Plataformas Agilent para Espectrometría FTIR.

Nuevas posibilidades

Madrid 28 de Septiembre 2011

October 5, 2011

Confidentiality Label

2

Espectroscopía Infrarroja por Transformada de

Fourier (FTIR).

October 5, 2011

Confidentiality Label

3

Espectroscopía infrarroja.

Determinación de estructuras moleculares

Identificación de compuestos

Análisis cuantitativo

Análisis cinéticos

October 5, 2011

Confidentiality Label

4

Espectroscopía infrarroja.

Todas estas tareas

pueden realizarse:

En el laboratorio

“In situ”

AGILENT cubre todas las posibilidades

con la gama de equipos más amplia del

mercado.

October 5, 2011

Confidentiality Label

5

Equipos de Espectroscopía Infrarroja para

Laboratorio.

Para aplicaciones

dedicadas.

Serie 5500 de

equipos compactos

Para uso general

de laboratorio.

Agilent Cary 630

Investigación

FTIR serie 600

Dialpath TumblIR

ATR diamante Reflectancia difusa Transmisión

630 Interf

I!NUEVO CARY 630!!: Flexibilidad en el Muestreo Solving problems through innovation…

3900 3800 3700 3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800 2700 2600 2500

0.003

0.002

0.001

0.000

-0.001

-0.002

Wavenumber

Ab

sorb

ance Cary 630 Competidor A

Mas de 2x veces

el rendimiento

de energía que

nuestros

competidores

Menor ruido

Ser capaz de

conseguir espectros

de mejor calidad y

más rápidos

O

Analizar muestras

que otros

competidores no

pueden!

= Lo que

significa…

AGILENT CARY 630 INNOVACION: Tecnología

Superior en el Análisis de Sólidos con el ATR de

Diamante de Agilent

Análisis cuantitativo de copolímeros con el Agilent

Cary 630

Patrones desde, 0 – 40% VA

Ratio VA (1246 cm-1) to PE (1467 cm-1)

Calibración linear

Método con Microlab PC a partir de las calibraciones

El método predice la concentración y envía niveles de alarma.

17

37

13

72

12

36

10

20

29

21

28

52

3500 3000 2500 2000 1500 1000

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0.0

Wavenumber

Ab

so

rbance

Polyvinyl acetate

Polyethylene

y = 5.310 (x) -0.084

1415

16

17

18

19

20

22Quant Validation Plot for Vinyl Acetate pctR²=0.999

0 1 2 3 4 5 6 7

40

35

30

25

20

15

10

5

0

Peak Area Ratio (1236cm-1 / 1467cm-1)

Vin

yl A

ce

ta

te (w

t.%

)

Agilent Confidential

Concentración relativa de co-

polímeros Poly vinyl acetate (VA) y

Ethylene Vinyl Acetate (EVA) en

Polyethylene (PE) para cualificación

del producto.

Paso óptico (μm)

Interv. Conc. Tipico

30 100% - 0.1% 50 50% - 500 ppm 100 20% - 100 ppm 200 10 % - 50 ppm

INNOVADOR: Tecnología Revolutionaria para el

Análisis de Muestras Líquidas con el “DialPath”

Identificación cualitativa de materias primas

Espectros recogidos con un Dialpath a 30 m

glicerol

propilenglicol

Dipropilen glicol

triglicéridos

Los espectros pueden guardarse en una librería para luego buscar los

espectros de las muestras frente a la librería y obtener la semejanza del

espectro desde 0 a 100 (siendo 100 la identificación perfecta)

Los resultados de la búsqueda se

muestran en la lista de espectros

similares que se pueden superponer o

mostrar conjuntamente con el original

INTUITIVO: Visualización de los resultados de la

búsqueda.

Determinación cuantitativa de las impurezas

Espectros recogidos con un Dialpath a 75 m

etilenglicol en glicerol dietilenglicol en glicerol

R2=0.9895 R2=0.9745

Límite de deteción – 0.04% Límite de detección – 0.02%

Estos niveles se ajustan al <0.1% de impurezas en glicerol, que es el nivel solicitado

Resultados – Determinación cuantitativa de

impurezas

El software Agilent MicroLab muestra los resultados de los análisis de los

niveles de etilenglicol o dietilenglicol en el glicerol.

El color rojo indica que el nivel de impurezas está fuera de la especificación.

15

Plataforma óptica Agilent serie 600

15

Almacenaje de

divisores de haz

Ajuste

rápido de

accesorios

Intercambio

rápido de

detectores

Fuente refrigerada

por aire con retro-

reflector

Línea de productos de FT-IR - Espectrómetros

AGILENT 640-IR Sistema “Mid-range”

Medidas en rutina

QA / QC

Investigación

Desarrollo de métodos

Investigación

Rutina con muestras

complejas

Desarrollo de métodos

Investigación fundamental y aplicada

Análisis de muestras complejas

AGILENT 660-IR Sistema “Mid-range”

AGILENT 670-IR High End

AGILENT 680-IR High end Step-scan

U

P

G

R

A

D

A

B

L

E Investigación básica

Análisis de muestras complejas

17 S

/N T

ïpic

a R

elat

iva

(pic

o-p

ico, 5 s

ec)

Test S/N haz abierto

sin ATR

15,000

5,000

0 75%

Att

enuat

ion o

f I

R B

eam

Varian

670/680-IR

10,000

Varian

660-IR

No A

tten

uat

ion

No A

tten

uat

ion

Other

Research

FT-IRs

Sensibilidad única Agilent 670/680-IR

+ =

= 50 % atenuación de Haz.

Significa que sólo ½ de la

energía IR llega al detector.

75 % atenuación de haz.

Sólo ¼ de energía IR llega al

detector.

Energía IR

de la fuente

Energía IR

al detector 100 % 25 %

18

+

Sensibilidad única Agilent 670/680-IR

Accesorios ATR absorben

75 al 90 % de la energía

Ty

pic

al R

elat

ive

S/N

(pea

k-p

eak, 5

sec

)

Trabajo con

ATR

15,000

5,000

0

Varian

660-IR

Varian

670/680-IR

10,000

(80% atenuación)

Test S/N haz abierto

With ATR

Other

Research

FT-IRs

~ ~

Accesorios de muestreo

October 5, 2011

Confidentiality Label

19

Transmisión

Reflectancia especular Reflectancia difusa

Bancos ópticos externos

Línea de productos de FT-IR - Microscopios

20

AGILENT 610-IR Microscope Detector individual & Dos detectores

individuales

AGILENT 620-IR Microscope Infrared Imaging & detector individual

Agilent 610-IR Mid - High End

Desarrollo de métodos

Investigación Aplicada y fundamental

Muestras complicadas

Agilent 620-IR High End

Desarrollo de métodos

Investigación aplicada y fundamental

Muestras difíciles de analizar

Determinación de Asbestos/Amianto por DRA

October 5, 2011

Confidentiality Label

21

Espectro del amianto blanco

SiO---H 3680 cm-1

+

October 5, 2011

Confidentiality Label

22

Amianto azul o Crocidolita

Si---O a 770 cm-1

Amianto marrón o Amosita

Si---O a 1080 cm-1

Muestra de cemento

Resultado:

1.7% de amianto blanco

Determinación de Asbestos/Amianto por DRA

660 µm 5

00

µm

A ATR

Inclusión roja

3000 2000 1000 4000 Wavenumber (cm-1)

0.08

0.04

0.00

Ab

sorb

ance

Inclusión amarilla

3000 2000 1000 4000 Wavenumber (cm-1)

0.08

0.04

0.00

Ab

sorb

ance

660 µm

50

0 µ

m

B ATR

Normal Composition Contaminante / Defecto

Análisis por ATR: QC de una tapa de

combustible de un coche

24

Aplicaciones: Reflexión / Absorción: secado de una resina epoxy

10

20

30

40

1380 1360 1340 1320 1300

Secado de una

resina epoxy

20 barridos

superpuestos

tomados cada

minuto durante un

tiempo total de 20

minutos

Aplicaciones: Análisis de fármacos genéricos

Near-IR

Mid-IR

3200 2800 2400 2000 1600 1200 800 3600

Wavenumber (cm-1)

0.05

0.04

0.03

0.02

0.01

0.00

Ab

sorb

ance

6492.7 6269.1

5170.3

4775.3

4386.6 0.55

0.45

0.35

0.25

0.15

0.05

Ab

sorb

ance

11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000

Wavenumber (cm-1)

Espectros superpuestos Near-IR de seis comprimidos de six cetirizine En el estudio se empleó un comprimido de cada distribuidor

Espectros superpuestos MIR de muestras de comprimidos de six cetirizine En el estudio se empleó un comprimido de cada distribuidor

Aplicaciones: Análisis por PCA de los datos de Near-IR

PCA de tres componentes de datos en Near-IR

Rite Aid (E)

CVS (D)

A B

C

F

Near-IR

6492.7 6269.1

5170.3

4775.3

4386.6 0.55

0.45

0.35

0.25

0.15

0.05

Ab

sorb

anci

a

11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000

Nº de onda (cm-1)

Cada comprimido se corre por triplicado. Se analizaron 5 comprimidos distintos por distribuidor de un total de 6 fabricantes. 3 × 5 × 6 = 90 Espectros Near-IR para el PCA clustering

A - Tradaxine® (SBL Pharmaceutical) B - Zyrtec® OTC (McNeal Consumer Health) C - Zyrtec (Merck Medco—Pfizer) D - Cetirizine (CVS—Dr. Reddy’s Lab) E - Cetirizine (Rite Aid—Dr. Reddy’s Lab) F - Cetirizine (Walmart—Perrigo)

Aplicaciones de Step-Scan FT-IR

Modulación de fase.

Modulación simple: (DSP-1).

Perfiles de profundidad fotoacústicos

Doble modulación: (DSP-2).

Dinámica de polímeros rheo-optics

Dinámica de cristales líquidos sub-moleculares

Espectroelectroquímica, fotoquímica.

Triple modulación: (DSP-3).

PEM-IRRAS (photoelastic modulator infrared reflection absorption spectroscopy)

DIRLD (dynamic infrared linear dichroism - polymer stretching)

VCD (vibrational circular dichroism)

Espectroscopía multicanal

Time resolved spectroscopy (TRS).

29

TRS es espectroscopía en el entorno de nano o micro-segundos

Requiere barrido por pasos (Step-Scan)

Reproducibilidad en el entorno de µ-seg o n-seg.

Control de cada paso en el barrido

Opciones de conversor A/D

• Estándar de 1.67 micro-seg

• TRS alta velocidad 1nano-seg.

Aplicable a:

• Experimentos inducidos por Laser pulsante

• Tiempos de respuesta de LED

• Emisión pulsada

• Experimentos electroquímicos

Difference between the ground state

and excited state of a transition metal

complex 300 nsec after laser flash Data courtesy of B. Dyer, Los Alamos

National Laboratory, Los Alamos, NM

Espectroscopía resuelta en el tiempo (TRS)

damped thermal wave

KBr window

microphone

helium

sample

signal processing

preamplifier

sample cup

modulated optical radiation

attenuated optical intensity

acoustic waves

Fig. 1 Jiang et al, Spectroscopy

Modulated Light --> Periodic Heat --> Pressure Variation = Acoustic Signal

Generación y detección de la señal fotoacústica

PE (1465 cm-1) PET (1725 cm-1)

PC (1780 cm-1)

PP (1370 cm-1)

Método: Step-scan DSP PAS at 400 Hz PMF [Phase rotation method]. Resultados: La intensidad característica de la banda aumenta en el orden PE, PP, PET, y PC.

IR

Polietileno (PE, 10mm) sobre Polipropileno (PP, 10mm) sobre Polietilen-tereftalato

(PET, 6mm) sobre Policarbonato (PC, 6 mm)

Aplicación: Espectroscopía fotoacústica

32

Accesorios para ensayos de modulación

IRRAS

VCD

DIRLD

33

Microscopios Agilent UMA 610/620

Diseño único totalmente reflectivo.

Optica corregida a infinito.

Máximas prestaciones cerca del límite de difracción de resolución espacial.

Cámara CCD y binoculares.

Apertura motorizada transparente al visible.

Objetivo IR de Schwardchild 15x (NA=0.5).

Gran superficie de trabajo

Plataforma motorizada para mapping.

Detector MCT de 250 m refrigerado por N2(l).

Ampliable a imagen química con detectores FPA.

34

Técnicas de muestreo habituales en Microscopía IR

Transmision

Sample thickness:

10 – 20 m

Reflectancia

Sample thickness:

NA

Absorpción/

Reflectancia

Sample thickness:

5 - 10 m

Sample

Stage

Micro - ATR

Sample thickness:

NA

“Kevley SlideTM” ATR crystal

Condenser

Objective

Grazing Angle

Sample thickness:

NA

Condenser

Objective

Condenser

Objective

Condenser

Objective

Condenser

GAO

35

Análisis puntual: Muestra Grande – 250x250 um

Se recoge 1 espectro de la zona de la muestra visualizada

Area total medida en rojo.

El espectro resultante es una media

de la composición de esa zona (hasta 250x250 um)

Apertura

250 um

36

Se recoge 1 espectro de la zona de la muestra visualizada

Cerramos la ventana de apertura al máximo para evitar interferencia de otras zonas, obtenemos el espectro de la zona roja

La resolución espacial típica es 10-20 micras, en función del límite de difracción espacial.

50 um

Análisis puntual: Area pequeña – 50 x 50 um

37

MICROSCOPIO AGILENT 610. Mapping

Automáticamente adquiere varios espectros de la muestra en diferentes

puntos de una superficie. Permite crear mapas de contorno. Suele requerir

varias horas de análisis. Aplicable fundamentalmente a estudios por

transmisión o reflectancia.

38

Microscopía de imagen química:

Detectores FPA

Amplia variedad de detectores disponibles

• MCT, InSb, PtSi,Si, Si:As IBC, etc..

• Tamaños de matriz desde 40 x 16 hasta 1024 x 1024 pixels

320 x 240 Si:As

128 x 128 MCT 1024 x 1024 InSb

64 x 64 MCT

39

¿Qué es Imagen en FTIR?

En cada posición de la imagen hay un espectro

En cada punto del espectro hay una imagen

La imagen en cada punto del espectro está definida por la química de la muestra

ATR Image at 1467cm-1

Polyethylene: 25μm

Image at 1720cm-1

Urethane: ~3μm

Image at 1376cm-1

Polypropylene: 20μm

45μm

Transmisión

175μm

Imagen FT-IR, Transmisión vs. ATR: Laminado

50μm

Imagen de la muestra Cross section of 4 layer laminate film

Thickness: 3μm*

(Picture from internal CCD of UMA600)

Field of view in ATR Field of view in transmission

45μm 175μm

Imagen

visible Imagen IR basada en la banda Amida I

(1700-1580cm-1)

Imagen basada en la banda lipídica

(1770-1700 cm-1)

Syn

ch

rotr

on

FP

A IR

Im

ag

ing

Syn

ch

rotr

on

FP

A IR

Im

ag

ing

ANALISIS DE MATERIALES BIOLOGICOS:Comparación de imágenes de un

corte transversal de una hoja de Eucalyptus botryoides por radiación sincrotrón y FTIR-

FPA

42

Cerebro de ratón: Relación lípido/proteina

LS Application: Cerebro de ratón

43

Caso Forense, Huellas dactilares Tradicionalmente las huellas dactilares han ofrecido información de

identificación personal.

Ahora pueden también utilizarse para el análisis químico.

Perfil típico de huella dactilar

Bandas de proteina entre 1700 y 1600 cm-1

Huella contaminada con paracetamol

Banda Ph-N a 1228 cm-1

Resumen

Agilent a día de hoy dispone de la gama más completa de equipos

de FTIR.

Disponemos de tecnologías diferenciales: Dialpath y ThumblIR, los

interferómetros de las más altas prestaciones, air bearing, step-

scan, microscopía, e imagen espectroquímica.

El equipo de soporte y la garantía de calidad de

Agilent