Mapping Measurement of Paints and Pigments with Thermoelectrically Cooled MCT Detector

Význam tématu

Analýza vícevrstvých nátěrů a organických pigmentů pomocí infračervené mikroskopie je klíčová pro forenzní šetření, konzervaci uměleckých děl a kontrolu kvality v průmyslové výrobě. Mapovací měření umožňují zobrazit rozložení chemických složek v mikroskopických vzorcích bez potřeby kryogenního chlazení.

Cíle a přehled studie / článku

Článek představuje využití infračerveného mikroskopu IRTracer-100 s termoelektricky chlazeným MCT detektorem pro mapovací měření automobilového laku a směsi žlutých pigmentů. Cílem bylo demonstrovat:

• schopnost detekovat jednotlivé vrstvy laku na překrytém vzorku automobilového nárazníku,
• rozeznání a prostorové zobrazení distribuce dvou organických pigmentů na povrchu nosiče.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky byly připraveny jako tenké řezy (5 µm) automobilového nárazníku a jako nanesená směs pigmentů na hliníkovém nosiči. Měření probíhalo v transmisním a reflexním režimu pod následujícími podmínkami:

• Instrumenty: IRTracer-100, AIMsight infračervený mikroskop
• Detektor: termoelektricky chlazený MCT (TEC MCT)
• Rozlišení: 8 cm⁻¹, počet skenů 50–100, apodizace SqrTriangle
• Apertura a krok mapování: 25×100 µm s krokem 3 µm (nátěr), 50×50 µm s krokem 50 µm (pigmenty)
• Mapovací oblasti: 186×100 µm (nátěr), 550×1100 µm (pigmenty)

Hlavní výsledky a diskuse

Mapování automobilového laku odhalilo tři vrstvy o tloušťce přibližně 20–30 µm: čirý lak, barevná vrstva a podklad. Spektrální analýza ukázala přítomnost akrylátového kopolymeru s příměsí polyuretanu a ABS ve všech vrstvách. Substrát nárazníku byl identifikován jako polypropylen s talcovým plnivem.

Při analýze směsi žlutých pigmentů byly vlnové oblasti charakteristické pro pigmenty A a B využity k vytvoření chemických map. Výsledné obrazy prokázaly převažující distribuci pigmentu A na pravé straně mapované plochy a pigmentu B na straně levé, s místními překryvy.

Mapování umožnilo vizualizovat složky, které by v běžném mikroskopickém obrazu zůstaly neviditelné.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda infračervené mikroskopie s TEC MCT detektorem nabízí:

• vysoké prostorové rozlišení (~25 µm) bez nutnosti kryogenního chlazení,
• rychlé získání chemických map vícevrstvých vzorků,
• několikanásobné použití v forenzní analýze, konzervaci a QA/QC v průmyslu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další vývoj detektorů s vyšší citlivostí a menší aperturemi, integrace vícech kanálového zpracování dat (PCR/MCR) a automatizace celého pracovního postupu. Rozšíření metodiky do oblasti farmaceutické mikroskopie a mikroskopických polymerních struktur navíc zvýší uplatnění v nových výzkumných oborech.

Závěr

Použití infračervené mikroskopie s termoelektricky chlazeným MCT detektorem pro mapovací měření umožňuje rychlou a detailní chemickou charakterizaci vrstev nátěrových hmot a pigmentů bez náročné manipulace s kryogeny. Metoda je univerzální pro forenzní, kulturně-historické i průmyslové aplikace.

Reference

• Shimadzu Corporation. Mapping Measurement of Paints and Pigments with Thermoelectrically Cooled MCT Detector. Application News No. 01-00822-EN, Jan. 2025.
• Shimadzu Corporation. Sensitivity Evaluation and Example Analysis of Microscopic Targets with Thermoelectrically Cooled MCT Detector. Application News No. 01-00826.