Espectroscopia – Técnicas de Medição com a Ocean Insight

Usando uma variedade de técnicas de espectroscopia e imagem, ajudamos a aproveitar o poder da luz para obter informações precisas sobre o mundo ao nosso redor.
O poder da espectroscopia está na sua capacidade de sondar materiais e ambientes de várias maneiras diferentes. Aqui segue-se uma breve introdução sobre essas técnicas pela Ocean Insight.

Medição de Absorvância

De UV a NIR e comprimentos de onda mais longos, as medições de absorvância fornecem informações valiosas sobre a composição química dos materiais em todos os estados da matéria.
A luz incidente numa amostra pode ser transmitida, absorvida ou espalhada. A transmissão é a luz que passa pela amostra; a luz que encontra uma molécula pode ser absorvida ou espalhada. A absorvância pode ser usada como uma ferramenta qualitativa para identificar substâncias, ou como uma ferramenta quantitativa para medir a concentração de uma molécula em solução.
Vantagens da Absorvância

  • Medições não destrutivas: A menos que sua amostra seja fotossensível, a medição pode ser repetida sem alterar a amostra.
  • Resultados quantitativos: Use a absorvância para determinar a concentração das soluções.
  • Precisão e repetibilidade: Com ferramentas e métodos adequados, a absorvância pode ser quantificada com grande precisão de medição a medição.
Medição de Cores

A cor ocorre quando a luz é percebida pelo olho humano. A cor refletida ou emitida pelas amostras pode ser medida usando medidores básicos de cor ou dispositivos espectrais mais robustos para uma análise mais detalhada.
A medição precisa da cor depende da amostra, da calibração, da configuração do iluminante e do detetor que está a ser usado, e da perceção humana subjetiva. Além disso, a geometria de medição é fundamental para garantir resultados consistentes e conformidade com os padrões. Gerir cada elemento envolve subtilezas que são críticas para produzir resultados precisos e repetíveis.
Vantagens da medição de cores

  • A medição espectral é muito mais sofisticada do que a inspeção visual.
  • Os dados adquiridos podem ser usados para calcular vários parâmetros de cores.
  • Sem contato: As medições podem ser feitas à distância, evitando danos à amostra e proporcionando flexibilidade.
  • Parâmetros como brilho, potência e cor podem ser medidos simultaneamente.
Medição de Fluorescência

A fluorescência é a absorção e emissão de luz de duas frequências diferentes. Normalmente, um comprimento de onda mais baixo da luz incidente é absorvido de uma direção e um comprimento de onda mais alto da luz é emitido em todas as direções.
Moléculas fluorescentes absorvem luz num determinado comprimento de onda e emitem em outro. Com um comprimento de onda de luz incidente conhecido, as amostras podem ser identificadas poelos seus espectros de emissão fluorescente. Como a fluorescência ocorre em escala molecular, é a única técnica espectroscópica capaz de identificar moléculas únicas.
Vantagens da fluorescência

  • Alta sensibilidade – Níveis de concentração de amostra muito baixos podem ser detetados.
  • Resultados quantitativos – Na maioria dos casos, o sinal de fluorescência é proporcional à concentração e responde a mudanças de concentração em pico-segundos.
  • Medições não destrutivas – Ao contrário de algumas técnicas, a fluorescência não é destrutiva para amostras líquidas e sólidas.
Irradiância

Irradiância é a quantidade de energia emitida em cada comprimento de onda de uma amostra radiante, como um LED, um laser ou o sol. A partir desses dados, valores de intensidade mais específicos podem ser calculados.
A irradiância relativa usa uma lâmpada com uma temperatura de cor conhecida para corrigir a forma do espectro, mas não a sua magnitude. A irradiância relativa pode determinar se há mais potência num comprimento de onda do que em outro, mas não quanta potência existe em termos absolutos.
A irradiância espectral absoluta requer uma lâmpada de potência espectral conhecida para calibrar a resposta do espectrómetro em cada pixel. Isso modifica a forma e a magnitude do espectro, corrigindo a função de resposta do instrumento. O espectro modificado é dado em termos de potência por área por comprimento de onda.
Vantagens da irradiação

  • Medições flexíveis: Os dados de irradiância podem ser usados para calcular vários parâmetros de potência e cores.
  • Resultados quantitativos: Mais precisos do que o olho humano para a comparação mais simples da intensidade da luz.
  • Várias opções de configuração: escolha entre vários espectrómetros e acessórios de amostragem para otimizar as configurações para aplicações que vão desde caracterização de LED e laser até medições de radiação solar de ressurgência/descida.
Imagem Multiespectral

A imagem multiespectral (MSI) envolve a captura de imagens de uma cena ou objeto em várias bandas de comprimento de onda discretas e a extração de conteúdo espectral desses dados.
Ao alavancar recursos conhecidos de absorção ou emissão espectral para identificar materiais, a deteção multiespectral pode ser usada para tudo, desde avaliar o rendimento e a qualidade das colheitas até ajudar os médicos a avaliar as feridas de vítimas de queimaduras.
Vantagens da Imagem Multiespectral

  • Deteção poderosa: o MSI permite “ver” além das limitações do olho humano, usando imagens espectrais para capturar informações valiosas em todo o espectro.
  • Configuração flexível: Dispositivos multiespectrais podem ser otimizados para aplicações e comprimentos de onda específicos e integrados a outros sistemas de medição ótica.
  • Técnica adaptável: Ao contrário do sensor híper espectral, o MSI usa um instrumento de pegada menor, fornece respostas mais rapidamente e pode ser configurado apenas para os comprimentos de onda de maior interesse.
  • Versatilidade de aplicação: Os sistemas podem ser personalizados para aplicações em ciências biomédicas e da vida, alimentos e agricultura, aeroespacial e defesa, arte e património cultural.
Deteção de Oxigênio

Os sensores óticos de oxigénio compreendem um fluoróforo indicador numa matriz hospedeira sol-gel que é aplicada a um adesivo ou ponta de fibra. O indicador altera as propriedades óticas em resposta aos analitos no seu ambiente e um fluorómetro mede a resposta.
Os materiais óticos de deteção de oxigénio da Ocean Insight podem ser aplicados a várias superfícies, incluindo sondas e patches, tornando-os personalizáveis para cada aplicação. Como os sensores não consomem oxigénio, eles podem ser usados em contato contínuo com amostras viscosas. Além disso, ao contrário dos elétrodos de oxigénio, os sensores óticos de oxigénio não requerem agitação contínua.
Vantagens do sensor ótico de oxigênio

  • Os sensores detetam oxigénio molecular em fases gasosas e líquidas numa ampla gama de temperaturas e concentrações.
  • Contato contínuo da amostra: Os sensores óticos de oxigénio não consomem a amostra.
  • Tempo de resposta rápido: os sensores respondem em 1 segundo ou menos.
  • Deteção de baixo nível: Nas concentrações mais baixas de oxigénio, os sensores podem resolver para 0,004% de oxigénio a 1 atm.
  • Os sensores estão disponíveis como sondas, adesivos ou integrados em biobags e outros recipientes.
Sensor de pH

Os sensores óticos de pH compreendem um corante indicador de pH numa matriz aplicada a um patch ou cuvete, que muda de cor em resposta aos analitos no seu ambiente. Um espectrómetro mede a resposta colorimétrica (absorvância).
A deteção precisa de pH permite monitorar e ajustar processos químicos, proteger o meio ambiente e estudar sistemas biológicos. Os medidores de pH do tipo elétrodo são mais familiares, mas o surgimento dos sensores óticos de pH melhorou o tempo de resposta da medição, expandiu a gama de amostras quimicamente compatíveis e permitiu medições sem contato.
Vantagens do sensor de pH

  • Os sensores são ideais para a gama biológica (pH 5-9).
  • Certificação USP Classe VI: A química do sensor ótico de pH atende aos padrões de biocompatibilidade para produtos farmacêuticos e de saúde.
  • Baixa necessidade de manutenção: Ao contrário dos elétrodos de pH, os sensores óticos de pH não requerem soluções de armazenamento especiais.
  • Desempenho de alta resolução: os sensores podem resolver para 0,01 unidades de pH.
  • A química do corante indicador pode ser aplicada a patches e cuvetes.
Raman

A espectroscopia Raman usa a dispersão da luz do laser para sondar a estrutura molecular. De cada milhão de fotões espalhados, um único fotão interagirá com os estados vibracionais de uma molécula de amostra e emitirá luz de um comprimento de onda diferente.
Embora os espectros Raman sejam de baixa intensidade, os sistemas Raman podem ser configurados para explorar a estrutura molecular de forma tão eficaz quanto a espectroscopia IR. As configurações Raman são mais fáceis de usar, mais versáteis e menos dispendiosas. As assinaturas espectrais Raman podem ser usadas em pesquisas fundamentais ou combinadas com um banco de dados conhecido para identificação e quantificação instantânea de materiais.
Vantagens da Análise Raman

  • Versatilidade: Pode ser usado para medir sólidos, líquidos ou pós, tanto em laboratório quanto no campo.
  • Não requer preparação de amostra; é sem contato e não destrutivo; e não produz subprodutos perigosos.
  • Identificação química rápida e precisa: As assinaturas espectrais Raman podem ser combinadas com bibliotecas conhecidas.
  • Deteção de nível de rastreamento: pode ser usado com substratos de nanopartículas Raman aprimoradas de superfície para amplificar sinais Raman fracos e medir vestígios de amostras, incluindo pesticidas e narcóticos.
Refletância

A refletância é a luz incidente na superfície de um material que é refletida numa interface. A luz não refletida da amostra é absorvida, espalhada ou transmitida.
Superfícies espelhadas muito lisas ou brilhantes têm alta refletância especular, na qual a luz incidente reflete na mesma direção. Superfícies ásperas ou foscas têm refletância difusa, onde a luz incidente se espalha em todas as direções. A maioria das superfícies exibe uma combinação de refletância especular e difusa.
Vantagens da refletância

  • Medições não destrutivas: A maioria dos tipos de amostra pode ser medida repetidamente sem afetar a amostra.
  • Técnica quantitativa: é mais precisa do que o olho humano para determinar a cor da amostra ou examinar as diferenças entre os objetos.
  • Diversas aplicações: Configure sistemas para medições especulares e difusas de amostras como autopeças, tintas e revestimentos, grãos de café e frutas.
Transmitância

A transmitância é a luz incidente numa amostra que transmite através dela. Se a amostra tiver baixa dispersão (como com uma solução limpa e diluída), quase toda a luz não absorvida será transmitida.
Vantagens da transmissão

  • Pode ser usado para caracterizar a eficácia de amostras como revestimentos óticos, tingimento de janelas e tubos de plástico.
  • Configuração simples. As configurações podem ser montadas usando praticamente os mesmos componentes das medições de absorvância.
  • Várias opções de amostragem. Escolha entre sondas de imersão de transmissão, conjuntos de suporte de filtro e lente e outros acessórios.
MAIS INFORMAÇÕES