Chemical imaging

Chemical Imaging (CI) kombiniert verschiedene Technologien wie optische Mikroskopie, digitale Bildgebung und molekulare Spektroskopie in Kombination mit multivariaten Datenanalysemethoden. CI-Systeme lassen sich in Whiskbroom- (Mapping), Staring- (2D-Wellenlängen-Scanning) und Pushbroom- (Linienscanning mit spektraler Dispersion) Imager einteilen. Das Konzept lässt sich über einen breiten spektroskopischen Bereich von UV-VIS-NIR, Fluoreszenz, IR und Raman anwenden.

Whiskbroom Imaging

- hohe spektrale Auflösung - hohe Diskriminierungskraft - hohe Flexibilität

Whiskbroom Imaging bedeutet, dass jeder einzelne Punkt der Probe mit einem einzigen Detektor spektral aufgezeichnet wird. Solche Systeme verfügen über eine große Flexibilität in Bezug auf Probengröße, Rasterweite, Spektralbereiche und Implementierung in optische Verfahren. Dieser Modus führt zu einem band-interleaved-pixel (BIP)-Datenformat. Whiskbroom Imaging ist typisch für IR-, Raman- und konfokale Mikroskope.

Staring Imaging

- hohe laterale Auflösung - leicht zu implementieren - hohe Informationsdichte - Stop-Motion-Verfahren

Staring Imaging bedeutet, dass eine Sequenz von zweidimensionalen Bildern einer festen Probe bei verschiedenen Wellenlängen aufgenommen wird. Das Spektrum eines beliebigen Pixels kann durch einen Schnitt über den Lambda-Stapel erhalten werden, indem die Intensität über der Wellenlänge aufgetragen wird. Die Wellenlängenauswahl kann entweder durch ein rotierendes Rad mit festen Bandpassfiltern, akustooptisch abstimmbaren Filtern (AOTF), Flüssigkristallfiltern (LCTF) oder durch monochromatische Beleuchtung erfolgen. Dieser Modus führt zu einem band-sequentiellen Abbildungsdatenformat (BSQ).

Pushbroom Imaging

- gute spektrale & räumliche Auflösung - kein Bewegungsstopp - echte Online- und Inline-Anwendung

Dieses System verwendet einen Matrixdetektor zusammen mit einem Spektrographen und einem Linsensystem.  Die Bilder enthalten die gesamte Spektralinformation entlang einer Linie über die Probe. Eine Dimension des Detektors entspricht einem räumlichen Linienbild und die andere Dimension entspricht dem Spektrum. Das band-interleaved-by-line (BIL)-Format ist ein Kompromiss sowohl für die räumliche als auch für die spektrale Information.

FT-NIR/IR Imaging

NIR- und IR-Spektroskopie können spezifische Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung und Morphologie unterscheiden. Sie wird häufig für die Identifizierung und Verteilung organischer Inhaltsstoffe in einer Probe verwendet. Mikroskopische NIR- und IR-Bilder können mit dem Perkin Elmer AUTOIMAGE FT-NIR/IR-Mikroskop gemessen werden. Die Spektren werden Punkt für Punkt im Transmissions-, Reflexions- oder ATR-Modus abgebildet. Die Spezifikationen des Mikroskops sind: 75 mm x 50 mm Probengröße, < 10 µm Auflösung, 6x Objektiv mit 0,6 NA, 10000 bis 700 cm-1 mit einem S/N-Verhältnis von 4000:1.

Raman Imaging

Witec alpha300 System mit Nahfeldeinheit und VIS-, sNIR- und Raman-Spektrometer

Raman Imaging bietet einen intrinsischen Kontrast ohne die Notwendigkeit des Absterbens, Färbens oder komplexer Probenpräparation. Unser einzigartiges, hochmodulares und flexibles Mikroskopiesystem auf der Basis eines Witec alpha300 Mikroskops enthält ein konfokales Raman-Mikroskop und viele andere Funktionen. Es eignet sich besonders für Messungen der Raman-Streuung in mikroskopischen Dimensionen. Durch den konfokalen Aufbau kann eine Schichtunterscheidung in z-Richtung realisiert werden. Die Spezifikationen des Mikroskops sind: < 300 nm Auflösung, 20/50/100x Objektiv, bis zu 4000 cm-1 Raman-Verschiebung bei 532 nm Anregung. Raman Imaging im Anti-Stokes-Bereich ist ebenfalls möglich.

Multi-Modal UV-VIS-NIR System

Unser System basiert auf einem optimierten Mikrospektrometer des Zeiss MPM 800. Der verbesserte optische Aufbau bietet ein sechsmal höheres S/N-Verhältnis im UV-Bereich im Vergleich zur Standardausrüstung. Damit ist es auch möglich, zweidimensionale Anregungs- und Emissionsspektren abzubilden, um ähnliche chemische Komponenten zu unterscheiden. Die Abtastung und Bilderstellung ist auch in Transmission, diffuser und spiegelnder Reflexion und Polarisation in einem breiten Spektralbereich von 230 bis 2300 nm möglich. Einige Beispiele für markerfreie Charakterisierungen sind unten dargestellt.

 

Spektroskopische Leistungsmerkmale

• Zeiss Microspectrometer MPM 800
• UV-VIS-NIR detectors:  PMT, PbS
• UV-VIS-NIR cameras
• UV-VIS-NIR imaging spectrograhps

 

Microscopic Leistungsmerkmale

• Transmitted & reflected light
• Brightfield & darkfield
• Fluorescence (excitation / emission)
• Phase contrast
• Polarization
• Differential interference contrast

 

Bioimaging

Klicken Sie auf die Miniaturansicht, um alle drei Bilder zu sehen.

Die Bilder zeigen CHO-Zellen bei zwei verschiedenen Wellenlängen. Es ist möglich, verschiedene Zellbereiche wie Zytoplasma und Zellkern zu trennen. Die Whiskbroom-Technik bietet eine hohe räumliche und spektrale Auflösung.

Tablet imaging

Das Bild zeigt eine Aspirin-Tablette bei 1660 nm. Es ist möglich, das aktive pharmazeutische Präparat und den Hilfsstoff zu visualisieren. Die Staring-Technik liefert Bilder mit einer hohen räumlichen Auflösung.

Online Pushbroom Imaging

Durch Scannen über das Objekt oder Aufnahme eines sich bewegenden Ziels kann ein 2D-Spektralbild erstellt werden. Die Sammlung von Sequenzen von 2D-Bildern führt zu einem kontinuierlichen mehrdimensionalen Raum, der aus Zeit (oder einer Raumrichtung), Raum, Wellenlänge und Intensität besteht.

2D Fluorescence spectroscopy

Die Kombination des Pushbroom-Imagers mit einem Fluoreszenzsystem ermöglicht die Echtzeit-Erfassung von 2D-Fluoreszenzspektren zur Identifizierung und Charakterisierung von chemischen Verbindungen in schnellen Reaktionen.

Die Spezifikationen des Spektrometers sind: 2 nm spektrale Auflösung, 200 - 700 nm Anregungswellenlänge, mit gleichzeitigem Bereich von ca. 150 nm, 380 - 780 nm Emissionswellenlänge, bis zu 24 fps Bildaufnahmefrequenz.

Multiarray spectrometer

In Verbindung mit Mehrkanal-Glasfaseroptik verwandelt der Pushbroom-Imager die Kamera in ein Multi-Array-Spektrometer zur gleichzeitigen Abtastung mehrerer diskreter Punkte (bis zu 100). Zu den Anwendungen gehört beispielsweise die kontinuierliche Überwachung von chemischen Reaktionen in Mikroreaktoren.

Online process monitoring and optimization

Durch Scannen über das Objekt oder Aufnahme eines sich bewegenden Ziels kann ein 2D-Spektralbild erstellt werden. Die mehrdimensionale Datenabbildung in Echtzeit, kombiniert mit einer effizienten Datenextraktion und -analyse, kann nicht nur zur Überwachung und Steuerung eines Prozesses auf hohem Niveau eingesetzt werden, sondern auch zur Optimierung seiner Leistung in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen.