The Measurement of High Optical Densities in the Near-Infrared

Význam tématu

Zjišťování vysokých optických hustot v blízké infračervené oblasti je klíčové pro řadu aplikací od biophotoniky přes výrobu ochranných brýlí až po kvantitativní analýzu silně absorbujících vzorků. Přesnost výsledků závisí na fotometrické přesnosti, linearitě přístroje a širokém dynamickém rozsahu spektrofotometru.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ověřit schopnost spektrofotometru Agilent Cary 6000i provádět spolehlivá měření optické hustoty až do 8 Abs v NIR oblasti. Autoři nejprve validovali přístroj metodou přidávání filtrů a poté analyzovali materiály pro laserovou bezpečnostní optiku na vlnových délkách 980 nm (InGaAs) a 1064 nm (Nd:YAG).

Použitá metodika a instrumentace

Pro posouzení linearity a rozsahu absorbance byl aplikován princip přidávání filtrů s přesně známou optickou hustotou. V případech nízké propustnosti světla bylo uplatněno zadní zeslabení paprsku (RBA) pomocí kovových mřížkových filtrů.

• Spektrofotometr Agilent Cary 6000i UV-Vis-NIR
• Lockdown Solid Sample Holder a Lockdown Cuvette Holder
• Sada mřížkových filtrů pro zeslabení referenčního paprsku

Režim měření byl dvojpaprskový s korekcí základní linie, spektrální šířka pro UV-Vis 5 nm a pro NIR variabilní s 0,3 s akumulací signálu.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda přidávání dvou a tří filtrů potvrdila výbornou korelaci mezi měřenou a predikovanou absorbancí až do 8,10 Abs při ~1200 nm. Spektra vzorků materiálů pro laserové brýle vykázala absorbance nad 7 Abs s dobrým poměrem signál/šum, přičemž šum lze dále potlačit delší dobou akumulace signálu.

Přínosy a praktické využití metody

Popisovaná technika umožňuje rychlé a přesné stanovení vysokých optických hustot bez potřeby drahých kalibrovaných standardů. Metodu lze využít při výrobě a validaci ochranných filtrů, v průmyslové QA/QC, analýze silně absorbujících kapalin i biologických vzorků.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se vývoj spektrofotometrů s ještě širším dynamickým rozsahem a citlivějšími detektory, plně automatizované zadní zeslabení paprsku, pokročilá softwarová korekce šumu pomocí strojového učení a nasazení přenosných NIR spektrometrů pro on-line monitoring procesů.

Závěr

Filtrační technika přidávání prokázala schopnost spektrofotometru Cary 6000i spolehlivě měřit optické hustoty až do 8 Abs v NIR oblasti. Metoda zajišťuje vysokou přesnost, linearitu a široký dynamický rozsah, což je klíčové pro aplikace vyžadující měření silně absorbujících materiálů.

Reference

• Agilent Technologies. The linear dynamic range of the new generation Cary 4000, 5000 and 6000i spectrophotometers. Data sheet, 2011.
• Josephy D., Logan D. A whole cell assay for spectroscopic measurement of recombinant cytochrome P450 expression in bacteria. UV-Vis-NIR At Work, 2011, No. 87.
• Hind A.R. To improvements in spectrophotometry. American Laboratory. 2002;34(24):32.
• Agilent Technologies. Photometric linearity range of the new generation Cary 4000/5000/6000i spectrophotometers. Data sheet, 2011.
• Agilent Technologies. Cary Rear Beam Attenuator accessory. Part No. 0010044100.
• Agilent Technologies. Instrumentation part numbers: Cary 6000i UV-Vis-NIR Spectrophotometer (00 100794 00), Mesh filter kit (99 100477 00), Cary Win UV Analysis Pack Software (85 101950 00).