HYPERION 3000 FTIR Microscope head

FT-IR-Mikroskop für die Forschung HYPERION

Von Mikroskopie bis Imaging:
die HYPERION Serie

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 kontrastverbessernde Funktionen, eine breite Vielfalt spezifischer Ziele und chemische Bildgebung und ermöglicht es Ihnen so, die empfindlichste Mikroanalyse 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, Kunstkonservierung und Life Sciences.

Empfindlichkeit, laterale Auflösung

Das laterale Auflösungsvermögen des HYPERION ist nur durch die 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. Feldblenden können im Modus Transmission und Reflexion einzeln in den Bildebenen vor und nach der Probe gesetzt werden. In der Standardausführung ist das HYPERION mit einer einzelnen transparenten Schneidenblende ausgestattet. Optional sind Metallschneidenblenden, Irisblenden und Blendenräder sowie automatische, softwaregesteuerte Schneidenmesserblenden erhältlich.

Flexibilität der Probenmessung

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 (GAO) 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 kann vom mittleren Infrarot bis Nahinfrarot (NIR) und 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 über die Software OPUS, eine bedienerfreundliche, leistungsstarke All-in-One-Spektroskopie-Software, gesteuert. Sie enthält die umfassendste 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, visuellen Bilder, IR-Bilder, RGB- und PCA-Kurven und Anmerkungen werden in einer Datei gespeichert, um Datenintegrität zu gewährleisten und die Datenmanipulation einfach zu machen. Die Datenerfassung mit dem HYPERION ist sehr einfach, da der Nutzer von eleganten Assistenten (OPUS 7.0) geführt wird. Viele uni- und multivariate Algorithmen sind in OPUS implementiert, um die relevanten Informationen aus den gemessenen Einzel- oder 3D-Daten zu extrahieren. Die resultierenden IR-Bilder können in verschiedenen 2D- und 3D-Perspektiven über oder neben dem sichtbaren Bild angezeigt werden.

INVENIO S Touch Platinum ATR HYPERION3000

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

Spektrometerdiagnostik

Das HYPERION FT-IR-Mikroskop liefert verlässliche 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 21CFR-Part11-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 sowie zusätzlichem, im Mikroskop-Stativ integriertem LCD-Bildschirm.
  • HYPERION 3000: Vollautomatisiertes FT-IR-Bildgebungsmikroskop mit moderner Focal Plane Array (FPA)-Detektor-Technologie. Das System umfasst auch alle Funktionen des HYPERION 2000.

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Visuelle Betrachtung

Integrated LCD screen on the HYPERION makes the sample positioning and the identification of the region of interest more comfortable.

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.

  • Objektivwechselrevolver mit einer Vielzahl von 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 mit absolut unveränderten Farben möglich ist. Ein leistungsfähiger Autofokus ist optional erhältlich.

µ-FT-IR-Zubehöre

ATR-Objektiv

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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

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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.

Makro-Bildgebungskammer IMAC

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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 Zubehörhalter (A 599)

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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 Kühl-Tisch (A 699)

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

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Hochauflösendes 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 numerischer Apertur (20x, 36x) 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 Reflexionsmessungen 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.

Pixelauflösung im HYPERION 3000 in Transmission und Reflexion:

ObjektivPixelauflösung
15x2,7 µm
20x2,0 µm
36x1,1 µm

 

 

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.

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Das HYPERION 3000 kann an die Bruker FT-IR-Spektrometer der INVENIO- und VERTEX-Serie gekoppelt werden.

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