Nahinfrarotspektroskopie
Nahinfrarotspektrsokie, NIRS abgekürzt, ist eine chemische Anaylsentechnik auf Basis der Spektroskopie. Verwandt mit der IR-Spektroskopie hat sie ihre eigenen Stärken.
Prinzip
allgemein: Spektroskopie und IR-Spektroskopie
Durch die Infrarot-Strahlung werden kovalente Molekülbindungen in (zumeist) organischen Verbindungen angeregt. Die Detektion findet im nahen Infrarot (760 - 2.500 nm) statt. Dort kommt es zu Oberton- bzw. Kombinationsschwingungen der Grundschwingung im mittleren Infrarot. Es gilt das Lambert-Beersche Gesetz.
Die Oberton und Kombinationsbanden werden bei der Analyse von Proben nicht direkt interpretiert, sondern mit Hilfe von statistischen Verfahren ausgewertet. Für quantitative Bestimmungen werden vorher Datensätze mit bekanntem Gehalt des interessierenden Stoffes erstellt.
Vorteile gegenüber der IR-Spektroskopie:
- Auf Grund der höheren Energie des nahinfraroten Lichts (NIR, im Vergleich zum mittleren Infrarot) und der geringeren Absorptionskoeffizienten gibt es eine größere Eindringtiefe und damit eine einfachere Handhabung (größere Schichtdicken: Millimeter statt Mikrometer).
- Vereinfachte Probenvorbereitung (Messung an nativen Proben, keine vorgeschaltete Extraktion)
- Wiederverwendbarkeit des eingsetzten Materials
- Einfachere Geräte durch die Verwendung von Quarzgläsern
- Messungen im Reaktor durch Verwendung von Lichtleitertechnologie
- Einfach Messung in diffuser Reflexion ist möglich
Nachteile gegenüber der IR-Spektroskopie:
- die Absorptionsbanden in NIR sind viel breiter als im mittleren IR und
- überlappen sich dadurch
- Wasser ist ein sehr starker Absorber im NIR
- Verwendung chemometrischer Verfahren notwendig (Chemometrie)
Anwendung
Nahezu ideales Verfahren zur Bestimmung des Wassergehaltes in allerlei Produkten.
Klassische Anwendung bei Qualitätsanalysen landwirtschaftlicher Produkte (Getreide, Milch, Ölfrüchte) unf Futtermittel zur Bestimmung von Feuchte (OH-Bindung), Protein- (Eiweiß, NH-Bindung), Rohfaser- (Faser, CH-Bindung und andere) und Fettgehalt (CH-Bindung).
Heute verbreitet in der Prozesskontrolle in der Ernährungsindustrie, chemischen, pharmazeutischen und Petrochemie.