La technologie infrarouge est utilisée pour identifier les matières premières grâce au rayonnement électromagnétique absorbé par les liaisons moléculaires des molécules présentes dans l'échantillon. Il différencie les genres et les espèces.
Le NIR permet de tester une grande variété de substances, par exemple des plantes et des isolats tels que les acides aminés. Le NIR permet de tester presque tout, à condition de disposer d'un échantillon dont la composition est connue. Grâce à cet appareil, nous pouvons garantir la fraîcheur des plantes utilisées dans votre produit.
Le NIR consiste à comparer l'empreinte d'une substance à la moyenne des empreintes d'échantillons connus pour être cette substance. Ces empreintes constituent un modèle de référence 3D de ce qui est acceptable. Ceci est important, car même cultivée dans des conditions similaires, la même plante ne poussera pas de manière identique.
Les produits fermentés deviennent plus concentrés au cours du traitement. Le spectroscope proche infrarouge (ci-dessous) garantit l'origine botanique, assisté par HPTLC pour identifier précisément le matériau. L'ICP-MS et la GC-MS permettent respectivement de détecter les métaux lourds et les pesticides.
Le NIR permet une identification fiable d'un échantillon en comparant son spectre à celui d'un échantillon de caractéristiques connues. Il analyse les propriétés de transmission de longueurs d'onde lumineuses spécifiques dans l'échantillon mesuré.
Voici une représentation des informations spectrales dans une image tridimensionnelle.
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La spectroscopie proche infrarouge (NIR) est une technique d'analyse non destructive utilisée pour l'analyse qualitative et quantitative des matériaux grâce à leur interaction avec la lumière proche infrarouge. Elle trouve des applications dans divers secteurs, notamment l'agriculture, la pharmacie, l'agroalimentaire, la chimie, etc. Voici les principaux aspects de la spectroscopie NIR :
Principe:
- Gamme spectrale :
- La spectroscopie NIR utilise la région proche infrarouge du spectre électromagnétique, couvrant généralement des longueurs d'onde de 780 à 2 500 nanomètres.
- Vibrations moléculaires :
- Les spectres NIR proviennent d'harmoniques et de combinaisons de vibrations fondamentales de liaisons moléculaires (par exemple, CH, NH et OH) dans les composés organiques.
- Bandes d'absorption :
- Les composés chimiques absorbent des longueurs d’onde spécifiques de la lumière NIR en fonction des transitions vibrationnelles de leurs liaisons moléculaires.
Instrumentation:
- Source de lumière :
- Les spectromètres NIR utilisent une source lumineuse à large bande, souvent une lampe halogène au tungstène, qui émet dans la gamme NIR.
- Détecteur:
- Les détecteurs, tels que les photodiodes InGaAs (arséniure d'indium et de gallium), sont sensibles à la lumière NIR et la convertissent en signaux électriques.
- Spectromètre:
- Le spectromètre disperse la lumière NIR dans un spectre et un détecteur mesure l'intensité de la lumière à différentes longueurs d'onde.
Applications:
- Agriculture:
- Le NIR est largement utilisé pour évaluer la composition des produits agricoles, comme la détermination de la teneur en humidité, des niveaux de protéines et d’autres paramètres de qualité dans les céréales, les fruits et les légumes.
- Médicaments:
- Dans le secteur pharmaceutique, la spectroscopie NIR est utilisée pour tester l’uniformité du contenu, identifier les matières premières et surveiller le processus de séchage des formulations.
- Industrie agroalimentaire :
- Le NIR est utilisé pour l’analyse rapide des produits alimentaires, notamment pour déterminer la teneur en matières grasses, les niveaux d’humidité, la teneur en protéines et d’autres attributs de qualité.
- Industrie chimique :
- Dans l'industrie chimique, la spectroscopie NIR est appliquée à la surveillance des processus, au contrôle de la qualité des matières premières et à l'analyse des intermédiaires de réaction.
- Analyse environnementale:
- Le NIR peut être utilisé pour surveiller des paramètres environnementaux tels que la composition du sol, les niveaux de pollution et la qualité de l’eau.
Avantages :
- Non destructif :
- Le NIR est une technique non destructive, permettant une analyse rapide des échantillons sans nécessiter de préparation d’échantillons.
- Haut débit :
- Il permet une analyse à haut débit, ce qui le rend adapté aux applications de contrôle qualité de routine.
- Analyse multivariée :
- Les spectres NIR sont complexes, mais des méthodes statistiques multivariées (par exemple, l'analyse en composantes principales, la régression des moindres carrés partiels) peuvent être appliquées pour l'analyse quantitative.
- Versatilité:
- La spectroscopie NIR est polyvalente et peut être appliquée à une large gamme de types d’échantillons et d’industries.
Défis:
- Effets de matrice :
- La présence de plusieurs composants dans un échantillon peut entraîner des effets de matrice, ce qui rend difficile l’isolement de la contribution spectrale d’un analyte spécifique.
- Étalonnage:
- L’étalonnage est crucial pour l’analyse quantitative, et le développement de modèles d’étalonnage robustes nécessite des ensembles d’échantillons représentatifs.
- Sensibilité à l'eau :
- Le NIR est sensible à l’absorption d’eau, ce qui peut limiter son applicabilité dans les échantillons à forte teneur en eau.
En résumé, la spectroscopie NIR est un outil analytique précieux pour l'analyse rapide et non destructive de divers matériaux dans différents secteurs. Ses applications vont du contrôle qualité des procédés de fabrication à l'évaluation de la composition des produits agricoles et pharmaceutiques. Des techniques avancées d'analyse de données sont souvent utilisées pour extraire des informations pertinentes de spectres NIR complexes.
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Qu'est-ce que la spectroscopie NIR ?
La spectroscopie proche infrarouge (SPIR) est une méthode qui utilise la lumière entre les longueurs d'onde visibles et infrarouges (environ 800 à 2 500 nm) et mesure l'absorption lumineuse en fonction de la longueur d'onde. La lumière proche infrarouge qui interagit avec l'échantillon possède des longueurs d'onde spécifiques, absorbées en fonction de certaines liaisons chimiques (par exemple, CH, OH, SH et NH) présentes dans l'échantillon.
La spectroscopie NIR convient à l'examen des surfaces irrégulières, comme celles des denrées alimentaires et des aliments pour animaux, ainsi que des échantillons préparés avec plus de précision, comme ceux des produits pharmaceutiques. La spectroscopie NIR est une méthode rapide et économique, permettant d'analyser des centaines d'échantillons par jour avec des coûts de fonctionnement très faibles. Les données d'une seule spectroscopie NIR peuvent être utilisées pour prédire plusieurs résultats différents.
Comment fonctionne la spectroscopie NIR ?
La spectroscopie proche infrarouge repose sur l'utilisation du rayonnement électromagnétique. Un réseau de diffraction sépare la lumière selon les longueurs d'onde souhaitées. Cette lumière est ensuite dirigée vers l'échantillon, et la lumière diffusée et traversée est collectée par un détecteur à barrette de diodes spécial qui mesure sa transmittance et son absorbance. Un spectre de réflectance est ensuite créé pour présenter les données obtenues. La lumière transmise et absorbée dépend de la composition de l'échantillon.
Lorsqu'un rayonnement électromagnétique est dirigé vers l'échantillon, l'énergie transportée provoque différentes interactions, telles que des harmoniques dans les vibrations moléculaires de certaines liaisons chimiques présentes dans l'échantillon. Les différentes liaisons interagissent à différents niveaux d'énergie. Les harmoniques de chaque liaison absorbent l'énergie à des longueurs d'onde spécifiques, caractéristiques de leur structure.
Il est connu que plusieurs harmoniques peuvent se chevaucher au sein d'un même spectre. Il peut donc être difficile d'attribuer des caractéristiques spécifiques à des composants chimiques spécifiques. C'est là que l'étalonnage NIR s'avère utile. Grâce à des échantillons d'étalonnage soigneusement sélectionnés et à des méthodes d'analyse de référence, la spectroscopie NIR peut être étalonnée pour garantir une haute précision dans l'analyse des concentrations chimiques.
A quoi sert la spectroscopie NIR ?
La spectroscopie NIR est couramment utilisée pour déterminer les propriétés compositionnelles et fonctionnelles des échantillons, identifier les matériaux et contrôler les procédés. Les domaines d'étude les plus fréquemment utilisés sont l'agriculture, l'analyse des aliments pour animaux et des denrées alimentaires, l'industrie pharmaceutique et divers diagnostics médicaux et physiologiques.
Dans le secteur de l'alimentation humaine et animale, la spectroscopie NIR est un outil efficace pour mesurer l'humidité, les protéines, les matières grasses, les acides gras libres, l'éthanol, la densité, la teneur en solides, les acides organiques, le profil glucidique et d'autres constituants importants. La spectroscopie NIR trouve également des applications en science des matériaux, car elle permet de mesurer l'épaisseur des films et d'étudier les caractéristiques optiques des nanoparticules.
Quelles sont les différences entre la spectroscopie NIR et IR ?
La spectroscopie NIR et la spectroscopie IR utilisent toutes deux le rayonnement électromagnétique et mesurent l'absorbance et la transmittance pour obtenir des données à partir d'un échantillon. Cependant, la comparaison entre la spectroscopie NIR et la spectroscopie IR classique révèle quelques différences essentielles. La lumière du proche infrarouge pénètre généralement plus profondément dans l'échantillon que le rayonnement infrarouge classique. Cela signifie que la spectroscopie NIR n'est pas une méthode très sensible, mais qu'elle est très utile pour l'étude des matériaux en vrac.
Régulier spectroscopie IR est plus précise dans l'identification des groupes fonctionnels et des matériaux. La spectroscopie proche infrarouge peut être utilisée en présence de substances interférentes, telles que des récipients en verre ou en plastique. Ces matériaux peuvent servir de fenêtres de cellule et de lentilles de focalisation. Le rayonnement infrarouge moyen est absorbé par de nombreux matériaux courants ; il est donc nécessaire d'utiliser des matériaux spéciaux plus coûteux pour les lentilles et les fenêtres afin de maintenir une haute précision.
Une autre différence majeure entre les deux méthodes réside dans la complexité des calculs quantitatifs en proche infrarouge, la complexité de l'étalonnage et la difficulté de transférabilité des données d'étalonnage vers d'autres instruments. Les données d'étalonnage en moyen infrarouge sont beaucoup plus génériques et donc plus facilement transférables vers d'autres instruments.
Exigences et préparation des échantillons
La spectroscopie NIR nécessite peu ou pas de préparation de l'échantillon. Cette technique est non destructive, ce qui signifie qu'elle n'endommage pas l'échantillon. Cette méthode convient à tous les types d'échantillons contenant des molécules avec des liaisons CH, OH, SH et/ou NH. L'eau est relativement transparente dans le NIR, ce qui en fait un solvant adapté à diverses applications.
Besoin d'une analyse NIR ?
Measurlabs propose des analyses par spectroscopie NIR pour différents secteurs et objectifs de recherche. Nos experts sont également à votre disposition pour toute question relative à la méthode ou à son adéquation à vos échantillons. Vous pouvez nous contacter via le formulaire ci-dessous ou en nous envoyant un email à blablalba
