The Benefits of FTIR Spectroscopy in Your Industry and Business Development

Spektroskopi FTIR adalah teknik populer karena kombinasi sensitivitas, fleksibilitas, spesifisitas, dan ketahanannya, serta kemampuannya menangani analit padat, cair, dan gas, menjadikannya salah satu teknik instrumentasi analitik yang banyak dipraktikkan dalam sains.

Bentuk pengukuran ini memiliki keterbatasan seperti intoleransi relatif terhadap air dan sensitivitas terhadap sifat fisik matriks analisis. Meskipun demikian, FTIR populer digunakan dalam industri makanan dan minuman, kimia, teknik, lingkungan, farmasi, biomassa, dan lingkungan klinis. Bentuk instrumen ini telah mencakup perangkat benchtop, perangkat genggam, dan online real-time.

Apa itu Spektroskopi FTIR?

Spektroskopi FTIR (Fourier Transform Infrared) adalah bentuk spektroskopi getaran yang berguna dalam mempelajari proses kimia tanah. Dalam kisaran mid-infrared (IR-Mid) muncul getaran dari banyak molekul penting seperti asam organik, bahan organik tanah, fase mineral, dan oksianion.

Penggunaan spektroskopi FTIR dapat digunakan sebagai metode analisis kuantitatif dan alat untuk menentukan mekanisme ikatan pada benda padat dan permukaan.

Getaran molekul berkaitan langsung dengan simetri molekul, sehingga seringkali digunakan untuk menentukan bagaimana molekul terikat pada permukaan maupun komponen dalam fase padat dari spektrum inframerah. Terdapat banyaknya metode eksperimental untuk menyelidiki sampel dari berbagai spektral yang berbeda.

Spektroskopi IR

Spektroskopi IR adalah studi interaksi cahaya IR dengan materi, di mana cahaya IR dicirikan oleh rentang bilangan gelombang berkisar 12.800 sampai 10 cm^-1. Secara historis, IR cenderung digambarkan dengan bilangan gelombang yang mana bilangan gelombang berbanding terbalik dengan panjang gelombang.

Maka dari itu, panjang gelombang yang lebih pendek memiliki bilangan gelombang yang lebih besar, begitu juga sebaliknya. Nilai radiasi IR terbagi dalam tiga kategori:

• Far-IR: 500 sampai 10 cm^-1

• Mid-IR: 4000 dan 500 cm^-1

• Near-IR antara 10000 dan 4000 cm^-1

Mata manusia hanya dapat melihat sebagian kecil spektrum radiasi elektromagnetik yang jauh lebih luas. Dari sisi spektrum energi tinggi terdapat daerah ultraviolet (UV), sementara di sisi energi rendah terdapat daerah inframerah (IR).

Panjang gelombang 2500 sampai 16000 nm merupakan daerah IR yang paling berguna untuk analisis senyawa organik.

Manfaat/Aplikasi dari Spektroskopi FTIR

Spektroskopi FTIR digunakan untuk identifikasi bahan organik dan anorganik melalui penerapan radiasi inframerah. Sementara bagi produsen, teknik ini digunakan untuk mengidentifikasi bahan atau kontaminasi yang tidak diketahui telah memengaruhi kualitas, fungsi, atau keamanan produk. Peneliti dan ilmuwan menggunakannya untuk pengembangan produk baru.

1. Identifikasi Serat

Kontaminasi partikel atau serat dapat menghalangi produk berfungsi dengan baik yang berpotensi menimbulkan risiko keselamatan. Pengujian ini diperuntukkan bagi produsen perangkat medis, elektronik, dan lainnya.

Pengujian FTIR mampu mengidentifikasi partikel kecil atau kontaminan serat dengan cepat dan sedikit kerusakan pada sampel yang melalui analisis serat. Setelah kontaminan teridentifikasi, sumbernya dapat ditemukan dan dihilangkan.

Perusahaan peralatan medis menemukan serat yang tidak diketahui dalam kemasan plastik. Analisis FTIR mampu mengidentifikasi serat tersebut sebagai karton berbahan selulosa. Kemudian, penelusuran serat tersebut ke pembagi kartu yang digunakan pada jalur pemrosesan dan beralih ke pembagi baru.

2. Identifikasi Kontaminan

Selain kontaminasi partikel dan serat, residu yang tertinggal selama proses pembuatan dapat menghambat fungsi produk atau meningkatkan masalah keamanan. Kemampuan FTIR dalam menganalisis bahan organik dan anorganik dapat mengidentifikasi kontaminasi residu dan sumbernya.

Produsen menemukan residu putih di celah-celah komponen plastik cetakan. Spektrometer FTIR digunakan untuk menganalisis sampel dan residunya yang teridentifikasi sebagai surfaktan, bahan pembasah, pengemulsi, bahan pembusa atau pendispersi selama proses pembuatan.

Sampel surfaktan yang digunakan pabrik kemudian dianalisis dengan sampel dari bagian plastik, dan ditemukan kecocokan.

3. Analisis Plastik

Plastik memainkan peran besar dalam kehidupan sehari-hari. Namun perusahaan dan konsumen mulai menemukan potensi racun dalam plastik produksi.

Analisis FTIR menjadi salah satu teknik analisis yang digunakan untuk identifikasi toksin dan kontaminan dalam sampel anorganik. Perusahaan memastikan bahwa pengiriman plastik bebas dari polivinil klorida (PVC) dan ftalat sebelum dijual ke pasaran.

Selain mengidentifikasi racun dalam plastik, pengujian FTIR bisa digunakan untuk analisis kegagalan. Teknisi laboratorium dapat melakukan analisis sampel bagian yang dinilai buruk atau baik dengan menggunakan FTIR. Hasilnya dapat menunjukkan bahwa tidak cukup bahan pemlastis pada bagian yang buruk.

4. Menemukan Unique Selling Point sebuah Produk

Produk yang bagus di pasaran adalah produk yang memiliki berbagai keunggulan. Akibatnya, banyak produsen melakukan reverse engineering dan analisis bahan untuk memilih komponen terbaik dengan bantuan analisis FTIR.

Produsen makanan menggunakan kemasan plastik untuk menjaga kesegaran makanan dengan baik. Maka, kemasan makanan seringkali memakai beberapa pelapis.

FTIR dengan tambahan mikroskop, dapat digunakan untuk mengetahui ketebalan bahan setiap lapisan. Ini akan membantu produsen makanan memilih kemasan yang tepat untuk produk mereka. Bukan cuma itu, dapat digunakan pula untuk menganalisis produk kompetitor.

Kelebihan Spektroskopi FTIR

Spektroskopi FTIR memiliki beberapa keunggulan yang menonjol apabila dibandingkan dengan jenis pengukuran lainnya. Berikut ini adalah kelebihan dari spektroskopi FTIR.

1. Rasio spektrum signal-to-noise lebih tinggi jika dibandingkan dengan spektrometer inframerah dari generasi sebelumnya.

2. Memiliki akurasi bilangan gelombang yang tinggi. Nilai error berada pada rentang ±0,01 cm^-1. Resolusi yang tinggi yang ada di angka 0,1 ~ 0,005 cm^-1.

3. Rentang pemindaiannya lebar di kisaran angka 1000 ~ 10 cm^-1 dan berkurangnya gangguan dari stray light. Inilah yang membuat spektroskopi FTIR lebih unggul daripada pendahulunya.

Prinsip Kerja/Fisika Spektroskopi FTIR

Prinsip kerja spektroskopi FTIR adalah dengan menggunakan interferometer yang terdiri dari sumber, pembagi berkas, dua cermin, laser, dan detektor.

Energi berpindah dari sumber ke pemecah sinar yang membagi sinar menjadi dua bagian. Satu bagian diteruskan ke cermin bergerak, bagian lainnya dipantulkan ke cermin tetap.

Cermin bergerak maju mundur dengan kecepatan konstan, dan dikendalikan oleh respons laser kalibrasi. Kedua berkas dipantulkan dari cermin dan digabungkan kembali pada pemecah berkas, menghasilkan pola interferensi yang ditransmisikan melalui kompartemen sampel ke detektor. Sinyal ini kemudian dimasukkan ke dalam fungsi FT untuk menghasilkan spektrum.

Sumber energi IR dipancarkan dari sumber benda hitam yang bersinar dan berkas sinar melewati celah, yang mengendalikan jumlah energi. Sinar IR memasuki interferometer di mana pengodean spektral terjadi. Interferometer menggunakan laser rujukan untuk kalibrasi panjang gelombang.

Sinar IR (infrared) yang memasuki kompartemen sampel di mana sinar ditransmisikan melalui maupun dipantulkan dari permukaan sampel. Frekuensi energi spesifik merupakan karakteristik unik dari sampel.

Ketika sinar telah lolos ke detektor untuk dilakukan pengukuran akhir. Nantinya, sinyal diubah dalam bentuk digital. Dengan melakukan perhitungan FFT dan spektrum inframerah yang disajikan kepada pengguna.

Cara Menggunakan Spektroskopi FTIR

Mula-mula, masukkan sampel ke dalam spektrometer FTIR. Spektrometer mengarahkan pancaran IR ke sampel dan mengukur seberapa banyak pancaran sinar tersebut. Dan pada frekuensi berapa sampai dapat menyerap cahaya inframerah.

Sampel yang dipilih harus cukup tipis agar sinar inframerah mudah melewatinya. Jika tidak, bagian tipis dapat dihilangkan.

Penggunaan teknik reflektansi dapat digunakan pada berbagai sampel dan tidak terjadi kerusakan. Sampel yang mendukung reflektansi adalah residu, noda atau film pada permukaan reflektif yang cukup tipis untuk dimasukkan ke bawah mikroskop dengan memakai lampiran reflektansi total yang dilemahkan pada mikroskop.

Adanya database referensi menampung ribuan spektrum, sehingga dapat mengidentifikasi identitas sampel. Munculnya identitas molekul dapat ditentukan melalui proses tersebut.

Ayo Dapatkan Spektroskopi FTIR yang Berkualitas di AMI Scientific!

Spektroskopi FTIR digunakan untuk identifikasi bahan organik dan anorganik melalui penerapan radiasi inframerah. FTIR dengan tambahan mikroskop, dapat digunakan untuk mengetahui ketebalan bahan setiap lapisan. Konsultasikan spektroskopi FTIR yang Anda perlukan.