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MIRA DS (analizzatore Raman istantaneo Metrohm) è un sistema Raman portatile che identifica i materiali utilizzando l'eccitazione laser a 785 nm. I vantaggi dell'utilizzo di Raman a 785 nm sono ben compresi. L'eccitazione con lunghezze d'onda più corte produce un forte scattering Raman con tempi di acquisizione brevi. Ciò si traduce in un elevato rapporto segnale-rumore e fornisce un'eccellente risoluzione spettrale con un assorbimento di potenza inferiore. Questi sono solo alcuni dei motivi per cui il Raman portatile è diventato così popolare negli ultimi due decenni.
La sensibilità di Raman a 785 nm significa anche che possono essere utilizzate potenze laser inferiori. Le potenze laser inferiori aiutano a proteggere i campioni sensibili dalla combustione o dall'accensione. I rivelatori al silicio utilizzati a lunghezze d'onda più corte non hanno bisogno di essere raffreddati, prolungando ulteriormente la durata della batteria. Il risultato netto è che i sistemi a 785 nm possono essere molto piccoli e fornire comunque un'identificazione del materiale rapida e precisa per lunghe ore sul campo.
Scopri di più su come MIRA è diventata mobile nel nostro precedente post sul blog.
Tuttavia, mentre questo è considerato lo «sweet spot» sia per un segnale forte che per la mitigazione della fluorescenza tra le possibili lunghezze d'onda, circa il 10% di materiali attivi Raman emettono fluorescenza sotto interrogatorio con sistemi Raman a 785 nm [1]. Ad esempio, la gomma arabica è un riempitivo e legante ampiamente utilizzato. Quando campionata con sistemi a 785 nm, la sua fluorescenza travolge il segnale Raman (ne parleremo più avanti). Allo stesso modo, gli agenti taglienti (p. es., il saccarosio che si trova nelle droghe di strada) sono fluorescenti e possono impedire l'identificazione positiva della sostanza bersaglio. I coloranti possono essere problematici anche nell'analisi di compresse, prodotti alimentari, arte e plastica. Spesso, le caratteristiche Raman deboli possono ancora essere osservate nei materiali fluorescenti con l'interrogazione a 785 nm, ma la mitigazione della fluorescenza è fondamentale per la corrispondenza della libreria.
Raccomandazioni precedenti per superare la fluorescenza
Quando la fluorescenza è un problema, si consiglia spesso l'eccitazione laser a 1064 nm. I compromessi includono una maggiore potenza laser, un maggiore riscaldamento del campione, tempi di interrogazione più lunghi, e bassa efficienza di diffusione Raman. Spesso, questo significa strumenti più grandi con una durata della batteria più breve. Gli strumenti di alcuni produttori richiedono tempi di acquisizione più lunghi che rallentano il campionamento e possono potenzialmente danneggiare il campione.
C'è un modo migliore?
In una parola, sì. SSE (Sequentially Shifted Excitation) può essere utilizzato per rimuovere i contributi fluorescenti a uno spettro Raman utilizzando un laser che sposta la lunghezza d'onda di eccitazione in funzione della temperatura del laser. Il risultato è un sistema «portatile» molto grande con una tracolla e un prezzo elevato, in parte a causa del costoso laser utilizzato. A parte l'ingombro e il costo, un altro problema con questi sistemi è che il ciclo di temperatura costante del laser fa sì che la batteria del sistema abbia una breve durata.
Una soluzione Metrohm
Metrohm Raman ha progettato un sistema di reiezione della fluorescenza basato sul suo pacchetto compatto MIRA DS che utilizza un laser IPS monomodale da 785 nm. Il sistema è in grado di produrre un'eccellente risoluzione spettrale e dati di base piatti con bassa potenza laser, brevi tempi di acquisizione, e tutte le altre ottime funzionalità che gli utenti si aspettano da MIRA DS.
Questo sistema di rigetto della fluorescenza è costruito su una piattaforma MIRA DS, preservando tutte le sue capacità uniche:
Sicurezza in ogni situazione - Affrontare le esigenze dei primi soccorritori
Miglioramento della verifica con la tecnologia Orbital Raster Scan (ORS)
Smart Acquire - ID materiale Raman automatizzato per professionisti della difesa e della sicurezza
Determinazione dell'eroina di campioni di droghe da strada
MIRA XTR DS
MIRA XTR DS è l'evoluzione della spettroscopia Raman. Combina le dimensioni più ridotte, la risoluzione più elevata e il consumo energetico inferiore di uno strumento Raman a 785 nm con algoritmi avanzati in attesa di brevetto per eXTRact Raman dati, anche da spettri che hanno una forte fluorescenza!
La Figura 1 contiene spettri Raman da un materiale fluorescente, polvere di gomma arabica, con eccitazione laser tradizionale a 785 nm e 1064 nm, oltre a MIRA XTR DS. Il miglioramento della risoluzione con XTR è evidente. Nota la linea di base molto piatta (non corretta) nello spettro XTR in basso. Questo è fondamentale per la corrispondenza della libreria con una Correlazione di Pearson, dove il prodotto scalare tra spettri e linee di base diverse da zero contribuisce fortemente alla correlazione.
Scopri di più su MIRA XTR DS qui.
Le applicazioni per MIRA XTR DS includono Sfruttamento di siti sensibili / Ricognizione della sorveglianza dell'intelligence (SSE/ISR) di laboratori clandestini e determinazione delle vie sintetiche verso i prodotti illeciti. MIRA XTR DS è progettato per scenari del mondo reale come l'analisi dei residui di laboratorio di metanfetamine e l'identificazione di narcotici nei campioni di droghe di strada. Ciò include l'identificazione dei narcotici, nonostante gli agenti taglienti che emettono fluorescenza e falliscono l'analisi a 785 nm. ORS™ combinato con il rifiuto della fluorescenza significa che MIRA XTR DS può anche interrogare delicatamente materiali sensibili come composti esplosivi colorati.
Scarica il nostro White paper gratuito di seguito per saperne di più sulle capacità di MIRA XTR DS.
Vuoi saperne di più? Scarica il nostro white paper
Questo white paper gratuito presenta un'indagine sui metodi di abbattimento della fluorescenza, i vantaggi di MIRA XTR DS ed esempi di applicazioni (ad es. sostanze chimiche pericolose, droghe illecite, ingredienti e prodotti utilizzati nell'industria alimentare e delle bevande e materiali fabbricati).
Applicazioni classiche migliorate con MIRA XTR DS
Lidocaina [2] è un anestetico locale che può essere utilizzato anche per tagliare la cocaina perché aumenta l'immediata sensazione di intorpidimento che molti consumatori di cocaina associano a un prodotto di alta qualità. Poiché la cocaina è tipicamente presente solo al 30% circa nei campioni di strada, il suo segnale può essere occluso da altri componenti della miscela. Tuttavia, l'identificazione positiva di comuni agenti da taglio come la lidocaina può portare a ulteriori indagini su un campione sospetto.
Tradizionalmente, la lidocaina era un problema per i sistemi Raman a 785 nm, poiché la sua fluorescenza impediva sia l'identificazione positiva della lidocaina che rilevamento della cocaina. MIRA XTR DS produce uno spettro di lidocaina eccellente, privo di fluorescenza e risolto (figura 2).
La difenidramina è un altro esempio di un comune farmaco da banco che, se rilevato, può suggerire rapporti più oscuri. Può essere abusato da solo, ma è anche un potenziale precursore nella sintesi della metanfetamina. La difenidramina mostra una certa fluorescenza quando interrogata con Raman a 785 nm (Figura 3), ma è anche tipicamente presente in miscele con ingredienti inerti che sono fluorescenti. Per questo tipo di analisi, SERS può essere utilizzato per rilevare tracce di una sostanza. Questa è un'eccellente vetrina per MIRA XTR DS, perché può eseguire test Raman e SERS a 785 nm, mentre la maggior parte dei sistemi a 1064 nm attualmente sul mercato non possono essere utilizzati per l'analisi SERS.
Qual è la differenza tra Raman e SERS? Leggi il nostro articolo del blog per scoprirlo!
Raman vs SERS... Qual è la differenza?
Ma MIRA XTR DS può fare di più!
Con la mitigazione della fluorescenza, il Raman a 785 nm può essere utilizzato più in generale per l'identificazione dei materiali e le analisi chimiche.
?ts=1644760167835&$orig-5000$&dpr=off "Confronto degli spettri Raman di MCC misurati da 1064 nm, 785 nm (MIRA DS) e XTR (MIRA XTR DS).")
Cellulosa microcristallina
La cellulosa microcristallina (MCC) è un altro eccipiente inerte comunemente usato nella produzione alimentare e nell'industria farmaceutica. Quando interrogato con Raman a 785 nm, la sua fluorescenza può sopraffare il segnale Raman e impedire l'identificazione e la corrispondenza della miscela (Figura 4).
Ketchup
La misurazione degli analiti nel ketchup è un'applicazione particolarmente interessante, in quanto si tratta di una miscela altamente colorata e complessa. Con il test a 785 nm, mostra la fluorescenza, con il test a 1064 nm, brucia. Ma l'analisi XTR porta il vantaggio aggiuntivo del miglioramento del segnale, restituendo uno spettro che indica chiaramente la presenza di tracce di licopene nel ketchup, la sostanza chimica che contribuisce al suo colore rosso (Figura 5).
Miele
Un'altra importante applicazione dimostra come MIRA XTR DS sia in grado di distinguere il miele d'imitazione dalla forma pura e genuina nella ricerca di prodotti alimentari fraudolenti, e che si mostri promettente per l'analisi quantitativa. MIRA XTR DS estrae spettri Raman da materiali che tipicamente mostrano fluorescenza con eccitazione a 785 nm, questa volta con una risoluzione sufficiente per rilevare diversi rapporti di miscele (Figura 6).
?qlt=85&ts=1644760167851&dpr=off "Confronto degli spettri Raman del miele puro (a sinistra) e del miele imitazione (al centro) misurati da 1064 nm, 785 nm (MIRA DS) e XTR (MIRA XTR DS). A destra: Determinazione del rapporto di diverse miscele di miele puro con adulteranti utilizzando MIRA XTR DS.")
Un potente laboratorio nel palmo della tua mano
Storicamente, gli utenti Raman hanno affrontato la fluorescenza utilizzando strumenti con un laser a 1064 nm. MIRA XTR DS combina le dimensioni più ridotte, la risoluzione più elevata e il consumo energetico inferiore di un laser a 785 nm con il rivoluzionario machine learning per eXTRact Raman da campioni fluorescenti. I vantaggi sono notevoli!
- Il laser a bassa potenza da 785 nm interroga campioni sensibili senza rischio di ignizione o bruciatura.
- Il design compatto e tascabile consente il vero funzionamento con una sola mano del dispositivo
- Il basso consumo energetico significa una maggiore durata della batteria per un uso prolungato sul campo
MIRA XTR DS: tutto il meglio del Raman portatile con applicazioni praticamente illimitate.
Riferimenti
- Christesen, S. D.; Guicheteau, J. UN.; Curtis, J. M.; Fontana, A. w. Strumento Raman portatile a doppia lunghezza d'onda per il rilevamento di agenti chimici ed esplosivi. Optare. Ing. 2016, 55 (7), 074103. DOI:10.1117/1.OE.55.7.074103
- Barat, S. UN.; Abdel-Rahman, M. S. La cocaina e la lidocaina in combinazione sono convulsivanti sinergici. Cervello Ris. 1996, 742 (1), 157–162. DOI:10.1016/S0006-8993(96)01004-9
