A new approach to sample preparation free micro ATR FTIR chemical imaging of polymer laminates

Význam tématu

Polymerové lamináty se široce využívají v balicím průmyslu, potravinářství či farmacii pro své vynikající chemické, mechanické a bariérové vlastnosti. Analytické ověření vrstevnatých tenkých filmů je klíčové pro kontrolu kvality, reverse engineering nebo řešení výrobních vad. Konvenční FTIR v transmisním režimu i mikro ATR vyžadují náročnou přípravu vzorků, která může být časově náročná a riziková z hlediska kontaminace.

Cíle a přehled studie / článku

Popisuje se inovativní metoda mikro ATR FTIR chemického zobrazování založená na živé obrazové akvizici (Live ATR imaging), která eliminuje nutnost pryskyřičného zalévání a řezání vzorků. Cílem je umožnit rychlou a neinvazivní analýzu tenkých polymerních laminátů „as-is“ při minimálním tlaku.

Použitá metodika a instrumentace

• FTIR spektrometr Agilent Cary 670
• FTIR mikroskop Agilent Cary 620 s FPA detektorem 64×64 MCT
• Mikro ATR objektiv z germania
• Rozlišení spektr: 4 cm⁻¹, 64 skeny (~2 minuty)
• Pixelová velikost v obraze: 1,1 µm
• Live ATR imaging pro real-time vizualizaci kontaktu

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza 55 µm silného sáčkového obalu odhalila tři hlavní polymerní vrstvy (polyethylen 11 µm, nylon 16 µm, polyethylen 20 µm) a dva adhezivní polyuretanové spoje o tloušťce 2–3 µm a 5–6 µm. Live ATR imaging umožnil vizuálně sledovat první dotek ATR krystalu se vzorkem a optimalizovat tlak na ultranízké hodnoty bez deformace, čímž se zajistilo dokonalé chemické rozlišení ultratenkých vrstev.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazné zrychlení měření (minuty oproti hodinám až dnům)
• Žádná potřeba pryskyřičného zalévání, řezání a leštění
• Minimální riziko kontaminace či poškození vzorku
• Měřítko rozlišení 1,1 µm umožňující detekci i dvou-mikronových vrstev

Budoucí trendy a možnosti využití

Metoda může být rozšířena na analýzu jiných vrstevnatých a kompozitních materiálů, automatizaci polohování a zpracování dat či integraci s dalšími metodami (např. Ramanova mikroskopie). Vývoj softwaru pro pokročilou segmentaci a kvantifikaci vrstev podpoří širší uplatnění v průmyslové kvalitě.

Závěr

Agilent Live ATR imaging na bázi FPA detektoru představuje převratný přístup ke vzorku „as-is“ micro ATR FTIR chemické zobrazování. Umožňuje rychlou, neinvazivní a vysoce rozlišující analýzu ultratenkých polymerových laminátů bez časově náročných příprav vzorků.

Reference

1. Kansiz M. A new approach to sample preparation free micro ATR FTIR chemical imaging of polymer laminates. Application Note, Agilent Technologies, 2011, Publication Number 5990-7999EN.