Fluorescence-free拉曼材料标识

在拉曼光谱中,准确和敏感的化学品和材料可以被识别目标的激光激发荧光物质本身和/或干扰物的样本矩阵。在拉曼光谱荧光发射降低了信噪比,可以模糊签名山峰分配给分子的独特Raman-active振动模式。这个限制非法和危险材料的宽度可以被识别为可操作的情报,应急人员,执法人员,以及军事和海关人员。最新进展有一些成功在降低荧光对数据质量的影响;然而,小型商用喇曼设备提供一个通用的解决方案缺乏抑制荧光。米拉XTR DS与先进的手持式拉曼系统填补了这个空白,我们材料识别在复杂环境中。

荧光抑制方法的调查

开发人员专注于机械和计算解决方案,减少或消除光谱干扰,导致少量的fluorescence-free便携式拉曼设备,进行了不同程度的成功[1 - 3]。一个显著的例子是力量布拉沃™,它使用专利顺序改变激励,或SSE,技术和采用DBR(分布式布拉格反射器)二极管激光器,改变激发波长作为温度的函数(4、5)。拉曼信号与入射波长变化,但是荧光发射不,车载数据处理可以区分弹性散射光的光谱。这个系统产生高质量的信息,但牺牲成本和大小,以适应DBR激光器。它还深受缩短操作寿命由于恒温循环的激光。
第二个例子的荧光缓解在手持式拉曼设备Rigaku后代ResQ™。这仪器利用波长1064纳米的激光来激发样品在紫外荧光发生电磁范围。长波长激发的缺点是,拉曼反应的强度成反比入射波长根据λ-4或1 /λ4[6]和由此产生的信号为3.4 ~ 1064 nm低于785 nm激发。大功率激光(420 + / - 30 mW)是用来弥补可怜的信噪比,同时低能量激光(≤100 mW)是足够好的拉曼信号采集785海里。此外,硅之外的散射波长检测的捕获范围需要昂贵,冷却InGaAs(砷化镓铟)探测器。结果是一个笨重的设备遭受减少操作时间领域由于增加的电力需求。此外,测试样品(尤其是那些黑颜色)容易损坏等燃烧时暴露于高功率激光。
最后,虽然785海里激发比激光操作不易荧光干扰在400 - 700纳米范围的频谱(如绿色532 nm激光),许多样品排放水平的背景荧光,足够强大的隐藏拉曼信号当兴奋的红色近红外(IR)地区。
图1所示。相对规模商用的手持式拉曼设备。

拉曼提取

荧光的拉曼光谱造成不良噪音扭曲了基线和掩盖了拉曼峰。这在图2中,可以看到部分效应在1064 nm,完全在785海里。它创建一个基线,不能描述的数学,在数学上,因此不能减去。
图2。拉曼光谱荧光。
在仪表方面,探测器不能区分喇曼散射光和荧光。非常大的和昂贵的拉曼系统可以构建使用拉曼散射的时差(瞬时)和荧光(纳秒)分离信号[7]。然而,这为手持式拉曼系统是不切实际的。
额外的。(即“拉曼提取”)是瑞士万通拉曼的新专利方法来区分信号源于荧光和拉曼散射和本成两个截然不同的光谱。米拉XTR DS产生荧光光谱与相应的强度和形状,它生成一个纯粹的拉曼散射光的拉曼光谱。

米拉XTR DS

适合不同的仪器现场应用平衡综合设计和功能特性。尽管取得了一些进步在便携式拉曼设备的性能,紧凑型荧光和具有成本效益的解决方案缓解仍然缺乏。米拉XTR DS与手持式拉曼系统填补了这一空白,使用低成本、低功率波长785纳米的激光与硅探测器敏感fluorescence-free检测。
米拉XTR DS快速提取的拉曼信号通过荧光光谱复杂先进,新算法。建立在米拉DS平台,米拉XTR DS维护的所有好处为化学和材料标识它的前身。

Fluorescence-free材料标识

测试材料评估荧光缓解与米拉XTR DS包括危险化学品、违禁药品,原料和产品常用的食品和饮料行业,和各式各样的制造材料。液体在使用vial-holder附件玻璃小瓶,检查和固体直接审问iUA -智能通用附件。专有SmartAcquire例程自动优化收购最高质量的参数收集数据,包括激光功率、积分时间和平均光谱。相比之下,785 nm和1064 nm收集拉曼光谱与米拉DS和商用手持式拉曼设备,分别。

混合分析XTR

图3包含覆盖785海里和XTR光谱说明米拉XTR DS的非凡的能力从混合物中提取拉曼数据的高荧光烃类和决议,允许视觉确认溶剂和溶质。米拉XTR DS收益率高信息含量的峰值决议。平的基线特征有助于良好的信噪比和比光谱使用基线校正处理。相比之下,没有XTR是由波长785纳米的激光激发荧光发射光谱,它掩盖了较弱的拉曼信号。
图3。每个组件在甲基苯丙胺和柴油燃料混合物光谱可以区分在米拉XTR DS。
图4。米拉XTR DS演示了改进的信号和分辨率比传统手持785 nm和1064 nm)系统。

看到过去的荧光辅料

米拉XTR DS演示了优越的解决方案相比,传统的手持785 nm和1064 nm)系统在拉曼分析食品和药物产品中发现的两个常见的辅料(图4)。
激励在1064 nm显示了一些改进传统的785 nm审讯,但即使是在这个波长,光谱辅料缺乏足够的信噪比和峰值决议为自信库匹配。阿拉伯树胶和微晶纤维素(MCC)都是很好的荧光辅料的例子可能会掩盖其他目标的信号成分的混合物。

非破坏性分析

强烈色彩的材料,如黑色塑料帽和蓝色纸板、传统构成了挑战与785海里拉曼系统测量。高质量的数据获取与米拉XTR DS,这是形成了鲜明的对比使用785年和1064 nm激光审讯,如图5所示。在785纳米材料的光谱显示广泛,发射的荧光特征。激励在1064 nm导致直接燃烧的塑料和纸纸板。众所周知,这是一个问题,这里使用和系统的制造商提供了一个大型现货适配器(LSA),旨在传播入射激光和减少样品损失。然而,高激光权力导致烧伤而臭名昭著。
图5。拉曼光谱对不同波长的两个颜色的材料测试和米拉XTR DS。

验证材料的权力

食品认证是非常可取的传统时,认证产品,如肉类,奶酪[8],橄榄油,蜂蜜。因为拉曼有敏感区分不同糖[9]甚至食草和粮食饲养的牛肉[10],假定是即时的方法,现场审讯的其他食品。
更直观的应用荧光提取可以看到如图6所示。

芬太尼分析米拉XTR DS

米拉XTR DS的能力从背景中提取拉曼光谱的荧光也可以在毒品和违禁药物的检测至关重要。丁酰芬太尼和芬太尼乙酰化合致幻药的类似物的芬太尼[11]和揭示签名低强度的峰值波长785纳米的激光激发光谱中难以解决由荧光干扰。

图7。米拉XTR DS能分辨出非常相似的分子芬太尼的类似物。
关于他们的准确识别和明确不确定性歧视很容易克服XTR光谱处理。虽然在他们的化学成分和结构非常相似,XTR的实现光谱处理显示600 - 800 cm - 1内的拉曼峰的位置范围在图7(上),乙酰基芬太尼是独一无二的。

总结

米拉XTR DS是手持式拉曼光谱学的发展。它克服了长期以来荧光干扰和限制将此功能集成到一个最负担得起的和紧凑的市场上可用的工具。现在用户可以继续增强信心数据质量和能力做出明智的决定。

引用

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