Die nächste Generation kompakter Raman Mikroskopie
SENTERRA II
22.11.2016 Innovation with Integrity
SENTERRA II effizient und flexibel
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Spektroskopische Leistung eines Forschungsgerätes
• „Fast Raman Imaging“ bis zu 100 Spektren/Sekunde
• spektrale Auflösung Standard Gitter: 4 cm-1
Hoch-Auflösung: 1,5 cm-1
• Voller Spektralbereich mit allen Gittern
• Multi Laser Anregung mit schnellem Wechsel der Anregungswellenlänge
• Kombination mit FT-Raman für geringere Fluoreszenz (“Hybrid Raman”)
SENTERRA II für anspruchsvolle Forschungsaufgaben!
SENTERRA II Intuitive und sichere Bedienung
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Kompaktes Raman Mikroskop
• Verbesserter Video Wizard: mehr Funktionen und Flexibilität
• Voll- automatisierte Auswahl aller Komponenten (auch Laser)
• Neue Mikroskop-Basis (Olympus)
• Permanente Wellenzahlgenauigkeit: SureCAL®
• neue Raman CCD: sehr empfindlich hohe Datenrate.
• Laser Klasse 1 Gehäuse SENTERRA II Konzentration auf die analytische Aufgabe nicht auf die Gerätebedienung
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SENTERRA II: „Fast Imaging“
“Fast Imaging”
• SENTERRA II Schnelle Bildgebungsmessung als Option
• Bis 100 Spektren/Sekunde
• Raman Datenaufnahme mit Tischbewegung synchronisiert
• Leistungsfähige 2D und 3D
Darstellungsmöglichkeiten
• Spektrale/räumliche Mittelwertbildung möglich
Anwendung von hoher zeitlicher Auflösung nur bei Proben mit gutem Raman Streuquerschnitt, nicht generell optimal !
SENTERRA II Anwendung „Fast Imaging“
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• Darstellung der Verteilung des API und der Zusatzstoffe in Tabletten
Hochauflösendes Raman Bild Schmerztablette
• Verteilung von 3 APIs über dem Mikroskop-Bild
Imaging Parameter: • 100 x 100 Messpunkte • ∆x, ∆y : 4 µm • Laserleistung: 25 mW • 50x Objektiv • spektrale Auflösung: 4 cm-1
• Spektralbereich: 50 - 4000 cm-1
• Messzeit: < 5min
API active pharmaceutical ingredient = aktiver Wirkstoff
Koffein Acetylsalicylsäure Paracetamol
SENTERRA II voller Spektralbereich mit 4cm-1 Hochauflösung mit 1,5cm-1
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Messung an Triptycen • rot: Auflösung 4cm-1 • Blau: Auflösung 1.5cm-1
2940 2960 2980 3000 3020 3040 3060 3080 3100 Wavenumber cm-1
1570 1580 1590 1600 1610 1620 Wavenumber cm-1
250 500 750 1000 1500 2000 2500 3000 Wavenumber cm-1
80 100 120 140 160 180 200 Wavenumber cm-1
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SENTERRA II : Hohe spektrale Auflösung
rot: Senterra I Laser: 532nm, Gitter: 1200 l/mm
Chlor 35/37 Isotopen-Aufspaltung ν(1): C 35Cl4
ν(2): C 35Cl3 37Cl
ν(3): C 35Cl2 37Cl2
ν(4): C 35Cl 37Cl3
ν(5): C 37Cl4
ν(1): 462.3 cm-1
ν(2): 459.3 cm-1
ν(3): 456.4 cm-1
ν(4): 453.3 cm-1
ν(5): 450 cm-1
SENTERRA II wesentlich höhere Auflösung als SENTERRA I
380 400 420 440 460 480 500 520
2000
0 60
000
1000
00
1400
00
Ram
an In
tens
ity
CCl4
Blau: Senterra II Laser 532nm, Gitter: 1200 l/mm
Stickstoff flüssig Laser: 532nm Schlitzblende: 15µmx1000µm
FWHM: 1,1861 cm-1
2320 2325 2330 2335 Wavenumber cm-1
1000
0 30
000
5000
0 70
000
9000
0 R
aman
Inte
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SENTERRA II : Hohe spektrale Auflösung
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Hochpräziser motorischer Tisch
• Genauigkeit/Reproduzierbarkeit: < 1µm • Wiederholbarkeit: < 1 µm
• codierte Motoren in allen Achsen (X, Y, Z)
• Kleinste Schrittweite in X+Y: 0.05 µm
(50 nm) • Kleinste Schrittweite in Z: 0.01 µm
(10 nm)
• Insbesondere bei sehr kleinen Proben
• Rastermessungen strukturierter Proben mit X,Y, und Z Koordinaten
SENTERRA II: Merkmale
SENTERRA II Arbeitsablauf
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• Visuelle Untersuchung der Probe
• Sichtbare Bilder aufzeichnen
• Kontrastverstärkungs-werkzeuge zB. Polarisatoren
• Bestimmen des Messbereichs
SENTERRA II Arbeitsablauf
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• Vorschaumodus: Messparameter und Spektrenqualität prüfen
• Optimieren der Messparameter
• Änderung des Experiments (XPM) möglich
Vorschauspektrum
SENTERRA II Arbeitsablauf
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• Messareal festlegen:
Einzelpunkte
Linie
Raster
• oder: Tiefenprofil.
• Messung starten
SENTERRA II Arbeitsablauf
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• Identifikation einer unbekannten
Substanz • Bibliothekssuche und Mehrkomponentensuche in
digitalen Bibliotheken • Raman Bibliotheken mit > 22000 Spektren
Chemische Bilder OPUS Software: uni- und multivariate Auswertemethoden - Integration, Bandenlage, Halbwertsbreite - Clusteranalyse - PLS - Komponentenregression - …
Auswertung
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Automatisierte PQ/OQ Tests und Validierung
• voll automatisierte Validierungsabläufe
(OQ, PQ) durch Validierungsplatte mit integrierten Standard-Proben
• Sehr schnelle Überprüfung des Systemzustandes
CaCO3 Tylenol Si Polystyrol
Fadenkreuz
SENTERRA II: Innovationen
SENTERRA II gesicherte Zuverlässigkeit
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• Vollautomatisierte Instrumenten-Tests USP 1120, PhEur 2.2.48, ASTM E1840 und E2529-06 Validierungsplatte mit integrierten Standard-Proben
• Erfüllt GMP/cGMP, GLP und 21CFRpart11 System Validierungshandbuch für DQ/IQ/OQ/PQ Validierungsunterstützung (auf Wunsch) Daten-Sicherheit, Integrität und Nachverfolgbarkeit
SENTERRA II erfüllt alle Anforderungen eines modernen, regulierten Arbeitsumfeldes
SENTERRA II Anwendungen: Fehleranalyse Pharma
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Identifikation von Partikeln in Flüssig-Formulierungen:
Messung von Partikel auf Filtern Nicht-invasive Messung in Gläschen
20 40 60 80 100x-axis [µm]
2040
6080
y-ax
is [µ
m]
Sichtbares Bild 50x Obj.
gemessen Bibliothekssuche: Baumwolle
Untersuchung der Inhomogenität und
Identifikation von Einschlüssen in Tabletten
Identifikation weißer Partikel
SENTERRA II Anwendungen: Pharma QC und F&E
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Differenzierung von Polymorphen Spektren von 2 Polymorphen von Azetazolamid
500 1000 1500 2000 2500 3000
0 50
0 10
00
1500
20
00
2500
R
aman
Inte
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SENTERRA II: Anwendungen Recycling von Kohlefasermaterialien
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Kohlefaser-Verbundwerkstoffe sind Hochleistungswerkstoffe aus Carbonfasern und einer Polymermatrix Recycling? Durch innovativen Prozess können Fasern und Matrix getrennt werden, es kommt aber zu Anhaftungen an der Faser
Partikel < 1µm
200 400 600 800 1000 1200 Wavenumber cm-1
0 10
0 20
0 30
0 40
0 R
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200 400 600 800 1000 1200 Wavenumber cm-1
0 10
0 20
0 30
0 40
0 R
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Compound Name Molecular Formula Molecular Weight [g/mol] CAS Registry Number Synonyms and Abbrevations MERCK Article Number Melting Point [øC] Decomposition Point [øC] Content [% in weight] Laser Power [mW]
Calcium carbonate Ca1C1O3 100.09 471-34-1 Carbonic acid calcium salt (1:1) 2066 825 825 >99 280
Bibliothek: CaCO3
Partikel ~ 1µm Größe können sicher gemessen werden
SENTERRA II Anwendungen: Polymer
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• Identifikation von reinen Polymeren und Blends
• Analyse von mehrlagigen Systemen (Ortsauflösung bis 1µm)
• Fehleranalyse: Identifikation von Verunreinigungen und Einschlüssen (auch eingebettet)
• Charakterisierung von Polymeren: Kristallinität, Dichte, Struktur (PET Folien)
• Quantifizierung des Monomer-Gehaltes, Füllstoffe, Additive
SENTERRA II Anwendungen: Polymere
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• Tiefenprofil eines Polymerlaminats • Konfokale Messung, ∆Z 68 µm, Schrittweite 1 µm • 785 nm Laser
Polymer, Schichtdicke
Spektren der Schichten 2D plot von Spektren gegen Ort (Tiefe)
PP, 20 µm PA, 4 µm EVOH, 20 µm PA, 3 µm PP, 22 µm
SENTERRA II: bewährte SureCal® Technologie
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Erforderlich für: • Schnelle und sichere Raman Analyse:
Keine manuelle Re-Kalibrierung mit externen Standards nach Wechsel von Komponenten (zB Laser)
Schnelle Anpassung der Messparameter an die konkrete Probe
• Verlässliche Erkennung von geringen Bandenverschiebungen zB durch Stress oder molekulare Wechselwirkungen
• Reproduzierbare Quantifizierung
• Genaue Identifizierung durch Bibliotheksvergleich
• Spektrensubtraktion mit sehr geringen Artefakten
• Permanente und automatische Wellenlängen Kalibrierung • Wellenlängenstabilität: <0,1 cm-1
SENTERRA II: SureCALTM Technologie
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ohne SureCALTM
2600 2700 2800 2900 3000
2840 2845 2850 2855 2860 2865
mit SureCALTM
2600 2700 2800 2900 3000
2840 2845 2850 2855 2860 2865
Differenz
Wellenzahlstabilität
SENTERRA II: Höchste Wellenzahlgenauigkeit
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Erkennung von kleinsten Bandenverschiebungen • Stress-induzierte Veränderungen im Silizium • Chemisches Bild zeigt die Änderung der Silizium Bande bei ~521 cm-1
512 514 516 518 520 522 524 526 528 530 Wavenumber cm-1
0.5
1.0
1.5
2.0
521,8 cm-1
Spektrale Auflösung und Wellenzahlgenauigkeit sind unabhängig voneinander
521,3 cm-1
521,1 cm-1
SENTERRA II: Erweiterung zum Hybrid System mit FT Raman
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• Bis zu 4 Laser von VIS to NIR • FT-Raman Modul mit 1064 nm (FT) zur
effizienten Unterdrückung von Floureszenz
Messung eines Zahn-Zements
FT-Raman Modul
500 1000 1500 2000 2500 3000 Wavenumber cm-1
5000
10
000
1500
0 20
000
2500
0 30
000
Ram
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785 nm 1064 nm
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Innovation with Integrity
Copyright © 2011 Bruker Corporation. All rights reserved. www.bruker.com 22. November 2016 25 © Copyright Bruker Corporation. All rights reserved