Die Wahl des richtigen Spektrometers

Ein Spektrometer ist ein Messgerät, das Strahlungen oder einen Ionenstrahl in die elementaren Komponenten ihrer Spektren zerlegt und analysiert. Ein Spektrometer kann beispielsweise zur Identifizierung von Materialien oder Molekülen verwendet werden.

Dieser Einkaufsführer konzentriert sich hauptsächlich auf die verschiedenen Methoden der Spektrometrie und insbesondere auf das, was mit einem Spektrometer analysiert werden kann, die Vor- und Nachteile der Spektrometer des aktuellen Marktes und auf ihre Auswahlkriterien.

Unsere Spektrometer auf einen Blick

  • Wie wähle ich ein Spektrometer?

    Auf dem Gebiet der Spektrometrie gibt es zwei Hauptkategorien: die Strahlungsspektrometrie und die Massenspektrometrie.

    Die Strahlungsspektrometrie (UV-Vis, IR, Röntgen, Gamma) ermöglicht es, die Struktur eines Materials durch seine Wechselwirkung mit Strahlungen zu analysieren, die es absorbiert, streut oder emittiert.

    Mittels der Massenspektrometrie kann man die molekulare Struktur eines Gases durch Ionisierung analysieren.

    Die Wahl des Spektrometertyps richtet sich nach dem Material, das erkannt werden soll, sowie nach der invasiven oder nicht-invasiven Art der Analyse (Zerstörung oder Nicht-Zerstörung der Probe).

    Unabhängig von der gewählten Technologie sind die wichtigsten Kriterien für die Wahl eines Spektrometers folgende:

    • Die Nachweis-/Sensitivitätsgrenze
    • Der Bereich der Wellenlängen

    Wenn Sie die Farbe einer Probe analysieren müssen, benötigen Sie ein Spektrometer, das das sichtbare Spektrum zwischen 360 und 740 nm abdeckt.

    • Die Auflösung (die Fähigkeit des Spektrometers, zwei einander naheliegende Wellenlängen zu unterscheiden).

    Zeigt das Spektrum der Probe klare Peaks, die durch mindestens 0,5 nm voneinander getrennt sind, so benötigen Sie ein Spektrometer mit einer Auflösung von mindestens 0,5 nm.

    Selbst wenn Sie den Wellenlängenbereich und die Auflösung kennen, die Sie benötigen, helfen Ihnen ein paar Sekundärkriterien, eine präziser ausgerichtete Wahl zu treffen:

    • Die Gesamtgröße des Geräts, insbesondere wenn es transportabel sein muss;
    • Die Anschaffungskosten;
    • Die Analysegeschwindigkeit;
    • Das Signal-Rausch-Verhältnis;
    • Die Linearität;
    • Der Dynamikbereich;
    • Die thermische Stabilität;
    • Die Widerstandsfähigkeit.
  • Warum wählt man ein Infrarotspektrometer?

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    Bruker Optics FTIR Infrarot-Spektrometer

    Die Infrarotspektrometrie ist eine Absorptionsspektrometrie, die die Art der chemischen Bindungen in einem Molekül bestimmt. Die Absorption resultiert aus den Vibrations- und Rotationsphänomenen der Moleküle.

    Mit ihr kann man die Reaktion einer Probe messen, die Infrarotlicht ausgesetzt ist.

    Sie bietet eine nicht-invasive Analyse und quantitative Bestimmungen bei minimaler Probenvorbereitung.

    Für welche Anwendungen?

    • Das Infrarot-Spektrometer eignet sich für die Oberflächenanalyse in der Halbleiterindustrie oder um kurzfristig die Wassermenge in den Saaten für die Landwirtschaft zu bestimmen.
    • Sie ermöglicht auch die Identifizierung der Rohstoffe und Inhaltsstoffe in der Chemie-, Kosmetik-, Kunststoff- oder Pharmaindustrie.
    • Es ist nützlich für die Kontrolle hochabsorbierender fester Produkte und die Bereitstellung von Informationen wie Protein-, Fett-, Faser- und Stärkegehalt.
    • Infrarot-Spektrometer sind als Labor- oder tragbare Modelle für feldgestützte Analysen erhältlich.

    Grenzen

    • Ist die Anzahl der chemischen Inhaltsstoffe groß, so wird das Spektrum komplex und die Interpretation sensibel, insbesondere für organische Inhaltsstoffe.
  • Warum wählt man ein UV-Vis-Spektrometer?

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    UV/VIS-Spektrometer vonU-Therm International

    Die UV-Vis-Spektrometrie (ultraviolette und sichtbare Wellenlängen) ist eine Absorptionsspektrometrie, die die Analyse von wenig komplexen Proben in flüssiger oder gasförmiger Phase ermöglicht.

    Eine Lampe, meist mit Deuterium, verwandelt ein Spektrometer mit sichtbarem Licht in eine Einheit mit sichtbarem UV, die von 190 bis 1100 nm messen kann.

    Die Analyse mit einem UV-Vis-Spektrometer ist komplementär zu der mit einem Infrarotspektrometer. Es ermöglicht eine bessere Quantifizierung der Inhaltsstoffe einer Probe.

    Für welche Anwendungen?

    • Das UV-Vis – Spektrometer wird dazu verwendet, die Effizienz der Filter in der Lebensmittelindustrie zu prüfen.

    Grenzen

    • Es ist anwenderfreundlich, kann jedoch nur Proben analysieren, die nicht sehr komplex sind. Aufgrund der Breite der molekularen Absorptionsbänder gestattet ein Absorptionsspektrum nicht die Betrachtung aller Inhaltsstoffe eines komplexen Gemisches.
  • Warum wählt man ein UV-Vis-Spektrometer?

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    Atomabsorptionsspektrometer von Analytik Jena

    Die Atomabsorptionsspektrometrie dient zur Bestimmung der Konzentration von Metallelementen in einer zuvor mit einer Flamme erwärmten Lösung oder in einem Ofen.

    Eine Flamme bei hoher Temperatur verdampft das Wasser aus der Probe und teilt sie in Ionen auf. Dies führt zu einer Änderung der vom Detektor gemessenen Lichtintensität zur Bestimmung der Probenkonzentration.

    Die Atomabsorptionsspektrometrie hat den Vorteil, dass sie extrem selektiv ist.

    Für welche Anwendungen?

    • Die Atomabsorptionsspektrometrie wird in der Mineralexploration, in der Pharmaindustrie oder in der Umweltforschung eingesetzt.
    • Diese hochpräzise Analyse ist ideal für Umweltuntersuchungen, toxikologische Recherchen und Qualitätskontrolllabors.

    Grenzen

    • Es imusseine erste Lösung hergestellt werden, d.h. die Verbindung muss mit einem geeigneten Lösungsmittel aufgelöst werden, bevor eine qualitative und quantitative Analyse durchgeführt werden kann.
  • Warum ein Spektrometer mit Röntrgenstrahlen?

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    Röntgenspektrometer von Thermo Scientific

    Die Röntgenspektrometrie ist eine Absorptionsspektrometrie, die darauf abzielt, die Zusammensetzung eines Materials durch Anregung mit Röntgenstrahlen zu bestimmen.

    Für welche Anwendungen?

    • Sie wird in der Geologie verwendet, um die Bestandteile von Gestein zu identifizieren.
    • In der Nuklearindustrie wird sie zum Nachweis von Uran verwendet, sei es für den Bergbau oder zur Suche nach Verunreinigungen in Brennstoffen.
    • Sie wird weiterhin in der Abwasseraufbereitung von Schiffen eingesetzt, um die zu bearbeitenden Inhaltsstoffe zu identifizieren.
  • Warum ein Fluoreszenz-Spektrometer?

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    Fluoreszenz-Spektrometerr von Thermo Scientific

    Die Fluoreszenzspektrometrie ist eine Emissionsspektrometrie, die die Röntgenstrahlung von Atomen misst, die durch die Absorption von Röntgenstrahlung angeregt werden.

    Atome können auch bei hoher Energie oder Temperatur angeregt werden und dann Röntgenstrahlen erzeugen.

    Für welche Anwendungen?

    • Es eignet sich für die Messung sehr niedriger Konzentrationen.
    • Zur Analyse chemischer Elemente.
    • Es wird beispielsweise verwendet, um das Vorhandensein von Blei in Farben oder Rohren zu erkennen oder um Dicke und Zusammensetzung von Beschichtungen im Bauwesen oder in der Industrie zu bestimmen.

    Grenzen

    • Fluoreszenztechniken sind komplexer im Einsatz als Absorptionsverfahren, da das zu analysierende Partikel zunächst durch monochromatische Strahlung angeregt werden muss.
  • Warum ein Kernspinresonanz-Spektrometer?

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    NMR-Spektrometer von Oxford Instruments

    Kernspinspektrometrie ist die fortschrittlichste Technologie zur Bestimmung der Struktur organischer Verbindungen Sie liefert insbesondere liefert Strukturdaten über das gesamte Molekül, aber auch Informationen über organische Reaktionen.

    Für welche Anwendungen?

    • Es wird in der Medizin im Bereich der MRT (Magnetic Resonance Imaging) eingesetzt, weil es sehr kontrastreiche Bilder der verschiedenen Gewebe des menschlichen Körpers ermöglicht.
    • Die Technik wird auch zur Detektion von Sprengstoffen oder für die Untersuchung der Polkappen verwendet.
  • Warum ein Raman-Spektrometer?

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    Infrarot-Spektrometer Bruker Optics FTIR

    Die Raman – Spektrometrie ist eine Diffusionsmessung, mit der die chemische Struktur einer Probe und ihre Inhaltsstoffe, ähnlich wie bei der Infrarot-Spektrometrie, identifiziert werden können, aber bei kleineren Proben und mit einer besseren Auflösung.

    Ein Raman-Spektrometer wird verwendet, um die molekulare Zusammensetzung der äußeren Struktur eines Materials zu analysieren.

    Für welche Anwendungen?

    • In der Archäologie wird dieses Spektrometer verwendet, um nicht-destruktive Analysen durchzführen.
    • Es kann organische Moleküle, Polymere, Biomoleküle und anorganische Verbindungen identifizieren.
    • Kartographien der Komponentenverteilung in Mischungen, wie die Hilfsstoffe in Medikamenten, die Feststellung verschiedener Karbontypen (Diamant, Graphit, amorpher Kohlenstoff, Adamantinkohlenstoff, Nanoröhrchen) sowie ihre relativen Proportionen, de Messung der Belastung und die kristalline Struktur der Halbleiter werden nun möglich.
  • Warum ein Massenspektrometer?

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    Massenspektrometer von Shimadzu

    Mit einem Massenspektrometer wird die Masse der Moleküle in der Gasphase bestimmt.
    Es ermöglicht sowohl qualitative als auch quantitative Analysen: jede Komponente verfügt über ein einzigartiges oder fast einzigartiges Massenspektrum, das mit entsprechenden Datenbanken verglichen werden kann, um es zu identifizieren und zu quantifizieren.

    Es arbeitet mit sehr kleinen Proben und ermöglicht es, festzustellen, aus welchen Elementen sie bestehen.

    Für welche Anwendungen?

    • Es wird für die schnelle Analyse von Proben in der Anti-Doping-Kontrolle, der Lebensmittelsicherheit oder der Pharmaindustrie eingesetzt.

    Grenzen

    • Diese Technik funktioniert nicht bei sehr großen Molekülen.
  • Welche Anwendungsbereiche für Spektrometer?

    Übersichtstabelle der Spektrometer und ihrer Anwendungen

    Spektrometer Typ Anwendungen
    IR Absorption Charakterisierung und Identifizierung von organischen Molekülen
    Qualitätskontrolle in der Pharma-, Chemie-, Lebensmittel- und Agrarindustrie.
    UV-Vis Absorption Qualitätskontrolle in der Pharma-, Chemie-, Lebensmittel- und Agrarindustrie.
    Atomabsorption Absorption Konzentration von Metallteilen
    Röntgenstrahlen Absorption Qualitätskontrolle für Halbleiter
    Nachweis von Uran im Nuklearbereich
    Identifizierung von Gesteinskomponenten in der Geologie
    Röntgenfluoreszenz Fluoreszenzemission Analyse in der organischen Chemie
    Biochemische Analyse
    Magnetresonanz Magnetfeld Analyse in der organischen Chemie
    Raman Diffusion Identifizierung von illegalen oder gefährlichen Stoffen
    Achäologie (Molekularanalyse)
    Masse Ionisierung Toxikologische Analyse, Doping Bekämpfung, medizinische Analyse, Umweltanalysen, etc.
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