Measuring optical densities over 10 Abs on the Agilent Cary 7000 Universal Measurement Spectrophotometer (UMS)

Význam tématu

Vysoká optická hustota (optická densita) hraje klíčovou roli v mnoha oblastech od ochranných brýlí proti laseru po biophotoniku a přesné řízení světelných paprsků. Její měření je nezbytné pro návrh a výrobu vysokoúčinných optických filtrů, kvantitativní analýzu silně absorbujících látek a validaci biologických i průmyslových vzorků.

Cíle a přehled studie

Cílem technického přehledu bylo ověřit výkonnost spektrofotometru Agilent Cary 7000 Universal Measurement Spectrophotometer (UMS) při měření filtrů s optickou densitou přesahující 10 Abs ve viditelném spektru a přes 8 Abs v blízké infračervené oblasti (NIR). K tomu byla použita metoda přídavku filtrů, která porovnává naměřené spektrum jednotlivých filtrů a jejich součtů.

Použitá metodika a instrumentace

• Metoda: přídavek dvou filtrů s navzájem součtovou optickou densitou.
• Spektrální rozsah: viditelné pásmo kolem 640 nm a NIR kolem 1500 nm.
• Použité filtry: BG25 s kovovou síťkou (4,5 Abs zadní beam attenuation) a dva UG11 filtry (2,2 Abs).
• Měření: duální paprsek, proměnná šířka štěrbiny, integrační doba 1 s až 50 s ve viditelné oblasti a 1 s až 10 s v NIR.
• Použité přístroje: Agilent Cary 7000 UMS, Cary 5000 UV-Vis-NIR, případně Cary 6000i pro vyšší rozsah NIR.
• Technologie detekce: PbSmart PbS detektor pro NIR s vysokou lineární dynamickou délkou rozsahu.

Hlavní výsledky a diskuse

Naměřená spektra jednotlivých filtrů i jejich kombinací prokázala vynikající lineární korelaci mezi předpovězeným a skutečným absorbčním průběhem. Ve viditelné oblasti dosahovala optická densita více než 10 Abs při vlnové délce ~640 nm s dobrým poměrem signál/šum. V NIR oblasti dosahovala densita přes 8 Abs kolem 1500 nm také s výbornou linearitou.

Přínosy a praktické využití metody

Pomocí potvrzených výkonových parametrů spektrofotometru lze:

• snižovat potřebu ředění vzorků či destruktivní přípravy pevné fáze,
• validovat a kalibrovat optické filtry bez potřeby drahých standardů,
• zaručit spolehlivé měření v průmyslové a výzkumné laboratoři.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další směřování zahrnuje rozšíření NIR detekce za 2 µm pomocí úzkopásmových detektorů InGaAs, plně automatizované zadní beam attenuation příslušenství a integraci do on-line procesní kontroly ve výrobě optických komponent.

Závěr

Metoda přídavku filtrů jasně demonstrovala schopnost Agilent Cary 7000 UMS provádět přesná a lineární měření optické density nad 10 Abs ve viditelné oblasti a nad 8 Abs v NIR. Výsledky potvrzují vysokou spolehlivost a široký dynamický rozsah přístroje pro průmyslové i výzkumné aplikace.

Reference

• 1. Data Sheet 5990-7836EN: The Linear Dynamic Range of the New Generation Cary 4000, 5000 and 6000i spectrophotometers.
• 2. Josephy D., Logan D.: A whole cell assay for spectroscopic measurement of recombinant cytochrome P450 expression in bacteria, UV-Vis-NIR At Work No. 87.
• 3. Hind A.R.: To improvements in spectrophotometry, American Laboratory, 34(24) 2002.
• 4. Data Sheet 5990-7843EN: Photometric Linearity Range of the New Generation Cary 4000/5000/6000i spectrophotometers.
• 5. Cary Rear Beam Attenuator accessory, Agilent Technologies.