plataformas agilent para espectrometría ftir. nuevas ... · sistema “mid-range” medidas en...
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Plataformas Agilent para Espectrometría FTIR.
Nuevas posibilidades
Madrid 28 de Septiembre 2011
October 5, 2011
Confidentiality Label
2
Espectroscopía Infrarroja por Transformada de
Fourier (FTIR).
October 5, 2011
Confidentiality Label
3
Espectroscopía infrarroja.
Determinación de estructuras moleculares
Identificación de compuestos
Análisis cuantitativo
Análisis cinéticos
October 5, 2011
Confidentiality Label
4
Espectroscopía infrarroja.
Todas estas tareas
pueden realizarse:
En el laboratorio
“In situ”
AGILENT cubre todas las posibilidades
con la gama de equipos más amplia del
mercado.
October 5, 2011
Confidentiality Label
5
Equipos de Espectroscopía Infrarroja para
Laboratorio.
Para aplicaciones
dedicadas.
Serie 5500 de
equipos compactos
Para uso general
de laboratorio.
Agilent Cary 630
Investigación
FTIR serie 600
Dialpath TumblIR
ATR diamante Reflectancia difusa Transmisión
630 Interf
I!NUEVO CARY 630!!: Flexibilidad en el Muestreo Solving problems through innovation…
3900 3800 3700 3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800 2700 2600 2500
0.003
0.002
0.001
0.000
-0.001
-0.002
Wavenumber
Ab
sorb
ance Cary 630 Competidor A
Mas de 2x veces
el rendimiento
de energía que
nuestros
competidores
Menor ruido
Ser capaz de
conseguir espectros
de mejor calidad y
más rápidos
O
Analizar muestras
que otros
competidores no
pueden!
= Lo que
significa…
AGILENT CARY 630 INNOVACION: Tecnología
Superior en el Análisis de Sólidos con el ATR de
Diamante de Agilent
Análisis cuantitativo de copolímeros con el Agilent
Cary 630
Patrones desde, 0 – 40% VA
Ratio VA (1246 cm-1) to PE (1467 cm-1)
Calibración linear
Método con Microlab PC a partir de las calibraciones
El método predice la concentración y envía niveles de alarma.
17
37
13
72
12
36
10
20
29
21
28
52
3500 3000 2500 2000 1500 1000
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
Wavenumber
Ab
so
rbance
Polyvinyl acetate
Polyethylene
y = 5.310 (x) -0.084
1415
16
17
18
19
20
22Quant Validation Plot for Vinyl Acetate pctR²=0.999
0 1 2 3 4 5 6 7
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Peak Area Ratio (1236cm-1 / 1467cm-1)
Vin
yl A
ce
ta
te (w
t.%
)
Agilent Confidential
Concentración relativa de co-
polímeros Poly vinyl acetate (VA) y
Ethylene Vinyl Acetate (EVA) en
Polyethylene (PE) para cualificación
del producto.
Paso óptico (μm)
Interv. Conc. Tipico
30 100% - 0.1% 50 50% - 500 ppm 100 20% - 100 ppm 200 10 % - 50 ppm
INNOVADOR: Tecnología Revolutionaria para el
Análisis de Muestras Líquidas con el “DialPath”
Identificación cualitativa de materias primas
Espectros recogidos con un Dialpath a 30 m
glicerol
propilenglicol
Dipropilen glicol
triglicéridos
Los espectros pueden guardarse en una librería para luego buscar los
espectros de las muestras frente a la librería y obtener la semejanza del
espectro desde 0 a 100 (siendo 100 la identificación perfecta)
Los resultados de la búsqueda se
muestran en la lista de espectros
similares que se pueden superponer o
mostrar conjuntamente con el original
INTUITIVO: Visualización de los resultados de la
búsqueda.
Determinación cuantitativa de las impurezas
Espectros recogidos con un Dialpath a 75 m
etilenglicol en glicerol dietilenglicol en glicerol
R2=0.9895 R2=0.9745
Límite de deteción – 0.04% Límite de detección – 0.02%
Estos niveles se ajustan al <0.1% de impurezas en glicerol, que es el nivel solicitado
Resultados – Determinación cuantitativa de
impurezas
El software Agilent MicroLab muestra los resultados de los análisis de los
niveles de etilenglicol o dietilenglicol en el glicerol.
El color rojo indica que el nivel de impurezas está fuera de la especificación.
15
Plataforma óptica Agilent serie 600
15
Almacenaje de
divisores de haz
Ajuste
rápido de
accesorios
Intercambio
rápido de
detectores
Fuente refrigerada
por aire con retro-
reflector
Línea de productos de FT-IR - Espectrómetros
AGILENT 640-IR Sistema “Mid-range”
Medidas en rutina
QA / QC
Investigación
Desarrollo de métodos
Investigación
Rutina con muestras
complejas
Desarrollo de métodos
Investigación fundamental y aplicada
Análisis de muestras complejas
AGILENT 660-IR Sistema “Mid-range”
AGILENT 670-IR High End
AGILENT 680-IR High end Step-scan
U
P
G
R
A
D
A
B
L
E Investigación básica
Análisis de muestras complejas
17 S
/N T
ïpic
a R
elat
iva
(pic
o-p
ico, 5 s
ec)
Test S/N haz abierto
sin ATR
15,000
5,000
0 75%
Att
enuat
ion o
f I
R B
eam
Varian
670/680-IR
10,000
Varian
660-IR
No A
tten
uat
ion
No A
tten
uat
ion
Other
Research
FT-IRs
Sensibilidad única Agilent 670/680-IR
+ =
= 50 % atenuación de Haz.
Significa que sólo ½ de la
energía IR llega al detector.
75 % atenuación de haz.
Sólo ¼ de energía IR llega al
detector.
Energía IR
de la fuente
Energía IR
al detector 100 % 25 %
18
+
Sensibilidad única Agilent 670/680-IR
Accesorios ATR absorben
75 al 90 % de la energía
Ty
pic
al R
elat
ive
S/N
(pea
k-p
eak, 5
sec
)
Trabajo con
ATR
15,000
5,000
0
Varian
660-IR
Varian
670/680-IR
10,000
(80% atenuación)
Test S/N haz abierto
With ATR
Other
Research
FT-IRs
~ ~
Accesorios de muestreo
October 5, 2011
Confidentiality Label
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Transmisión
Reflectancia especular Reflectancia difusa
Bancos ópticos externos
Línea de productos de FT-IR - Microscopios
20
AGILENT 610-IR Microscope Detector individual & Dos detectores
individuales
AGILENT 620-IR Microscope Infrared Imaging & detector individual
Agilent 610-IR Mid - High End
Desarrollo de métodos
Investigación Aplicada y fundamental
Muestras complicadas
Agilent 620-IR High End
Desarrollo de métodos
Investigación aplicada y fundamental
Muestras difíciles de analizar
Determinación de Asbestos/Amianto por DRA
October 5, 2011
Confidentiality Label
21
Espectro del amianto blanco
SiO---H 3680 cm-1
+
October 5, 2011
Confidentiality Label
22
Amianto azul o Crocidolita
Si---O a 770 cm-1
Amianto marrón o Amosita
Si---O a 1080 cm-1
Muestra de cemento
Resultado:
1.7% de amianto blanco
Determinación de Asbestos/Amianto por DRA
660 µm 5
00
µm
A ATR
Inclusión roja
3000 2000 1000 4000 Wavenumber (cm-1)
0.08
0.04
0.00
Ab
sorb
ance
Inclusión amarilla
3000 2000 1000 4000 Wavenumber (cm-1)
0.08
0.04
0.00
Ab
sorb
ance
660 µm
50
0 µ
m
B ATR
Normal Composition Contaminante / Defecto
Análisis por ATR: QC de una tapa de
combustible de un coche
24
Aplicaciones: Reflexión / Absorción: secado de una resina epoxy
10
20
30
40
1380 1360 1340 1320 1300
Secado de una
resina epoxy
20 barridos
superpuestos
tomados cada
minuto durante un
tiempo total de 20
minutos
Aplicaciones: Análisis de fármacos genéricos
Near-IR
Mid-IR
3200 2800 2400 2000 1600 1200 800 3600
Wavenumber (cm-1)
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.00
Ab
sorb
ance
6492.7 6269.1
5170.3
4775.3
4386.6 0.55
0.45
0.35
0.25
0.15
0.05
Ab
sorb
ance
11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000
Wavenumber (cm-1)
Espectros superpuestos Near-IR de seis comprimidos de six cetirizine En el estudio se empleó un comprimido de cada distribuidor
Espectros superpuestos MIR de muestras de comprimidos de six cetirizine En el estudio se empleó un comprimido de cada distribuidor
Aplicaciones: Análisis por PCA de los datos de Near-IR
PCA de tres componentes de datos en Near-IR
Rite Aid (E)
CVS (D)
A B
C
F
Near-IR
6492.7 6269.1
5170.3
4775.3
4386.6 0.55
0.45
0.35
0.25
0.15
0.05
Ab
sorb
anci
a
11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000
Nº de onda (cm-1)
Cada comprimido se corre por triplicado. Se analizaron 5 comprimidos distintos por distribuidor de un total de 6 fabricantes. 3 × 5 × 6 = 90 Espectros Near-IR para el PCA clustering
A - Tradaxine® (SBL Pharmaceutical) B - Zyrtec® OTC (McNeal Consumer Health) C - Zyrtec (Merck Medco—Pfizer) D - Cetirizine (CVS—Dr. Reddy’s Lab) E - Cetirizine (Rite Aid—Dr. Reddy’s Lab) F - Cetirizine (Walmart—Perrigo)
Aplicaciones de Step-Scan FT-IR
Modulación de fase.
Modulación simple: (DSP-1).
Perfiles de profundidad fotoacústicos
Doble modulación: (DSP-2).
Dinámica de polímeros rheo-optics
Dinámica de cristales líquidos sub-moleculares
Espectroelectroquímica, fotoquímica.
Triple modulación: (DSP-3).
PEM-IRRAS (photoelastic modulator infrared reflection absorption spectroscopy)
DIRLD (dynamic infrared linear dichroism - polymer stretching)
VCD (vibrational circular dichroism)
Espectroscopía multicanal
Time resolved spectroscopy (TRS).
29
TRS es espectroscopía en el entorno de nano o micro-segundos
Requiere barrido por pasos (Step-Scan)
Reproducibilidad en el entorno de µ-seg o n-seg.
Control de cada paso en el barrido
Opciones de conversor A/D
• Estándar de 1.67 micro-seg
• TRS alta velocidad 1nano-seg.
Aplicable a:
• Experimentos inducidos por Laser pulsante
• Tiempos de respuesta de LED
• Emisión pulsada
• Experimentos electroquímicos
Difference between the ground state
and excited state of a transition metal
complex 300 nsec after laser flash Data courtesy of B. Dyer, Los Alamos
National Laboratory, Los Alamos, NM
Espectroscopía resuelta en el tiempo (TRS)
damped thermal wave
KBr window
microphone
helium
sample
signal processing
preamplifier
sample cup
modulated optical radiation
attenuated optical intensity
acoustic waves
Fig. 1 Jiang et al, Spectroscopy
Modulated Light --> Periodic Heat --> Pressure Variation = Acoustic Signal
Generación y detección de la señal fotoacústica
PE (1465 cm-1) PET (1725 cm-1)
PC (1780 cm-1)
PP (1370 cm-1)
Método: Step-scan DSP PAS at 400 Hz PMF [Phase rotation method]. Resultados: La intensidad característica de la banda aumenta en el orden PE, PP, PET, y PC.
IR
Polietileno (PE, 10mm) sobre Polipropileno (PP, 10mm) sobre Polietilen-tereftalato
(PET, 6mm) sobre Policarbonato (PC, 6 mm)
Aplicación: Espectroscopía fotoacústica
32
Accesorios para ensayos de modulación
IRRAS
VCD
DIRLD
33
Microscopios Agilent UMA 610/620
Diseño único totalmente reflectivo.
Optica corregida a infinito.
Máximas prestaciones cerca del límite de difracción de resolución espacial.
Cámara CCD y binoculares.
Apertura motorizada transparente al visible.
Objetivo IR de Schwardchild 15x (NA=0.5).
Gran superficie de trabajo
Plataforma motorizada para mapping.
Detector MCT de 250 m refrigerado por N2(l).
Ampliable a imagen química con detectores FPA.
34
Técnicas de muestreo habituales en Microscopía IR
Transmision
Sample thickness:
10 – 20 m
Reflectancia
Sample thickness:
NA
Absorpción/
Reflectancia
Sample thickness:
5 - 10 m
Sample
Stage
Micro - ATR
Sample thickness:
NA
“Kevley SlideTM” ATR crystal
Condenser
Objective
Grazing Angle
Sample thickness:
NA
Condenser
Objective
Condenser
Objective
Condenser
Objective
Condenser
GAO
35
Análisis puntual: Muestra Grande – 250x250 um
Se recoge 1 espectro de la zona de la muestra visualizada
Area total medida en rojo.
El espectro resultante es una media
de la composición de esa zona (hasta 250x250 um)
Apertura
250 um
36
Se recoge 1 espectro de la zona de la muestra visualizada
Cerramos la ventana de apertura al máximo para evitar interferencia de otras zonas, obtenemos el espectro de la zona roja
La resolución espacial típica es 10-20 micras, en función del límite de difracción espacial.
50 um
Análisis puntual: Area pequeña – 50 x 50 um
37
MICROSCOPIO AGILENT 610. Mapping
Automáticamente adquiere varios espectros de la muestra en diferentes
puntos de una superficie. Permite crear mapas de contorno. Suele requerir
varias horas de análisis. Aplicable fundamentalmente a estudios por
transmisión o reflectancia.
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Microscopía de imagen química:
Detectores FPA
Amplia variedad de detectores disponibles
• MCT, InSb, PtSi,Si, Si:As IBC, etc..
• Tamaños de matriz desde 40 x 16 hasta 1024 x 1024 pixels
320 x 240 Si:As
128 x 128 MCT 1024 x 1024 InSb
64 x 64 MCT
39
¿Qué es Imagen en FTIR?
En cada posición de la imagen hay un espectro
En cada punto del espectro hay una imagen
La imagen en cada punto del espectro está definida por la química de la muestra
ATR Image at 1467cm-1
Polyethylene: 25μm
Image at 1720cm-1
Urethane: ~3μm
Image at 1376cm-1
Polypropylene: 20μm
45μm
Transmisión
175μm
Imagen FT-IR, Transmisión vs. ATR: Laminado
50μm
Imagen de la muestra Cross section of 4 layer laminate film
Thickness: 3μm*
(Picture from internal CCD of UMA600)
Field of view in ATR Field of view in transmission
45μm 175μm
Imagen
visible Imagen IR basada en la banda Amida I
(1700-1580cm-1)
Imagen basada en la banda lipídica
(1770-1700 cm-1)
Syn
ch
rotr
on
FP
A IR
Im
ag
ing
Syn
ch
rotr
on
FP
A IR
Im
ag
ing
ANALISIS DE MATERIALES BIOLOGICOS:Comparación de imágenes de un
corte transversal de una hoja de Eucalyptus botryoides por radiación sincrotrón y FTIR-
FPA
42
Cerebro de ratón: Relación lípido/proteina
LS Application: Cerebro de ratón
43
Caso Forense, Huellas dactilares Tradicionalmente las huellas dactilares han ofrecido información de
identificación personal.
Ahora pueden también utilizarse para el análisis químico.
Perfil típico de huella dactilar
Bandas de proteina entre 1700 y 1600 cm-1
Huella contaminada con paracetamol
Banda Ph-N a 1228 cm-1
Resumen
Agilent a día de hoy dispone de la gama más completa de equipos
de FTIR.
Disponemos de tecnologías diferenciales: Dialpath y ThumblIR, los
interferómetros de las más altas prestaciones, air bearing, step-
scan, microscopía, e imagen espectroquímica.
El equipo de soporte y la garantía de calidad de
Agilent