Giới thiệu về thiết bị Quang phổ Raman cầm tay và những ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực

1. Giới thiệu về thiết bị Quang phổ Raman cầm tay 785 nm

Thiết bị Quang phổ Raman cầm tay 785 nm có những tùy chọn lấy mẫu linh hoạt, thời gian phân tích ngắn, yếu tố nhỏ gọn và khả năng định danh vượt trội. Hãy cùng tìm hiểu sâu hơn một chút và kiểm tra nguồn laser công suất thấp và độ phân giải góp phần vào danh sách sự phát triển của Raman.

Thời gian phân tích ngắn và công suất laser thấp giúp bảo toàn tuổi thọ pin cho hệ thống — một điều cần thiết cho Raman cầm tay trong các ứng dụng thực hiện tại hiện trường. Công suất laser thấp cũng ít gây ra rủi ro làm giảm chất lượng mẫu và phân tích an toàn hơn đối với các vật liệu chưa được xác định.

Thiết kế quang phổ kế độc đáo của MIRA (Metrohm Instant Raman Analyzer) thu thập dữ liệu trong thời gian phân tích rất ngắn với tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR) rất cao. So sánh SNR cao (xanh lục) và thấp (xám) trong Hình 1 Minh họa  tín hiệu nhiễu trong phổ có độ phân giải thấp có thể che khuất độ phân giải cực đại như thế nào. Cuối cùng, tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cao nghĩa là nhiều thông tin đỉnh peak hơn cho sự khớp thư viện tối ưu.

2. Giới thiệu thiết bị MIRA XTR®: Kỹ thuật loại bỏ tín hiệu huỳnh quang để cải thiện hiệu suất 785 nm

Bước sóng có thể ảnh hưởng đến quyết định lựa chọn hệ thống Raman, ví dụ: 532 nm cho tín hiệu mạnh hoặc 1064 nm cho giảm huỳnh quang - nhưng Raman 785 nm với loại bỏ huỳnh quang mang lại cho người dùng những điều tốt nhất. Khoảng 20–30% vật liệu phát huỳnh quang có kích thích ở bước sóng này. Tuy nhiên, các thuật toán đã được cấp bằng sáng chế trên MIRA XTR DS (Hình 3) trích lọc huỳnh quang từ phổ Raman 785 nm cho định danh vật liệu không có huỳnh quang.

Tìm hiểu thêm về MIRA XTR DS trong tài liệu và bài viết blog liên quan của chúng tôi.

Định danh vật liệu không huỳnh quang 785 nm với MIRA XTR

Sự phát triển của quang phổ Raman 785 nm cầm tay: Chiết xuất Raman từ giao thoa huỳnh quang

Những lợi ích của Raman eXTRaction rất ấn tượng:

• Người dùng không chuyên về kỹ thuật có thể nhanh chóng và dễ dàng thu thập dữ liệu với chất lượng cao ở bất kỳ đâu cho các ứng dụng định danh vật liệu đa dạng
• XTR giúp phân tích hàng nghìn mẫu có màu sắc cao, hữu cơ và / hoặc phức tạp
• Quang phổ có độ phân giải cao nâng cao khả năng khớp phổ thư viện, cung cấp đinh danh vật liệu nhanh chóng và chính xác
• Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu của phổ cực cao được cung cấp bởi XTR, ngay cả khi lấy mẫu vật liệu huỳnh quang và cho phép phân tích trực tiếp, đo độ nhạy với các thành phần có nồng độ thấp

4.1. Hóa chất

Raman có thể là một công cụ mạnh mẽ để phát triển tổng hợp các hợp chất hóa học hoặc trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu vì tính đặc hiệu của nó giúp xác định, phát hiện và định danh hóa chất nhanh chóng và dễ dàng. Tuy nhiên, các chất hữu cơ cũng có thể được xem là vật liệu khó xác định dưới bước sóng 785nm. XTR khắc phục vấn đề này và được hiển thị trong ví dụ ở đây.

Các phân tử tổng hợp thường có nhiều liên kết và cũng có khả năng thể hiện huỳnh quang trong quang phổ Raman. Hãy xem xét axit folic, một loại vitamin B cũng được xem như một vật liệu tổng hợp vì độ bão hòa kéo dài và nhiều nhóm chức năng. Axit folic phát huỳnh quang dưới sự xác định vởi Raman, nhưng dù sao, XTR tạo ra phổ có độ phân giải rất cao.

4.2. Thuốc nhuộm

Thuốc nhuộm và vật liệu có màu cao gần như luôn phát huỳnh quang dưới sự thẩm vấn của Raman, và đường nền bị huỳnh quang rộng che khuất các đỉnh Peak đặc trưng. Điều này thường được hình thành trong các vật liệu và hỗn hợp phức tạp.

Tại đây, một sản phẩm thực phẩm có màu sắc (hỗn hợp đồ uống Koolaid®) được thẩm vấn với Raman cầm tay. Phổ trên cùng (màu xanh) là một ví dụ tuyệt vời về tjns hiệu huỳnh quang mạnh từ phân tích thuốc nhuộm với Raman 785nm. Tín hiệu trích xuất hằng ngày của kỹ thuật XTR từ vật liệu mục tiêu đủ tốt để Allura Red (FD &C Red 40) có thể được xác định tích cực trong MIRA Cal DS.

4.3. Thực phẩm chức năng và thực phẩm bổ sung

Thực phẩm bổ sung thường bao gồm một lượng lớn vitamin, khoáng chất, chất xơ và chất chống oxy hóa có nguồn gốc từ trái cây và rau quả có màu sắc rực rỡ. Thực phẩm chức năng và thực phẩm bổ sung ít quy định so với dược phẩm, nhưng Raman có thể được sử dụng để xác nhận định danh của một chất bổ sung.

Quercetin là một sắc tố thực vật có tác dụng chống oxy hóa và chống viêm được sử dụng như một thành phần trong thực phẩm chức năng, đồ uống và thực phẩm. MIRA XTR DS có thể tạo ra một phổ khác biệt với quercetin với các đỉnh đặc trưng cường độ cao, độ phân giải tốt, bất chấp huỳnh quang. 

4.6. Định danh hoa nghệ tây

Thách thức của việc định danh hoa nghệ tây chất lượng thấp hoặc giả nằm ở  cách nghiên cứu khác nhau để tạo ra sự xuất hiện của một hỗn hợp tinh khiết — ví dụ: thêm thuốc nhuộm và bao gồm các bộ phận hoa giả. Đây là minh chứng cho sức mạnh của MISA (Metrohm Instant SERS Analyzer) để xác thực thực phẩm đơn giản tại hiện trường. 

Tìm hiểu thêm về MISA trong bài viết của chúng tôi.

Chống gian lận thực phẩm: Gặp gỡ MISA

SERS đóng góp khả năng khử huỳnh quang vốn có của riêng mình ở đây. Trong so sánh phân tích Raman và SERS về hoa nghệ tây nguyên chất, nền SERS (màu cam) ít bị ảnh hưởng bởi huỳnh quang. Điều này hỗ trợ phát hiện rất nhạy cảm Sudan 1, một loại thuốc nhuộm độc hại được sử dụng ở nồng độ rất thấp để bắt chước màu sắc phong phú của nghệ tây.

Tìm hiểu thêm về xác thực hoa nghệ tây trong Ghi chú ứng dụng sau.

Phát hiện dấu vết thuốc nhuộm độc hại trong hoa nghệ tây – Bảo vệ an toàn người tiêu dùng với MISA

4.6. Thuốc trừ sâu trên nho khô

Nho khô được tiêu thụ trên khắp thế giới như một món ăn nhẹ lành mạnh. Tuy nhiên, việc sử dụng nhiều thuốc trừ sâu ở các quốc gia có quy định kém đã biến món ăn vặt này thành một sản phẩm thực phẩm có khả năng gây hại. Acetamiprid là một loại thuốc trừ sâu neonicotinoid được sử dụng rộng rãi có vai trò trong tiêu diệt đàn ong và hiện được điều chỉnh ở mức dư lượng tối đa là 0.5 μg / g (500 ppb) ở châu Âu.

Kỹ thuật lấy mẫu đơn giản và hiệu quả hỗ trợ phân tích SERS di động, linh hoạt, tại chỗ. Ở đây, một dung môi dễ bay hơi cao đã được sử dụng để chiết xuất hợp chất đích. Sự bay hơi nhanh chóng của một khối lượng lớn chất siêu lỏng (800 μL thay vì 200 μL thường được sử dụng) cải thiện khả năng phát hiện đến mức ppb. Với phương pháp này, đỉnh cho acetamiprid có thể nhìn thấy xuống đến 0.5 μg / g (màu cam).