Biofotonica - The Wizard Tecnology

Spettrometria Infrarossa per applicazioni Industriali Brimrose Corporation

Introduzione

La spettroscopia infrarossa o spettroscopia IR è una tecnica spettroscopica di assorbimento normalmente utilizzata nel campo della chimica analitica e della caratterizzazione dei materiali, oltre che in chimica fisica per lo studio dei legami chimici.
Quando un fotone infrarosso viene assorbito da una molecola, questa passa dal suo stato vibrazionale fondamentale ad uno stato vibrazionale eccitato. In un tipico spettro infrarosso in ascissa troviamo una scala di frequenze espresse in numero d'onda, ovvero quantità di onde per centimetro, e in ordinata la percentuale di trasmittanza. Se un materiale è trasparente alla radiazione infrarossa il suo spettro si presenterà come una linea parallela all'asse delle ascisse. Se un materiale non è completamente trasparente si verificheranno degli assorbimenti e quindi delle transizioni tra livelli energetici vibrazionali. In questo secondo caso lo spettro registrato sarà caratterizzato da una serie di picchi di altezza variabile per ciascuna transizione.
Schematicamente un classico spettrofotometro IR è essenzialmente costituito da una sorgente il cui fascio di luce viene convogliato verso il campione ed il riferimento, quest'ultimo costituito solitamente dal liquido in cui tale campione è disciolto. Segue il monocromatore la cui funzione è quella di selezionare una specifica lunghezza d'onda ed un chopper (sistema ottico a forma di semidisco che negli strumenti a doppio raggio è posto anche dopo la sorgente per sdoppiare il raggio di luce) che indirizza alternativamente al rivelatore la radiazione proveniente rispettivamente dal campione e dal riferimento. Il rivelatore è il componente finale che genera un segnale in funzione della concentrazione di analita presente.
Le sorgenti IR comunemente utilizzate sono del tipo a incandescenza e sono rappresentate dai filamenti di Nernst costituiti da ossidi sinterizzati, le globar formate da bacchette di carburo di silicio e che richiedono un raffreddamento esterno.
Dallo spettro infrarosso è possibile trarre utili informazioni per il riconoscimento di una molecola incognita. A tal proposito, al fine di associare un legame a un dato numero d'onda, si utilizzano apposite tavole riportate in bibliografia o librerie elettroniche incluse nel software della strumentazione.
Quella della riflettanza totale attenuata (ATR, dall'inglese attenuated total reflectance) è una tecnica di campionamento della spettroscopia infrarossa che sfrutta la riflessione del raggio che attraversa il campione. In questa tecnica il campione è posto in stretto contatto con un elemento ottico definito elemento di riflessione interna (o cristallo ATR) costituito da un cristallo ad elevato indice di rifrazione.Il raggio IR emesso dalla fonte, prima di giungere al campione, passa dapprima attraverso questo elemento: quando l'angolo di incidenza è maggiore dell'angolo critico avviene il fenomeno noto come riflessione totale. Questo raggio riflesso, arrivando sulla superficie del campione che costituisce l'interfaccia, può penetrare fino a uno spessore di 2 µm del materiale meno rifrangente. In tal modo forma una onda evanescente, che a seguito dell'assorbimento di radiazione da parte del campione risulterà in un raggio attenuato; in questo modo è possibile registrare lo spettro ATR.
Questa tecnica richiede poca o nessuna preparazione del campione. Inoltre, non essendo distruttiva, può essere sfruttata in tutti quei casi che richiedono che il campione resti integro, come nel caso di reperti archeologici, opere d'arte, e in ambito forense. Inoltre è anche possibile seguire le reazioni chimiche durante il loro svolgersi senza perturbare il sistema (non è necessario effettuare prelievi).

BRIMROSE

Gli spettrometri della Brimrose sono realizzati con tecnologia AOTF (Acusto Optic Tunable Filter), questo gli permette di essere particolarmente veloci e precisi in ogni acquisizione. Questa tecnologia si basa sul principio che in tutti i mezzi ottici si propaga un'interazione acusto ottica quando un'onda acustiva o un raggio laser sono presenti nel mezzo. Quando un' onda acustica viene lanciata in mezzo ottico, essa genera un'onda di indice di rifrazione che si comporta come un reticolo sinusoidale. Un fascio laser incidente su questo reticolo si diffrangere in diversi ordini . Il fascio corrispondente all' ordine di grado zero ha la massima efficienza. La posizione angolare degli altri ordini è linearmente proporzionale alla frequenza acustica, così maggiore è la fequenza maggiore sarà l'angolo fra gli ordini. Su questo priincipio di funzionamento vengono costruito gli spettrometri della Brimrose, robusti e capaci di seguire processi sensibili alla radiazione infrarossa con alte prestazioni sia di velocità di acquisizione che di precisone di misura, questo ne permette l'impiego in processi on line di controllo o studio dei materiali in campo farmaceutico, alimentare, chimico, di polimeri, petrolchimici, agricolo ma anche nell'industria vinicola e militare. La tecnologia AOTF permette la realizzazione di spettrometri veloci e senza parti in movimento (da cui la robustezza) rendendoli ideali per il controllo di processi on line in tempo reale anche ove siano presenti condizioni ambientali difficoltose, in temperatura, umidità o movimentazione.

Schema Meccanico Spettrometro Acusto ottico Brimrose
Principio funzionamento Spettrometro acusto ottico Brimrose:

Combinando tecnologia AOTF e spettrometria infrarossa, Brimrose riesce a costruire spettrometri con enormi vantaggi, quali:

Strumenti robusti e compatti
Tempo di vita di ogni spettrometro pari ad almeno 5 anni in condizioni tali da non compromettere il cristallo interno
Non sono presenti parti mobili, immunità dalle vibrazioni
Non è necessari un allineamento periodico
Velocità pari a 30 spettri al secondo in un range da 1.200 a 2.300 nm
Eccellente ripetibilità in lunghezza d'onda
Tecnologia a doppio raggio in tempo reale
Elevato rapporto segnale rumore
Immunità da variazione delle condizioni ambientali
Possibilità di lavorare anche in condizioni ambientali estreme

In particolare per un' Azienda produttrice può portare notevoli risparmi economici sia per conseguenza diretta che indiretta:

Estensione delle prove di test alla spettrometria infrarossa per ogni processo di produzione ad un costo molto inferiore rispetto alla tecnologia attualmente usata
Significativa riduzione del costo di produzione
Riduzione delle parti di ricambio
Eliminazione dei test off line
Controllo di qualità al momento della fabbricazione
Controllo statistico di processi di produzione
Conformità di utilizzo

SPETTROMETRI IN PRODUZIONE:

SPECIFICHE TECNICHE:

Brimrose_E_version_spectrometer_catalog

SPECIFICHE PER SPETTROMETRO:

BenchTop_Luminar3070.pdf
Freespace_Luminar3030.pdf
FreeSpaceMiniature_Luminar4030
FreeSpaceMiniature_Luminar4060
GasAnalyzer_Luminar7050
HandHeldMiniature_Luminar5030
LaboratoryMiniAnalyzer_Lumina6000
MiniatureforLeVigneron_Luminar5030
Process_Luminar3010
Seedmeister_Luminar3076
StainlessSteel_Luminar7030
Tablet_Luminar3077

APPLICAZIONI



FARMACEUTICHE:

  • Analisi di componenti multipli per le Aziende farmaceutiche
  • Produzione di ecipienti, additivi e capsule
  • Identificazione di sostanze grezze
  • Dispensari
  • Processi di fissaggio, fluidificazione, spray
  • Processi di granulazione e miscela
  • Analisi di compresse e capsule
  • Recupero di solventi
  • Punti di fine miscela o fissaggio
  • Ispezione di prodotti finali o imballaggi
Nota Tecnica


AGRICOLTURA ed ALIMENTARE:

  • Controllo stato di salute delle piante (Alberi di Ulivo)
  • Controllo di carni, latticini, prodotti affumicati, liquidi
  • Controllo di piante di tabacco
  • Controllo di processi alimentari
  • Prodotti affumicati
  • Ispezione di frutta e semi
Nota Tecnica Applicazione Alimentare
Nota Tecnica TABACCO
Nota Tecnica Applicazione Olive


CHIMICA e POLIMERI

  • Identificazione della percentuale di Etanolo o Metanolo in soluzioni spray
  • Determinazione quantitativa di piccoli livelli di impurezze o umidità in flussi di Metanolo
  • Determinazione di umidità nel Diclorobenzene in presenza di acido cloridrico
  • Identificazione di catalizzatori
  • Analisi online di solventi recuperati
  • Analisi degli acidi grassi del tallolo
  • Determinazione di acido ftalico nell'anidride ftalica
  • Misura di vari agenti chimici e fisici
  • Parametri di olii
  • Misura della percentuale e concentrazione del S-Silano
  • Analisi qualitativa di esanolo e THF negli esani
Nota Tecnica Applicazione Chimiche
Nota Tecnica Applicazione Polimeri

Per maggiori informazioni scrivere a antonucci@biofotonica.it o telefonare al 0681175637

© 2017 Biofotonica srl - p.IVA 01456550530 - www.biofotonica.it info@biofotonica.it
Sede Legale: Via Amedeo Bocchi 300, 00125 Roma Tel: +390681175637 Mob: +393920301676 Fax: +390689280737