变化必须避免OEM仪器开发人员必须保证答案基于拉曼光谱的质量。这些答案是重要客户和那些影响决策基于输出。
通过设计,高质量OEM光谱仪从一开始就应该证明低unit-to-unit可变性,必须纠正任何剩余的小差异获得最可重复的和健壮的和分析的结果。
本文演示的技术,可用于正确的细微变化的波数和强度响应多个单位,实现99.5%以上协议任何两个光谱仪在七拉曼光谱仪的配置和模型。
再现性的需要
特定于应用程序的基于拉曼仪器设计的原始设备制造商(oem)必须提供可靠、一致的答案,不管序列号的单位或者哪个国家使用。app亚博体育
而样品处理、方法开发和算法开发是实现这一目标的关键,拉曼应用程序也依赖于高度的unit-to-unit实际仪器的再现性。
图片来源:瓦萨奇光电有限公司
各种机械、光学和电子产品在每一个仪器,总是会有一些不可避免的差异在他们的光谱响应当建于10卷,100,或100000 -无论如何小心对齐或严格的质量控制。确保相同的频谱的最好方法是收集来自许多乐器当每个单元单独对齐和优化是下面。
再现性变成现实
通过使用一个良好的光学设计可以消除某种程度的变化。例如,所有换挡瓦萨奇光电光谱仪的光学设计产量很低敏感性小的改变调整角度。
结合使用VPH光栅的一致的性质,这些设计产生高度的开箱即用的再现性。这就是为什么所有换挡光谱仪的设计是由许多oem厂商首选复制光栅,反射光学,和不对称,折叠光路中使用crossed-Czerny特纳光谱仪。
所有换挡与VPH光栅光谱仪(左)。交叉Czerny-Turner光谱仪和反射光学光栅(右)统治。图片来源:瓦萨奇光电有限公司
光谱灵敏度和波数轴小差异仍然存在,即使有最好的设计和良好生产规范。删除这些细微的差别会导致显著改善整体unit-to-unit再现性等拉曼应用光谱匹配到一个公共图书馆,最终,会导致一致的光谱分析与任何乐器。
只有两个修正需要消除这些小光谱仪差异几乎完全,导致一个优秀的unit-to-unit再现性,以满足即使是最苛刻的OEM应用。
一次性工厂校准和日常校正
美国药典1拉曼仪器概述三个关键领域的重要性适当的拉曼谱仪的校准:主波长(轴)、强度(轴)和激光波长。
波长校准
阵列探测器仪器,瓦萨奇拉曼光谱仪,记录信号强度的函数数组的位置探测器像素指数来衡量。
翻译从像素指数内在的阵列探测器的光的波长是基于波长校准在工厂生产过程中进行校准光源,利用非常锋利,定义良好、原子发射谱线。
多项式拟合的原子发射波长的函数测量峰值位置像素空间构成了波长校准。图片来源:瓦萨奇光电有限公司
在校准中,一组预定义的发射峰的位置建立了像素空间和已知的发射波长的符合一个多项式函数的函数这些测量像素位置。
光谱仪是连接到计算机时,产生的校准系数是保存在光谱仪eepm是阅读和应用。用户可以检查的准确性与合适的原子发射波长校准源。然而,实际校准只能在工厂进行。
相对强度校准
拉曼光谱,校准所需的强度轴是实现可再生的峰高比率。所有光谱仪分别是一致的和优化的生产过程中,虽然Wasatch光子学”的光学传播导致极低灵敏度校准参数,小不同光谱分析仪的整体光谱响应的差异仍然存在。
校准进行了强度根据ASTM E2911-13 (2013)2与一个标准的参考资料样本(SRM),发出一个宽带的荧光光谱与喇曼激光器被照亮的时候,一个众所周知的形状。
拉曼SRM材料通常是亚博网站下载一块整体的玻璃著名的成分,和更容易使用比辐射校准灯或受雇于UV-VIS-NIR光谱学“黄金标准”。
测量和发布的光谱形状的例子SRM的排放标准。图片来源:瓦萨奇光电有限公司
SRM的发射光谱测量是相对于预期的发射光谱,和两个光谱之间的比率定义每个像素的光谱强度修正系数。
这个校准是在工厂进行生产,在此期间顺利光谱仪的光谱响应曲线是适合的函数形式。光谱响应概要参数保存在光谱仪eepm他们可以读取的软件应用强度修正。
用户可以检查的准确性强度校正的两个峰的强度比对照品,如发表在ASTM 1840 - 96 (2014)3。
两座山峰的峰高比值拉曼光谱还可以依靠仪器的光学分辨率(线宽),例如有限的小型拉曼系统光学分辨率。作为各谱线的曲线下的面积保持不变,如果低分辨率扩大峰,峰高也随之降低。
当比较实验测量峰高比值文学价值和高分辨率的台式仪器,这必须被考虑。
激光波长校准
最终的校准应在工厂的决心完全激发激光的波长。与给定的(名义)拉曼激光波长指定波长范围内的下降通常±0.5海里。的拉曼激发波长830 nm对应于一个拉曼转移大约7厘米1。
精确的激光波长应该建立利用著名的拉曼峰的参考物质最好的精度,理想情况下是发表在ASTM 1840 - 96 (2014)3,峰值位置1厘米内准确定义1。
校准使用的偏差的激光波长测量拉曼峰的位置(假设名义激光波长)参考峰的位置。图片来源:瓦萨奇光电有限公司
已知的平均差异峰位置和测量峰位置的参考物质供应激光波长的偏差从名义上的激光波长。
与内置激光光谱仪来自瓦萨奇光子学、确定拉曼位移的波长校准,测量激光波长是写入光谱仪eepm并利用软件。
应该考虑,如果激光和光谱仪是独立的,这种激光波长校准必须由OEM的网站。
用户可以检查激光波长的准确性在通过比较测量拉曼峰的位置参考峰的位置。在下一节中所述,建议来验证和调整每天拉曼轴校正。
日常波数校正
有必要考虑小,但是明显的,整个系统实现日常整体差异光谱测量精度最高。这修正最后的波数轴光谱仪波长校准捕捉任何微小改动,激光波长,或其他小的变化,例如由于外部温度变化。
拉曼仪器在每一个性能水平已经证明需要日常校正达到可靠的标准化的拉曼光谱谱库在工具的转移。4
这个修正是使用一个单一的添加剂,波数抵消建立完全类似于激光波长校准之前提出。
已知的拉曼峰的位置之间的平均偏差这个日常的峰值位置测量参考标准用作添加剂校正的完整的拉曼光谱。
通常,这种校正是利用聚苯乙烯这样的参考标准,进行符合USP章< 1120 >5或EP章< 2.2.48 >6。修正后的波数轴产生然后给拉曼转换精度高,因此,优秀unit-to-unit再现性的峰值位置。
标定和校正
与一个完整的对技术的理解,现在可以证明强度校准和波数修正一组七个不同,但相同的配置和设计、830海里拉曼系统与集成激光和光学探测器(WP 830 - l)。
样品溶液的葡萄糖水在聚苯乙烯试管插入试样夹,进而直接附加到前面的镜头的光谱仪。由于拉曼光谱的复杂性与多个峰宽波数范围,葡萄糖水被选为示范样本。
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波长校准
使用波长校准期间,进行了生产。
波数校正
样品溶液的使用在本例中是包含在聚苯乙烯试管,这种材料被列为参考化合物之一ASTM出版3。
两个聚苯乙烯峰值为1001.4厘米1和1602.3厘米1(ASTM)是利用波数参考,因为这些山峰从任何样品峰分离足够发生由于葡萄糖水。
葡萄糖溶液的光谱,在聚苯乙烯小池的例子。聚苯乙烯参考峰标有竖线。图片来源:瓦萨奇光电有限公司
根据单元,由此产生的平均波数修正转移值从4厘米不等1+ 2厘米1。这种调整是由于利用名义激光波长(830.0海里)在最初的收购。
任何葡萄糖从峰值的位置的七个测试光谱仪偏离小于0.5厘米1从这波数校正后的平均位置低于四分之一像素阵列探测器,并演示了波长校准的精度高。
偏差的葡萄糖峰值位置单个光谱仪的平均位置在所有光谱仪表明一个非常狭窄的传播小于0.5 cm - 1或小于0.25像素。图片来源:瓦萨奇光电有限公司
波数校正结果显著改进协议样本光谱之间的峰值位置与不同的光谱仪记录。
测量和发布的光谱形状的例子SRM的排放标准。图片来源:瓦萨奇光电有限公司
相对强度校准
的排放标准参考材料样品特定波长830纳米的激光波长(SRM 2246)测量的示范如何执行强度校准。
可用相对强度校正的完整列表的标准拉曼光谱可以在NIST网站找到SRM家里ASTM E29111-13 (2013)2。
规范化的发射光谱从2246年SRM和所有光谱仪测试记录。图片来源:瓦萨奇光电有限公司
为每个单独的WP 830 - l分光计,2246年SRM的发射光谱测量,规范化和预期相比(规范化)发射光谱是由NIST指定。
单个光谱仪的光谱灵敏度曲线一致很好,即使没有强度校准,这表明高重现性的所有换挡光谱仪的设计。之间的比例预计发射和发射强度构成了校准测量(每个像素)。
应用这种强度校准所有实验光谱消除了spectrometer-specific光谱敏感性,导致一个很好的协议的跨多个光谱仪峰的相对高度。所有光谱归一化到一个峰最大最佳的比较相对峰高。
(归一化)的比较的部分样本光谱(葡萄糖水)七光谱仪与波数和强度校正(右)和没有强度修正(左)。强度修正导致一个很好的协议的峰值高度。图片来源:瓦萨奇光电有限公司
结果:高光谱之间的相关性
量化纠正光谱仪,之间的协议之间的皮尔逊相关系数的光谱从每个可能的配对组内的光谱仪确定插值后常见的波数轴1厘米1间距。
光谱分布协议所有两两比较的记录的修正样品光谱与两个不同的光谱仪。图片来源:瓦萨奇光电有限公司
这种相关系数经常利用“打击质量指数”在图书馆匹配和措施不同光谱之间的通用协议。21两两相关系数被发现在这组七光谱仪。
非常高的任意两个之间的协议(纠正)光谱被发现,最低99.5%的相关性和一个典型的两两相关的99.8%。这显示了极好的协议拉曼光谱仪,可以通过开始一个良好的光学设计和应用适当的修正。
结论
为了提供可靠的、一致的答案,OEM应用需求的高度unit-to-unit协议单个光谱仪。然而,即使相同的设计、配置和校准光谱仪经历一些变化在他们因为他们复杂的光学光谱。
这可以很容易地纠正,通过强度和波数修正,有效地规范所有单位的反应之前,应用程序特定的光谱分析。
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通过与一个健壮的开始,敏感拉曼光谱仪设计和应用这些简单的修正,证明了任意两个相同配置的光谱仪可以测量相同的复杂光谱的总体协议。
这个简单的校正过程使其可行的利用普遍最优化模型或常见的匹配库完成一系列与高精度光谱仪。
瓦萨奇光子学与OEM客户一起开发过程的每个阶段集成他们的OEM设计”为拉曼应用解决方案和最佳的生产实践。公司利用其独特的仪器设计专业知识,应用专业知识、市场知识和达到创建健壮的、敏感的和可再生的仪器。
引用
- 欧洲药典8.7版2016,2.2.48章,欧洲理事会的药品和医疗质量,2016年。
- ASTM E2911-13、标准指南的相对强度校正拉曼光谱仪、ASTM国际,西肯肖霍肯的PA, 2013年。
- ASTM e1840 - 96(2014),标准指南喇曼光谱仪校准标准转变,国际ASTM,西肯肖霍肯的PA, 2014年。
- 罗德里格斯JD、Westenberger BJ Buhse低频,考夫曼摩根富林明。“标准化的拉曼光谱传输光谱库在不同的乐器。”分析师。2011;136 (20):4232 - 40。
- USP 43-NF 38章< 1120 >,美国Pharmacopeial公约,2020年。
- 欧洲药典8.7版2016,2.2.48章,欧洲理事会的药品和医疗质量,2016年。
确认
从材料最初由Dieter B亚博网站下载ingemann博士从瓦扎茨光子学。
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