PENDAHULUAN
Spektroskopi NIR adalah sebuah teknik yang cepat dan tak merusak (nondestructive), yang menyediakan analisa unsur-unsur pokok dari hampir semua matriks. Spektroskopi NIR menunjukkan keuntungan dari persiapan sampel yang mudah tanpa banyak perlakuan sebelumnya, kemungkinan memisahkan posisi pengukuran sampel dan spektrometer dengan menggunakan probe fiber optik, dan memprediksi kimia dan fisik parameter sampel dari satu spektrum tunggal.
NIR adalah pengukuran cahaya yang diserap yang mengarah pada sampel pada daerah panjang gelombang 800-2500 nm. Hal ini memberikan informasi kualitatif dan kuantitatif sebagai hasil interaksi dari gelombang elektromagnetik NIR dengan unsur-unsur pokok sampel. NIR biasanya digunakan untuk pengukuran kuantitatif gugus fungsi organik, terutama O-H, N-H, dan C = O. Penggunaan lain dari NIR meliputi farmasi, diagnosa medis (termasuk gula darah dan oksimetri), makanan dan kontrol kualitas agrokimia, serta penelitian pembakaran.
ALAT-ALAT DAN MEKANISME KERJA
Sebuah spektrometer NIR umumnya terdiri dari sumber cahaya (tungsten halogen lamp) monokromator, pemegang sampel atau penyajian antarmuka sampel dan detektor (silikon, timbal sulfida dan InGaAs). Sejumlah konfigurasi optik ada yang dapat digunakan untuk memisahkan wilayah spektra polikromatik NIR menjadi frekuensi monokromatik.
Mekanisme kerja
Spektroskopi NIR didasarkan pada spektroskopi getaran yang berperilaku sebagai gelombang dengan sifat gerak harmonik sederhana. Spektrum NIR berasal dari energi radiasi yang ditransfer ke energi mekanik yang terkait dengan gerakan atom yang diselenggarakan bersama oleh ikatan-ikatan kimia dalam sebuah molekul.. NIR mencakup bagian dari spektrum elektromagnetik dalam rentang panjang gelombang 800 nm hingga 2500 nm.
Teknik ini didasarkan pada pengukuran cahaya yang dipantulkan atau ditransmisikan oleh sampel. Pertama-tama, sampel untuk studi harus tercerahkan oleh sumber cahaya dengan berbagai panjang gelombang antara 800-2500 nm. Kemudian cahaya dipantulkan atau ditransmisikan oleh sampel tersebut dikumpulkan oleh detektor dan ditransformasikan ke dalam sebuah spektrum. Dengan cara ini spektrofotometer NIR memainkan peran kunci dalam identifikasi dan kuantisasi sampel.
Sumber cahaya
Lampu halogen Tungsten biasanya digunakan sebagai sumber cahaya dalam spektroskopi NIR, karena kecil dan kasar. Lampu pijar biasa atau lampu pijar halogen kuarsa, LED dapat digunakan. LED memberikan keuntungan lebih daripada sumber cahaya lain dalam arti jangka waktu pemakaian yang lebih besar, stabilitas spektral dan persyaratan daya dikurangi, frekuensi yang terpilih, dengan demikian, hanya meliputi kisaran spektrum yang sempit yaitu 50-100 nm.
monokromator
Monokromator kisi digunakan untuk mengukur spektrum tampak dan spektrum NIR penuh bisa dalam model transmitansi atau reflektansi yang menawarkan fleksibilitas untuk instrumen. Hal ini terutama digunakan untuk penelitian atau ketika berbagai macam aplikasi yang berbeda diperlukan. Monokromator dispersi digunakan dalam instrumen NIR adalah AOTF (acousto-optically tunable filter), yang memberikan keuntungan dari kesederhanaan mekanik (yaitu tidak ada bagian yang bergerak) dan stabilitas panjang gelombang mereka melalui instrumen kisi.
Pemegang sampel dan penyajian sampel
Pemegang sampel dapat berupa glass atau kuarsa dan pelarut khusus CCl4 dan CS2, penyajian sampel yang tepat sangat penting terutama dalam hal pengukuran sampel padatan, karena efek penghamburan cahaya yang menyimpang diinduksi oleh variasi dalam densitas kemasan dari bubuk atau posisi sampel dari tablet atau kapsul dapat menyebabkan sumber-sumber kesalahan besar dalam spektrum.
Detektor
Detektor yang paling sering digunakan untuk spektral NIR didasarkan pada silikon, timbal sulfida (PbS) dan indium gallium arsenide (InGaAs) bahan fotokonduktif. Secara khusus, yang terakhir memiliki detektivitas sangat tinggi dan kecepatan respon yang sangat tinggi. Bersama dengan sumber radiasi bertenaga tinggi (kumparan tungsten atau lampu halogen digunakan oleh sebagian besar produsen) detektor ini dapat menyampaikan rasio signal-to-noise yang sangat tinggi untuk pengukuran NIR.
Pemilihan detektor yang digunakan terutama bergantung pada kisaran panjang gelombang yang akan diukur. Detector types employed in NIR include Jenis detektornya :
- Silicon: cepat, kebisingan rendah, kecil dan sangat sensitif dari daerah tampak sampai 1100 nm
- Timbal sulfida (PbS): lebih lambat, tapi sangat populer karena sensitif dari 1100-2500 nm, rasio yang baik memberikan rasio sinyal-to-noise.
- Indium gallium arsenide (InGaAs): Paling mahal, sensitif dalam kisaran 800-1700 nm.
KEMAMPUAN
Pengukuran kuantitatif gugus fungsi organik, terutama O-H, N-H, dan C = O. Penggunaan lain dari NIR meliputi farmasi, diagnosa medis (termasuk gula darah dan oksimetri), makanan dan kontrol kualitas agrokimia, serta penelitian pembakaran.
Kemampuan memprediksi dari spektroskopi NIR untuk menentukan sifat kimia sampel menunjukkan potensi yang baik untuk menggantikan prosedur analitis, yang dapat memakan waktu, mahal dan kadang-kadang berbahaya bagi kesehatan atau lingkungan.
KEUNGGULAN
- Memberikan data dari komposisi sampel.
- Tidak membutuhkan persiapan sampel, membutuhkan jumlah sampel yang relatif kecil.
- Cepat, murah, metode non-destruktif dan multi-parametrik.
- Biaya instrumen NIR lebih murah, lebih kuat karena bagian optik tidak dirugikan oleh kelembaban lingkungan.
- Kemungkinan menggunakan sampel utuh yang disajikan secara langsung pada instrumen tanpa adanya perlakuan sebelumnya.
- Tidak ada limbah berbahaya yang dibuat karena analisa NIR tidak membutuhkan pelarut atau reagen.
- Memungkinkan beberapa unsur pokok untuk diukur secara bersamaan, sesuai untuk analisa in-line dan on-line.
KERUGIAN
- Analisa NIR bergantung pada metode referensi yang kurang tepat
- Metode tidak langsung membutuhkan kalibrasi.
APLIKASI
- Penelitian Medis
- Industri Kertas
- Analisa makanan dan pakan
- Prediksi isi tanah
- Industri bahan bakar etanol
- Aplikasi polimer
- Analisa kualitatif
- Aplikasi kuantitatif
- Astronomi
