Bruker
Productos & Soluciones
Aplicaciones
Servicios
Noticias & Eventos
Acerca de
Carreras
Conceptos básicos de la microscopía IR

Guía sobre imagen FT-IR

Explicamos brevemente los fundamentos de la imagen FT-IR y nos centramos en las diferentes formas de grabar e interpretar imágenes químicas a través de la espectroscopia FT-IR.

Fundamentos de la imagen FT-IR

¿Qué es una imagen FT-IR?

A diferencia de la imagen visual de bajo contraste en el fondo, la imagen química enfatiza claramente la diferencia entre la contaminación y la muestra.

Una imagen química contiene mucha información molecular en cada uno de sus píxeles. En el caso de imágenes infrarrojas (IR), esto significa todo un espectro IR. Como resultado, la imagen creada visualiza las propiedades químicas de la muestra investigada, en función de los datos infrarrojos.

Estos datos espectrales se pueden utilizar de varias maneras para responder a ciertas preguntas analíticas. La creación de imágenes de falso color para enfatizar y caracterizar las propiedades de una muestra es una aplicación estándar, por ejemplo. En resumen, una imagen FT-IR proporciona una representación clara de la composición química de la muestra.

Por lo general, un microscopio FT-IR se utiliza para obtener dichas imágenes y no hay ninguna restricción en la técnica de infrarrojos utilizada. Puede encontrar imágenes IR obtenidas en ATR, reflexión y transmisión.

¿Cómo se crea una imagen FT-IR?

Imágenes en tiempo real de imágenes FPA realizadas en una muestra de tejido biológico de 1 x 1 mm. La velocidad de medición es >900 espectros por segundo.

La forma más fácil de generar una imagen FTIR es realizar mediciones IR únicas con distancias definidas en una muestra. Mediante la combinación del infrarrojo con datos espaciales, incluso se puede responder a cuestiones básicas como la homogeneidad de un recubrimiento. Esto se denomina asignación de punto único.

Sin embargo, para crear imágenes químicas FT-IR de manera más eficaz, se requieren detectores infrarrojos especiales. Básicamente hay dos enfoques: detectores de matriz de línea o de matriz de plano focal.

Mientras que los detectores de matriz de línea son más bien una solución híbrida sencilla y de bajo coste, los detectores FPA son de última generación. Toman imágenes de alta resolución de formato de píxel definido, por ejemplo, 64 x 64 píxeles, en una sola medida. ¡Por lo tanto, la imagen de una sola medida consistiría en más de 4000 espectros IR!

¡Esto permite lograr resoluciones espaciales en microscopía IR hasta el límite de difracción física de la luz infrarroja!.

Acerca de los detectores de imágenes IR

Para las mediciones de matriz de líneas, los detectores de un solo elemento están dispuestos en serie (por ejemplo, 1 x 8) e informan simultáneamente de una línea de espectros (escaneos lineales). Estas líneas espectrales se unen después de la grabación para obtener una imagen química. Aunque una matriz de líneas puede proporcionar resultados más rápidos que las mediciones de un solo punto, hay importantes compensaciones en la calidad espectral y el manejo de datos. Además, las imágenes ATR no son fiables, en el mejor de los casos, y solo son factibles con accesorios poco prácticos.

Los detectores FPA, por otro lado, están hechos de una matriz 2D de detectores IR
(por ejemplo, 32x32, 64x64, 128x128, etc.). De esta manera, registran una verdadera imagen química de la muestra con cada medida a la vez, sin necesidad de uniones. En última instancia, un detector de matriz de plano focal no tiene ninguna de las limitaciones anteriores. Los datos se registran en perfecta alineación con la imagen visual, independientemente de la estructura de la muestra y a una velocidad superior.

La siguiente imagen muestra el principio de funcionamiento de los detectores de matriz de un solo elemento frente a los detectores de matriz de plan focale. Como puede ver, los enfoques de matriz de un solo elemento y línea son métodos consecutivos que recopilan paso a paso los datos de imágenes.

Esta figura aclara el principio de las diferentes técnicas de imagen. A la izquierda se puede ver el procedimiento con detectores de un solo punto, en el centro de un detector de matriz de línea y a la derecha la verdadera imagen química de un detector FPA.

Ventajas de los detectores FPA en imágenes FTIR

Detector FPA utilizado para la investigación de una muestra de tejido. En este caso, se investiga el intestino de un ratón para la distribución de proteínas, carbohidratos y lípidos.
  • Máximo rendimiento de imagen: Adquiera simultáneamente 1024 espectros en cada modo de medición con una resolución espacial impresionante.
  • Potencia de resolución sin igual en comparación con las mediciones de un solo punto o de línea.
  • Analizar áreas de muestra muy grandes gracias a la combinación de imágenes FPA y alto grado de automatización.
  • La imagen FPA produce imágenes químicas en la más alta definición en el menor tiempo posible.
  • Añada hasta dos detectores adicionales para mantener la versatilidad analítica y elija entre una amplia selección de detectores disponibles.

La tecnología FPA supera naturalmente la velocidad y la resolución espacial de las mediciones de matriz de líneas y de un solo punto. La aplicabilidad es ilimitada, los datos espectrales obtenidos son siempre de la más alta calidad y los tiempos de medición son lo más cortos técnicamente posible.

Preguntas frecuentes sobre imágenes FT-IR

La gota que colmó el vaso

Preguntas frecuentes sobre imagen FT-IR

1. ¿Qué son las imágenes químicas?

La imagen química es un método para resolver espacialmente las propiedades químicas de una muestra en imágenes 2D o 3D. Con esta técnica es posible obtener información sobre las propiedades del material, la estructura y el origen de las muestras examinadas.


2. ¿Qué es la imagen FT-IR?

Las imágenes FT-IR son una forma de crear dichas imágenes químicas resueltas espacialmente. Cada píxel de estas imágenes consta de todo un espectro IR. Al interpretar los espectros individuales, se pueden detectar y evaluar regiones de muestra interesantes.


3. ¿Cómo se crean imágenes FT-IR?

Los métodos comunes son mediciones secuenciales de punto único o matriz de líneas, así como la adquisición directa de imágenes 2D mediante un detector de matriz de plano focal (FPA). Mientras que los detectores FPA ofrecen la solución superior, las mediciones de un solo punto altamente automatizadas son una alternativa económica.


4. ¿Cómo funciona un detector FPA?

El principio de un detector FPA es análogo al de una cámara digital. Sin embargo, en lugar de luz visible, una matriz definida de píxeles se ilumina mediante luz infrarroja, con cada píxel detector registrando un espectro IR independiente y resuelto espacialmente.


5. ¿Los detectores FPA requieren aperturas?

No, un detector FPA no requiere ninguna apertura. Cada píxel del detector funciona como una apertura y, por lo tanto, registra una información de infrarrojos espacialmente directamente. Esto permite mediciones mucho más rápidas y de mayor resolución en comparación con otras técnicas de detector.


6. ¿Es posible ajustar la resolución espacial de un FPA?

La resolución espacial de un detector FPA depende del tamaño de los píxeles individuales del detector. Sin embargo, los píxeles adyacentes se pueden combinar para formar un "píxel más grande" y por lo tanto la resolución espacial se reduce, mejorando también la calidad espectral.


7. ¿Hay diferentes tamaños de FPA?

Los detectores FPA están disponibles en diferentes tamaños de matriz. El tamaño debe seleccionarse según el sistema óptico (microscopio). Por ejemplo, el LUMOS II está optimizado para una matriz de 32x32 píxeles, mientras que el HYPERION 3000 está diseñado para matrices de píxeles 64x64 o 128x128. Con este último es posible registrar un número impresionante de más de 16.000 espectros resueltos espacialmente en un escaneo.

8. ¿Es mejor un FPA más grande?

No, porque el tamaño del detector FPA depende exclusivamente de la iluminación óptima proporcionada por el microscopio. Una iluminación homogénea de la matriz del detector es importante para garantizar una sensibilidad espectral alta y consistente tanto en el centro como en los bordes del detector.

 

9. ¿Cuándo tiene ventajas un FPA más grande?

Cuanto mayor sea el área del detector FPA, más espectros se graban simultáneamente. Dado que la resolución espacial es independiente del tamaño de la matriz, esto significa que un detector FPA de 128x128 cubre un área 16 veces más grande que una matriz de detectores 32x32 en una sola medición.

 

10. ¿Se puede combinar FPA con alguna técnica de medición?

Sí se puede. Los detectores FPA ofrecen ventajas en transmisión, reflexión y reflexión total atenuada (ATR). Especialmente cuando se utiliza con tecnología ATR, este tipo de detector logra una resolución espacial excepcionalmente alta.

 

11. ¿Por qué aumenta la resolución de las mediciones FPA en ATR?

La combinación de una lente de estado sólido de alta refracción (cristal ATR de germanio) y un detector FPA "sin apertura" aumenta la resolución espacial en un factor de 4 en comparación con las mediciones de transmisión. Este efecto también se denomina lente de inmersión.

 

12. ¿Son aplicables las mediciones FPA a todas las muestras?

Dado que las mediciones FPA se pueden combinar con todas las técnicas de medición, en principio todos los tipos de muestras se pueden analizar de esta manera. Los gases, líquidos y otras sustancias volátiles no se pueden analizar microscópicamente debido a sus propiedades cinéticas.

 

13. ¿Cuáles son las aplicaciones típicas de un FPA?

Las aplicaciones típicas se pueden encontrar en todas las áreas de la industria y la investigación. A partir del análisis de microplásticos, partículas y contaminaciones sobre la caracterización de estructuras químicas complejas, como tejidos biológicos, productos farmacéuticos hasta laminados multicapa y lacas. En resumen, esta tecnología de detector se utiliza siempre que la resolución espacial muy alta y el análisis de grandes áreas de muestra son indispensables.