗?

FT-NIR是一种功能强大的技术,尤其是在实验室环境中样品可以引入到没有使用光纤光谱仪。英尺光谱仪也适合测量样品反射,如固体或粉末。当考虑近红外光谱测量的“清楚”液体或气体使用光纤,FT-NIR仪器的优点是丢失了。

光谱特性的带宽取决于样品的状态。气体和蒸气有很窄的光谱特性(行),要求高分辨率可以观察到。固体和液体存在广泛的光谱特性(乐队)由于分子内材料的受阻旋转矩阵。因此,带宽为透明液体烃样品(占大部分的近红外光谱应用程序)从12海里。

这是更广泛的仍为水样本。因此,在压缩样本的情况下,提供的高分辨率FT-NIR既不需要也不可取,因为高分辨率付出的成本较低的信噪比(信噪比)。最优化分析复杂的碳氢化合物的混合物,信噪比是更重要的因素进行准确的分析。

事实上,一个扫描光栅双光束分光计(DG-NIR)产生一个更好的信噪比(即。,提高了检测灵敏度较低的限制)和优越的稳定承受环境空气波动。更重要的是,双光束操作提供了优越的长期稳定的额外好处,这可以通过过程分析,要求必须长时间无人操作。

而双光束仪器操作容易实现,使用光栅,FT-NIR分析仪更加困难。大多数FT-NIR分析程序不运行在双光束,它们需要更频繁的引用,以弥补光度漂移。

光谱学的发展

1994年出版以来,科茨的报告,色散分析被提出进一步的全谱色散平面光栅、双光束(DG-NIR)技术,开发的导波。这些进展的应用近红外光谱分析过程将确保精度的结果减少杂散光和提供一个很好的信噪比。

降低黑体Post-Dispersed设计的影响

Post-dispersed设计意味着环境或黑体辐射可以以类似的方式分散到所有其他辐射,这对于任何给定的波长,其影响会减少。

提高效率与使用平面光栅

大多数商业光栅光谱仪采用凹面全息光栅,随着光学系统在此设置是非常简单的。然而,凹面光栅总是介绍昏迷和散光等离轴像差,抢劫光图像。

全息光栅很难燃烧,所以不是很明亮的角度使用,再次抢劫光图像。而不是使用一个凹面光栅,描述:使用更高效的设计:一个高度平面闪耀光栅。

一对三联体的消色差透镜提供准直和聚焦。这些镜头产生的图像源光纤光谱仪的焦平面中几乎无畸变。这导致异常亮度的光谱仪,即。,吞吐量,因此提供了一个非常高的信噪比。

额外的比较和考虑:分析验证

成功的过程监控的一个重要的考虑因素是监控的准确性和精度的能力系统在连续的基础上,从而确保产生的光谱分析仪是为您的应用程序进行验证。

在FT-NIR分析仪为例,验证通常是使用外部液体如戊烷、甲苯,可昂贵,很少提供耗材。戊烷作为洗手液,而光谱年级需要甲苯作为验证样本。工业品位甲苯不能用于这一目的。

验证可以自动或手动运行,但需要额外的管道注入样品的调查。结果,验证减少了分析仪正常运行时间和增加了复杂性(意味着更多潜在的故障点)样品处理系统。

用于导波的验证系统DG-NIR分析仪很简单,不需要消耗品或维护。使用可选的稳定性分析仪监测系统(SMS),不需要其他通道操作被中断。它提供了连续和自动分析仪根据ASTM方法验证。

维护

重要的是要考虑到正在进行的成本和易用性与任何乐器。FT-NIR和DG-NIR光谱仪使用卤钨灯作为光源和一个InGaAs探测器。

灯在DG-NIR替代光谱仪通常需要每六个月,并且是唯一可消费的需要。所有的灯都是pre-aligned,这意味着更换这个光源可以由任何人在几秒内完成。

灯在FT-NIRs还必须定期更换。此外,激光本身有一个有限的一生,偶尔需要更换。更换激光并不是一个简单的过程,它必须被小心地对准白色灯的光束。因此,激光替代通常是由一个工厂培训服务工程师。

多路复用设备,输入模块

FT-NIR光谱仪可以多路复用(多通道操作),但这常常需要光纤多路复用器与光元素移动。不可能光元素不引入一些噪声进入系统。

在线光谱通常需要信噪比> 105超出能力的移动光学元件多路复用器。额外的硬件成本限制的通道数2 - 8。

另一个多路复用的方法是流切换。这涉及到一个萃取样品系统电动阀门和在样品室中引入了交叉污染的可能性。这是一个缓慢、高维护的方法。

导波的DG-NIR分析仪建立了多路复用,没有任何移动的光元素。因此没有在信噪比降低。十二经脉DG-NIR系统可以在几秒钟内样本之间切换。

结论:DG-NIR优势

当考虑近红外光谱为应用程序涉及“清晰”气体或液体,色散近红外光谱仪,DG-NIR优越的选择。通过发展与双光束的近红外光谱分析仪,post-dispersive平面光栅,科学家和工程师在导波在色散NIR技术先进的最先进的。

通过合并这些改进双光束操作的前提下,导波可以提供DG-NIR分析仪以精良的分辨率和精度。DG-NIR优势是这些分析的结果是用来控制光线,最小化所有形式的畸变。

DG-NIR系统已经仔细优化提供良好的信噪比,优秀的长期光度和波长稳定,内置的多路复用,而且易于维护。

这些信息已经采购,审核并改编自导波所提供材料。欧洲杯足球竞彩

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