• Messverfahren: Nah-Infrarot Spektrometrie

Was ist Nah-Infrarot Spektrometrie?

hilfreich bei der Analyse von Molekülen

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Die Nahinfrarotspektroskopie, auch NIR-Spektroskopie oder NIRS, bezeichnet den Prozess einer physikalischen Analyse-Methode, welche auf dem Bereich des kurzwelligen Infrarotlichtes fußt. Im Allgemeinen funktioniert die Nah-Infrarot Spektrometrie genauso wie die Infrarotspektroskopie im mittelinfraroten und ferninfraroten Bereich – jedoch mit dem Unterschied, dass die NIRS einen einfacheren Zugang, andere Formen der Analyse und die Verwendung anderer Materialien und Strahlungsquellen ermöglicht.

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Funktionsweise der Nah-Infrarot Spektrometrie (NIR)

Das Prinzip der NIRS basiert auf der Nah-Infrarot Technologie. Dabei entsteht elektromagnetische Strahlung im nahen Infrarotbereich, wodurch es zu einer Anregung von Molekülschwingungen kommt. Die Detektion im Rahmen der Nah-Infrarot Spektrometrie findet im sogenannten „nahen Infrarot-Bereich“ (von 760 nm bis ca. 2500 nm bzw. ungefähr 13.000 – 4.000 cm−1) statt. In eben diesem Bereich befinden sich die Oberton- bzw. Kombinationsschwingungen der Molekülgrundschwingung aus dem mittleren Infrarot.

Während der Analyse von Proben werden die Oberton- und Kombinationsbanden nicht direkt interpretiert. Sie werden unter Zuhilfenahme von komplexen statistischen Verfahrens-Methoden ausgewertet. Sollte die Analyse eine quantitative Bestimmung zum Ziel haben, so werden im Vorfeld der Nah-Infrarot Spektrometrie und auch im Allgemeinen bei allen Prozessen der Infrarotspektroskopie mehrere Datensätze mit bekanntem Gehalt bzw. bekannten Konzentrationen des zu analysierenden Elements erstellt.

Die Vorteile der Nah-Infrarot Spektrometrie liegen ganz klar in der höheren Eindringtiefe des nahinfraroten Lichts aufgrund seiner höheren Energie und in der dadurch einfacheren Handhabung. Auch die Probenvorbereitung ist im Rahmen der Nah-Infrarot Spektrometrie wesentlich weniger aufwendig und bedarf keiner vorgeschalteten Extraktion oder ähnlichem.

Die Anwendungsgebiete der Nah-Infrarot Spektrometrie

Die NIRS ist ein quasi perfektes Verfahren, um den Wassergehalt in Produkten vielfältiger Abstammung zu messen. Doch vor allem bei Qualitätsanalysen bei landwirtschaftlichen Produkten, wie Mehl, Ölfrüchten, Milch und Getreide und zur Feuchte-Bestimmung von Futtermitteln kommt die Nah-Infrarot Spektrometrie zum Einsatz, So können auch Aminogruppen von Proteinen, CH-Bindungen und Fasern bei Rohfaser-Analysen, COOH-Gruppen in Kunststoffen und CH-Bindungen bei der Untersuchung des Fettgehalts einer Probe festgestellt werden. In der heutigen Industrie wird die NIRS vor allem in der Ernährungsindustrie angewandt. So zum Beispiel im Prozess der Qualitätskontrolle bei der Herstellung von Kartoffel-Produkten. Doch auch in der Pharmazie und in der Wissenschaft findet die Nah-Infrarot Spektrometrie Anwendung. In Chemieunternehmen wird sie vor allem zur Wareneingangskontrolle von Rohstoffen und weiteren angelieferten Waren eingesetzt. Ein bekanntes Bild von der Anwendung der NIRS bietet die Trennung von Verbundstoffen und Getränkekartons im Rahmen der Mülltrennung. Die unterschiedlichen Materialien werden in Sekundenschnelle von Nah-Infrarot Spektrometrie-Geräten erkannt und dann sortiert.

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