Direct Identification of Packaged Substances using the Agilent Resolve Handheld Raman Analyzer

Význam tématu

Ramanova spektroskopie představuje rychlou a neinvazivní metodu pro identifikaci chemických látek podle vibračních „otisků“ molekul. V mobilních aplikacích, kde jsou vzorky často uzavřeny v obalech, rozšiřuje možnosti klasické Ramanovy spektroskopie technika SORS (Spatially Offset Raman Spectroscopy), která dokáže detekovat látky pod silnými nebo neprůhlednými bariérami. To je klíčové zejména pro vymáhání práva, průmyslovou kontrolu kvality a bezpečnostní screening.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na porovnání dvou režimů analýzy pomocí přenosného analyzátoru Agilent Resolve:

• konvenční povrchová Ramanova spektroskopie,
• SORS skrz bariéru (through-barrier) na modelové látce – bílém granulovaném cukru (sucrose) jako substitutu kontrolované látky.

Hloubka průniku laseru byla testována přes vrstvy LDPE sáčků různé tloušťky a další běžné obalové materiály (celofán, papírové sáčky).

Použitá metodika a instrumentace

An analyzátor Agilent Resolve je ruční Ramanův spektrometr vybavený 830 nm laserem třídy 3B, vestavěnými knihovnami spekter a možností výběru režimu měření:

• Surface (povrchový scan) – ortogonální excitace a detekce.
• SORS through-barrier – dvojí laserový výstřel (ortogonální + posunutý úhel) pro hloubkové sondování.

Vzorky: granulovaný cukr v papírovém sáčku, v LDPE zip-loc sáčku a ve vrstvě celofánu. Vrstvení LDPE sáčků (tloušťka jednotlivých vrstev 25–60 µm) bylo měřeno digitálním mikrometrem. Měření probíhala bez přípravy vzorku a trvala méně než 2 minuty.

Hlavní výsledky a diskuse

• Konvenční režim („Surface scan“) správně identifikoval cukr až do cca 460 µm součtové tloušťky LDPE (11 vrstev), při větším počtu vrstev docházelo k příměsi signálů plastu.
• SORS through-barrier detekoval cukr až za cca 2 700 µm LDPE (67 vrstev), s mírným poklesem shody kolem 460 µm, ale stále spolehlivou identifikací do 2,7 mm.
• V papírovém obalu konvenční režim vykázal 93,5 % shodu cukr+celulóza, SORS dosáhl 98 % shody na čistý sucrose.
• Výsledky potvrzují vyšší průraznost SORS v případech silných, mnohovrstevnatých nebo neprůhledných bariér a omezenou hloubku klasické Ramanovy metody.

Přínosy a praktické využití metody

Rapidní a neinvazivní identifikace látek ukrytých v obalech poskytuje cenný nástroj pro:

• policie a celní orgány – odhalování skrytých drog nebo nelegálních látek,
• průmyslové laboratoře – kontrolu kvality surovin v obalech,
• ochranu životního prostředí – monitoring chemických látek v kontejnerech.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry rozvoje zahrnují rozšíření spektrálních knihoven o nové materiály, integraci umělé inteligence pro automatizovanou analýzu spekter, miniaturizaci přístrojů a adaptaci na detekci dalších typů bariér (kovové a keramické kontejnery, kompozitní obaly) či komplexních směsí.

Závěr

Přenosný Agilent Resolve dokáže bez přípravy vzorku a během minut identifikovat chemické látky pod vrstvami plastu či jiných obalových materiálů. Technika SORS výrazně rozšiřuje hloubkový dosah detekce oproti klasickému Ramanovu režimu, což otvírá nové možnosti v oblasti bezpečnostních a průmyslových aplikací.

Reference

1. Nicolson F. et al. Through Barrier Detection of Ethanol Using Handheld Raman Spectroscopy—Conventional Raman Versus Spatially Offset Raman Spectroscopy (SORS). J. Raman Spectrosc. 2017, 48(12), 1828–1838.
2. Jordan J. L. et al. Mechanical Properties of Low Density Polyethylene. J. Dynamic Behavior Mater. 2016, 2, 411–420.
3. Poh L. et al. Characterization of Industrial Low-Density Polyethylene: a Thermal, Dynamic Mechanical, and Rheological Investigation. Rheol. Acta 2022, 61, 701–720.
4. Definition of Haze - Optical Property, Omnexus, 2023.
5. Tang L. Direct Identification of Street Drugs Using an Agilent Resolve Handheld Raman Analyzer, Agilent Technologies application note 5994-6693EN, 2023.