FT-IR Mikroskop für die Forschung

HYPERION

Die HYPERION ist unsere Forschungsplattform für die Infrarotmikroskopie. Das Gerät ist anpassbar und bietet eine breite Palette von spezialisiertem Zubehör für spezielle Forschungsanwendungen.
HYPERION 3000 Banner

Eigenschaften

Von der Mikroskopie bis zur Bildgebung

HYPERION FT-IR Mikroskop für die Forschung

Das HYPERION ist das Ergebnis von mehr als 30 Jahren Erfahrung auf dem Gebiet der FT-IR-Mikroskopie. Sein hochwertiges Design einschließlich aller optischen, mechanischen und elektronischen Komponenten bietet hohe Stabilität und Zuverlässigkeit. Das Hyperion verfügt über viele kontrastverstärkende Methoden, eine breite Auswahl spezifischer Objektive, sowie chemische Bilgebung und ermöglicht es Ihnen hochempfindliche Mikroanalysen einfach und effizient durchzuführen. Dank seines modularen Designs kann das HYPERION an die spezifischen Anforderungen jeder Anwendung angepasst werden. Sein Einsatzbereich ist extrem vielfältig und umfasst Materialwissenschaften, Polymere, Chemie, Forensik, Kunstrestaurierung und Life Sciences.

Ein Infrarotmikroskop für Wissenschaftler

Empfindlichkeit, Laterale Auflösung

Das laterale Auflösungsvermögen des HYPERION ist nur durch die physikalische Beugung des Lichtes begrenzt. Durch den hohen Lichtdurchsatz wird selbst bei höchster lateraler Auflösung eine sehr hohe Empfindlichkeit erreicht.

Der Infrarotstrahl im HYPERION ist konfokal und Feldblenden können im Modus Transmission und Reflexion einzeln in den Bildebenen vor und nach der Probe platziert werden. In der Standardausführung ist das HYPERION mit einer einzelnen transparenten Schneidenblende ausgestattet.

Optional sind Metallschneidenblenden, Irisblenden und Blendenräder sowie automatische, softwaregesteuerte Schneidenblenden erhältlich.

 

Flexibilität bei der Probenahme

Zur FT-IR-mikroskopischen Analyse im Modus Transmission muss die Probe üblicherweise mit Hilfe eines Mikrotoms als 5 - 15 µm dünner Schnitt präpariert werden. Liegt die Probe als dünne Schicht auf einem gut reflektierenden Probenträger vor, ist die Messung im Modus Reflexion möglich.

Hier werden ein 15-fach-Objektiv oder für kleinere Proben auch stärker fokussierende Objektive (20x, 36x) verwendet. Allerdings sind viele Proben weder transparent noch hinreichend reflektiv und werden daher meistens mit Hilfe der ATR-Technik (Abgeschwächte Total Reflexion) vermessen.

Das speziell für das HYPERION entwickelte ATR-Objektiv (20-fach) kombiniert eine uneingeschränkte visuelle Qualität bei der Probenbetrachtung mit einer extremen IR-Messempfindlichkeit. Verschiedene an dem Objektiv einstellbare Druckstufen gewährleisten einen für jede Probenhärte adäquaten Anpressdruck des ATR-Kristalls. Ein im ATR-Objektiv integrierter Drucksensor sorgt auch bei automatisierten ATR-Mapping-Experimenten für einen reproduzierbar guten Kontakt zwischen Kristall und Probe.

Um die Messung sehr dünner Schichten (Monolagen) auf metallischen Oberflächen zu ermöglichen, ist häufig die Messung im streifenden Einfall erforderlich, bei der die Wechselwirkung des IR-Lichtes mit der Probe verstärkt wird. Das von Bruker patentierte Design des Streiflicht-Objektivs (GIR) bietet eine sehr hohe Nachweisempfindlichkeit, die zur Untersuchung mono-molekularer Schichten benötigt wird. Gleichzeitig sind mit diesem Objektiv auch polarisationsabhängige Messungen möglich.

 

Spektralbereich

Der Spektralbereich des HYPERION reicht vom mittleren Infrarot bis Nahinfrarot (NIR) und kann sogar bis in den sichtbaren Bereich (bis 25.000 cm-1) und den fernen Infrarotbereich (bis zu 80 cm -1) erweitert werden. Um diesen extremen Spektralbereich abzudecken, sind viele verschiedene Detektoren erhältlich, die vom Anwender leicht ausgetauscht werden können. Weiterhin kann das HYPERION parallel mit bis zu zwei Detektoren ausgestattet werden, wobei die Umschaltung zwischen Positionen über die Software gesteuert wird.

 

Software

Das HYPERION wird von der OPUS-Software gesteuert: eine einfach zu bedienende, leistungsstarke All-in-One-Spektroskopie-Software. Sie enthält eine umfassende Sammlung von Datenerfassungs-, -verarbeitungs- und -auswertungsfunktionen. Die Benutzeroberfläche der Software kann für Routineanalysen im Labor sowie für fortschrittliche Anwendungen in der Forschung und Entwicklung angepasst werden.

Alle resultierenden Spektren, visuelle Bilder, IR-Bilder, RGB- und PCA-Analysen sowie Anmerkungen werden in einer einzigen Datei gespeichert, um Datenintegrität zu erhöhen und den Zugriff einfacher zu machen. Die Datenerfassung mit dem HYPERION ist auch Anfängern möglich, da der Nutzer vo, eleganten Assistenten (OPUS 8.5) geführt wird.

Viele uni- und multivariate Auswerte-Algorithmen sind in OPUS implementiert, um die relevanten Informationen aus den gemessenen Daten zu extrahieren. Auch große Datenmengen sind einfach und schnell bearbeitet auf der aktuellen 64-Bit Plattform und durch bearbeitung der Daten direkt im Arbeitsspeicher. Die resultierenden IR-Bilder können in verschiedenen 2D- und 3D-Perspektiven über oder neben dem sichtbaren Bild angezeigt werden.

INVENIO FT-IR Spektrometer mit HYPERION 3000 FT-IR Mikroskop

 

Spektrometer-Diagnostik

Das HYPERION FT-IR-Mikroskop liefert zuverlässig hochwertige Daten. Der PerformanceGuard™ des Spektrometers enthält eine permanente Online-Diagnose, eine Echtzeitanzeige des Instrumentenstatus und integrierte automatische Instrumententests (OQ, PQ). Die OPUS-Software bietet Ihnen zudem auch die Möglichkeit, FT-IR-Analytik unter Einhaltung der GMP- und 21 CFR Part 11 Richtlinien durchzuführen.

 

Flexibles Design

Die HYPERION-Serie ist eine vollständig aufrüstbare Mikroskop-Plattform für die Durchführung modernster optischer und Infrarot-Analysen. Das HYPERION 2000 enthält alle Funktionen, die im HYPERION 1000 zu finden sind, und das HYPERION 3000 enthält alle Funktionen, die im HYPERION 2000 zu finden sind.

  • HYPERION 1000: Leistungsstarkes IR-Mikroskop mit Transmissions- und Reflexionsmodus, transparenter Schneidenblende, manuellem xy-Probentisch, Objektivrevolver mit 15x-Cassegrain und 4x-Vis-Objektiv sowie Okular und Video-Einrichtung.
  • HYPERION 2000: Vollautomatisiertes Mikroskop auf Basis des HYPERION 1000 mit motorisiertem Probentisch.
  • HYPERION 3000: Vollautomatisiertes FT-IR-Bildgebungsmikroskop mit moderner Focal Plane Array (FPA)-Detektor-Technologie. Das System umfasst auch alle Funktionen des HYPERION 2000.

Spezifikationen

Die Spezifikationen des HYPERION

Visuelle Inspektion

Bevor eine Probe mit Hilfe der FT-IR-Mikroskopie analysiert werden kann, muss der entsprechende Messbereich auf der Probe lokalisiert werden. Allerdings zeigen viele mikroskopische Proben nicht viel Kontrast im sichtbaren Bild. Das HYPERION bietet viele verschiedene Techniken, um den visuellen Kontrast der Probe in Transmission und Reflexion zu verbessern.

  • Objektivrevolver mit einer Vielzahl von speziellen Objektiven
  • Köhler-Blenden
  • Drehbare Polarisatoren vor und nach der Probe in Transmission und Reflexion
  • Hell- und Dunkelfeldbeleuchtung
  • Fluoreszenzbeleuchtung

Um das sichtbare Bild der Probe anzuzeigen, ist das HYPERION mit einer hochwertigen CCD-Kamera ausgestattet. Zusätzlich ist immer ein Okular vorhanden, so dass die Betrachtung der Probe in originalgetreuen Farben möglich ist. Ein leistungsfähiger Autofokus ist optional erhältlich.

ATR-Objektiv

Brukers spezielles ATR-Objektiv ermöglicht eine klare visuelle Betrachtung der Probe ohne Verlust des Infrarot-Durchsatzes. Der interne Drucksensor garantiert reproduzierbar einen optimalen Kontakt zwischen der Probe und dem Kristall während der Messung.

 

Streiflicht(GIR)-Objektiv

Brukers patentiertes Streiflicht-Objektiv ist für die Mikroanalyse von dünnen Beschichtungen auf metallischen Substraten ausgelegt. Es ermöglicht eine extrem hohe Messempfindlichkeit unter Beibehaltung der Polarisationsmerkmale des Infrarot-Strahls.

 

IMAC Makro Bildgebungs-Kammer

Die externe Probenkammer IMAC erlaubt FT-IR-Bildgebungsmessungen von großen Proben. Wie im bildgebenden Mikroskop HYPERION 3000 wird in der IMAC ein moderner FPA-Detektor verwendet.

Heizbarer Probenhalter (A 599)

Der beheizbare Probenhalter wird für die spektroskopische FT-IR- und Raman-Mikroanalyse von verschiedenen Proben in den Modi Transmission und Reflexion verwendet. Softwaregesteuerte Temperatur- rampen-Experimente sind möglich im Bereich von oberhalb der Umgebungstemperatur bis 180°C.

 

Heiz- und Kühltisch (A 699)

Dieser Präzisionsheiz- und -kühl-Tisch erlaubt die spektroskopische FT-IR- und Raman-Mikroanalyse von verschiedenen Proben in einem Temperatur-bereich von -196°C bis 600°C.

Chemische Bildgebung mittels FT-IR

Hochauflösende FT-IR Imaging

Das HYPERION 3000 vereint FT-IR-Bildgebungs- und Einzelpunktmessungen in einem Mikroskop. Zwei getrennte Optiken innerhalb des Mikroskops garantieren ein sehr genaues, unverzerrtes Bild der Probe auf dem FPA (Focal Plane Array) Detektor bei der Bildgebung, wohingegen ein maximaler Lichtdurchsatz erreicht wird, wenn der Einzelelement-Detektor verwendet wird.

Mit den im HYPERION 3000 verwendeten FPA-Detektoren können gleichzeitig bis zu 16.384 Spektren auf Probenflächen von bis zu 340 x 340 µm mit einer Auflösung von 2,7 µm gemessen werden. Zur Analyse größerer Flächen werden die gemessenen IR-Bilder aneinandergefügt. Noch höhere laterale Auflösungen werden durch die Nutzung von Objektiven mit höherer Vergrößerung (20x, 36x) und numerischer Apertur erreicht.

Die FT-IR-Bildgebung ermöglicht die spektroskopische Untersuchung von Proben mit einer lateralen Auflösung, die nur durch die wellenlängenabhängige Lichtbeugung begrenzt wird. Daher ist bei Transmissions- und Reflexions-messungen im Mittleren Infrarot eine Auflösung von etwa 2,5 µm (bei 4000cm-1) möglich. Um diese hohe laterale Auflösung zu erreichen, wird im HYPERION 3000 mit 36x-Objektiv eine Pixelauflösung von 1,1 µm realisiert.

 

Die Aufnahme des sichtbaren Übersichtbildes der Probe, die Auswahl des interessanten Messbereichs und die anschließende, automatische Messung werden mit der OPUS-Software durchgeführt. Als Ergebnis der Messung werden die FT-IR-Bildgebungsdaten zusammen mit den sichtbaren Bildern der Probe in einer 3D-Datei gespeichert, die mit den Datenbearbeitungs- und Auswertungsfunktionen in OPUS verarbeitet werden kann.

Ergebnis der Auswertung sind typischerweise chemische Bilder der Probe, die zwei- und dreidimensional in verschiedenen Farbschemata angezeigt werden können. Für die Auswertung der 3D-Daten bietet OPUS eine Vielzahl von Algorithmen wie die Integration von Banden, die Korrelation mit Reinkomponentenspektren, die 3D-Clusteranalyse, die Hauptkomponentenanalyse (PCA) und die Berechnung von RGB-Bildern.

Um die FT-IR-Bildgebung bei größeren Proben anzuwenden, ist die Bildgebungs-Makro-Kammer IMAC verfügbar, die gleichermaßen wie das HYPERION 3000 mit einem modernen FPA-Detektor ausgestattet ist.

Pixelauflösung im HYPERION 3000 in Transmission und Reflexion:

Ziel Pixel in Auflösung
15x 2,7 µm
20x 2,0 µm
36x 1,1 µm

Mehr Informationen

Literaturraum

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