Was ist NIR-Spektroskopie und wie funktioniert sie

NIR ist ein Akronym für NOhr ICHnfraREd-Spektroskopie, und sie bezieht sich auf die Analysetechnik, bei der Proben mithilfe von Nahinfrarotstrahlung auf ihre Zusammensetzung oder charakteristische Merkmale hin analysiert werden. NIR wurde auch zur Beschreibung verwendet NOhr-ICHInfrarot RReflexion. Andere ähnliche Begriffe beinhalten NIRS (NOhr ICHInfrarot SSpektroskopie) und NIT (NOhr ICHInfrarot TTransmissionsspektroskopie). Alle diese Techniken sind miteinander verwandt und basieren auf Nahinfrarotlicht, das zur Charakterisierung von Materialien verwendet wird.

LEISTUNGEN

NIR wurde ab den 1970er Jahren kommerzialisiert und hat sich zu einer beliebten und weit verbreiteten Analysetechnik für die Analyse von Lebensmitteln, landwirtschaftlichen, pharmazeutischen und chemischen Produkten entwickelt. NIR-Analysatoren bieten die folgenden Vorteile:

• Einfach zu bedienen — der normale Betrieb besteht aus dem Laden einer Probenzelle und dem Starten des Geräts.
• Wenig Probenvorbereitung — die meisten Proben können unverändert oder durch einfaches Mahlen oder Reduzieren der Partikelgröße analysiert werden.
• Keine gefährlichen chemischen Abfälle — es werden überhaupt keine Chemikalien verwendet.
• Schnelle Analyse — typische Analysezeiten sind 10 Sekunden — 2 Minuten.
• Gleichzeitige Ergebnisse für mehrere Parameter — mehrere Bestandteile werden mit einer Probenanalyse vorhergesagt.
• Zuverlässige Ergebnisse — Bei den meisten Analysen haben NIR-Instrumente eine Vorhersagegenauigkeit, die um das 1,5-fache des Referenzmethodenfehlers liegt, und das mit einer viel besseren Präzision.
• Kostengünstig — ein Analyst kann in der Regel mehrere hundert Proben an einem Tag analysieren, ohne dass Kosten für Verbrauchsmaterial anfallen.

Wie funktioniert NIR?

NIR ist ein Bereich des elektromagnetischen Spektrums mit einzigartigen Eigenschaften, die ihn für die Charakterisierung von Materialien sehr nützlich machen. Der NIR-Bereich reicht von 700 bis 2500 nm. Dieser Bereich des elektromagnetischen Spektrums weist die beste Kombination von Eigenschaften für die Analyse der meisten festen, schlammigen und flüssigen Proben auf.

Licht in dieser Region interagiert mit OH-, NH- und CH-Bindungen, und jedem Bindungstyp sind bestimmte Wellenlängen (Frequenzen) zugeordnet. Wenn NIR-Licht Proben mit hohem Gehalt an chemischen Verbindungen, die diese Bindungen enthalten, ausgesetzt wird, wird ein Teil der Energie in diesen spezifischen Wellenlängen von der Probe absorbiert, sodass das reflektierte Licht in diesen Bereichen eine geringere Intensität hat. Die Unterschiede im reflektierten Signal (Spektrum) können mit chemischen Konzentrationsunterschieden korreliert werden, und dies bildet die Grundlage für eine NIR-Kalibrierung. Sobald diese Kalibrierung abgeschlossen ist, kann sie verwendet werden, um die chemische Konzentration unbekannter Proben vorherzusagen.

Beispielsweise sind Proteine durch das Vorhandensein von NH-Bindungen in den einzelnen Aminosäuren gekennzeichnet. Die NH-Bindungen absorbieren NIR-Strahlung in mehreren Regionen des NIR-Spektrums auf verschiedenen Ebenen. Je mehr Protein in der Probe enthalten ist, desto mehr Energie wird in dieser Region absorbiert und die reflektierte Energie hat in dieser Region eine geringere Intensität. Es können Kalibrierungen entwickelt werden, die das Verhältnis zwischen dem NIR-Spektrum einer Probe und dem interessierenden Bestandteil definieren. Diese Kalibrierungen werden dann routinemäßig zur Analyse neuer Proben verwendet.

Weitere Informationen zu NIR-Kalibrierungen erhalten Sie Was ist eine NIR-Kalibrierung.