Spektroskopia Ramana jest jedną z najważniejszych technik analitycznych stosowanych w przemyśle chemicznym. Dzięki tej metodzie możliwe jest badanie struktur chemicznych materiałów i właściwości molekularnych w sposób nieinwazyjny i nieniszczący. Spektroskopia ramana jest szczególnie przydatna w analizie związków organicznych i materiałów o niejednorodnej strukturze. Technika ta jest stosowana w różnych gałęziach przemysłu chemicznego. Pozwala na szybkie i precyzyjne analizy, co z kolei może wpłynąć na obniżenie kosztów i zwiększenie wydajności procesów produkcyjnych. Podsumowując, spektroskopia ramana jest niezwykle przydatna w przemyśle chemicznym ze względu na swoją nieinwazyjność, precyzję i szybkość analizy.
Przemysł chemiczny
CO TO JEST SPEKTROSKOPIA RAMANA
Technika spektroskopii molekularnej znana jako spektroskopia Ramana opiera się na nieelastycznym rozpraszaniu światła monochromatycznego w strukturach molekularnych. Stany wzbudzenia molekuł są zmieniane przez padające światło lasera, w wyniku czego molekuły wytwarzają światło o różnej długości fali w stosunku do długości fali wzbudzenia (nazywane przesunięciami Stokesa lub Anti-Stokesa). Każda substancja ma unikalne widmo Ramana. Z tego powodu obecność i skład różnych substancji chemicznych można wykryć i określić ilościowo za pomocą rozpraszania Ramana.
Spektroskopia ramana jest techniką nieniszczącą, co oznacza, że nie uszkadza ani nie zmienia w żaden sposób próbki. Jest to również technika bezkontaktowa, co oznacza, że może być stosowana do analizy próbek bez wchodzenia z nimi w kontakt fizyczny. Dzięki temu spektroskopia Ramana jest idealną techniką do analizy delikatnych lub wrażliwych próbek.
PROBLEMY W PRZEMYŚLE CHEMICZNYM
Główne problemy w przemyśle chemicznym to:
- Niska wydajność linii produkcyjnej ze względu na złożoność procesów kontroli jakości na linii produkcyjnej i poza nią.
- Utrzymanie wysokiego poziomu kontroli jakości dla szerokiej gamy składników, półproduktów i produktów.
- Kosztowne i czasochłonne badanie jakości wszystkich elementów linii produkcyjnej, takich jak składniki, półprodukty i produkty.
- Większość MŚP z branży chemicznej nie może sobie pozwolić na wyposażenie laboratoriów badawczych w narzędzia, np. drogie, stacjonarne spektrofotometry oraz zespół laborantów do obsługi procesów. Muszą zlecać te procesy na zewnątrz i wysyłać próbki do specjalistycznych laboratoriów - to kosztuje i zajmuje czas.
NASZE ROZWIĄZANIE
Nasze rozwiązanie odpowiada na najbardziej krytyczne problemy MŚP w branży produkcji chemicznej:
- Zwiększa wydajność procesu produkcyjnego poprzez przyspieszenie i automatyzację procesów kontroli jakości. Zamiast pobierać próbki i wysyłać je do zewnętrznego laboratorium, operator na bieżąco monitoruje jakość substratów, półproduktów i produktów za pomocą specjalistycznych miniaturowych spektrofotometrów zainstalowanych na linii i dedykowanych do produkowanych na niej substancji.
- Podnosi jakość wytwarzanych produktów poprzez usprawnienie procesu kontroli jakości. Zapewnia kontrolę jakości w czasie rzeczywistym.
- Zmniejsza koszty i czas produkcji, ponieważ zapobiega zatrzymywaniu linii produkcyjnej w celu kontroli jakości oraz zmniejsza koszty badania jakości substancji.
- System jest kompleksowy i bardziej opłacalny niż konkurencyjne rozwiązania - nadrzędnym celem jest poprawa jakości produktów przy jednoczesnej redukcji kosztów.
Do obsługi systemu nie jest wymagany specjalistyczny personel. Zamiast tego jest on przeznaczony do obsługi przez niewykwalifikowanych pracowników linii produkcyjnej.
Przypadek 1: Kontrola jakości - porównanie zbieżności kompozycji
Jednym z głównych zastosowań naszej technologii jest zaprogramowanie systemu w taki sposób, aby porównywał widmo pochodzące od "idealnej" substancji z widmem substancji z linii produkcyjnej. Wynikiem tej operacji będzie stopień korelacji obu widm. Dzięki temu operator zostanie poinformowany, jeśli substancja przechodząca pod głowicą pomiarową nie spełni kryteriów jakościowych (np. będzie tylko w 90% zgodna z substancją wzorcową).
Do modelowania takiego rozwiązania wykorzystujemy układ transmisyjny lub odbiciowy naszego rozwiązania, czyli taki, w którym substancje są napromieniowane światłem laserowym o określonych parametrach, a widma odbite / po transmisji mierzymy na detektorze. Rozwiązanie to nie posiada wymiennych elementów w postaci pasków pomiarowych.
Przypadek 2: Wykrywanie substancji szkodliwych
Drugim możliwym zastosowaniem jest wykrywanie bardzo małych stężeń niepożądanych substancji na linii produkcyjnej. Jest to ważne w przypadku możliwości wystąpienia np. śladowych ilości substancji szkodliwych w produkcji, których nie powinno tam być.
W tym przypadku, dzięki modułowej budowie, nasze rozwiązanie otrzymuje nową głowicę pomiarową wykorzystującą powierzchniowe wzmocnienie sygnału z badanej substancji (SERS). Rozwiązanie to oferuje natychmiastowy pomiar za pomocą unikalnego paska pomiarowego umieszczonego w urządzeniu, który dzięki nadrukowanym na nim złotym lub srebrnym nanostrukturom wzmacnia sygnał nawet o 10^7. Rozwiązanie to jest wykorzystywane do bardziej szczegółowych pomiarów na życzenie i stanowi idealne uzupełnienie trybu pracy transmisyjno-odbiciowej zaproponowanego w przypadku 1.
Przypadek 3: Kompleksowe rozwiązanie
Trzeci typ wdrożenia charakteryzuje się kompleksową obsługą procesu produkcyjnego. Jest to połączenie dwóch pierwszych przypadków, tj. kontroli jakości w czasie rzeczywistym na podstawie pomiaru transmisji/odbicia substancji oraz okazjonalnego, głębszego pomiaru śladowych substancji zanieczyszczających produkt za pomocą pasków testowych.
Oba te systemy łączy autorski system zarządzania, w tym oprogramowanie dla klienta, które pozwala na bieżąco śledzić postępy kontroli jakości z jednego wygodnego panelu sterowania.
