En el análisis de espectroscopia de infrarrojo cercano visible UV, espectroscopia Raman, espectroscopia de fluorescencia y espectroscopia de absorción atómica, los materiales de la celda de muestra y la ventana de la ruta óptica afectan directamente la relación señal-ruido y el límite de detección. Los tubos de cuarzo se han convertido en el portador preferido para pruebas espectrales de gases, líquidos, polvos e incluso muestras fundidas a alta temperatura debido a su transmitancia extremadamente alta en la región ultravioleta profunda (≥ 185 nm), fluorescencia de fondo extremadamente baja, excelente inercia química y resistencia a altas temperaturas y presiones.

Preguntas frecuentes (Preguntas frecuentes)

P1: ¿Por qué se utiliza un tubo de cuarzo en lugar de un tubo de vidrio ordinario en las pruebas espectrales?  

R: El vidrio común (como el vidrio de borosilicato) se corta casi por completo en la región ultravioleta (<350 nm) y las impurezas como el hierro y el sodio pueden producir picos de absorción característicos, interfiriendo con la señal de la muestra. El rango de transmisión del tubo de cuarzo se puede ampliar a 185-2500 nm y el fondo es plano, lo que lo hace particularmente adecuado para el análisis de bandas UV y la detección de rastros.

P2: ¿Para qué técnicas espectroscópicas son adecuados los tubos de cuarzo?  

R: Incluye principalmente: ① Espectrofotometría visible UV (celda de flujo de líquido/gas); ② Espectroscopia de fluorescencia (material de cuarzo de baja fluorescencia); ③ Espectroscopia Raman (el cuarzo de fondo bajo reduce la interferencia del pico de cuarzo); ④ Espectroscopia de absorción atómica (tubo protector o tubo de muestra del atomizador de horno de grafito); ⑤ Detección en línea por infrarrojo cercano (celda de flujo de recorrido largo).

P3: ¿Cuáles son los requisitos especiales para los tubos de cuarzo en diferentes aplicaciones espectrales?  

R: Sí, lo es. Por ejemplo:

-Se requiere cuarzo sintético (con bajo contenido de OH y transmitancia de 185 nm>80%) para su uso en la región ultravioleta;  

-La espectroscopia de fluorescencia debe utilizar 'cuarzo de baja fluorescencia' o 'cuarzo ultra puro' para evitar picos falsos en la fluorescencia de fondo del cuarzo;  

-La espectroscopia de alta temperatura (como el análisis de sales fundidas) requiere tubos de cuarzo resistentes al calor de paredes gruesas;  

-Se recomienda utilizar 'cuarzo no luminiscente' para la espectroscopía Raman para suprimir el pico de dispersión Raman del propio cuarzo.

P4: ¿Podemos personalizar tubos de cuarzo con formas irregulares o estructuras de trayectoria óptica especiales?  

R: Absolutamente posible. Ofrecemos soluciones personalizadas, como tubos de celda de flujo rectangulares, celdas de recorrido largo tipo Z, tubos de muestra con interfaces de fibra óptica estándar, tubos de temperatura constante de doble capa, microcapilares (con diámetros internos de hasta 0,1 mm) y celdas de gas selladas con brida.

P5: ¿Se puede proporcionar un informe de detección de la transmitancia de los tubos de cuarzo?  

R: Está bien. Cada lote de materiales va acompañado de una curva de transmitancia (190-2500 nm) medida por un espectrofotómetro de infrarrojo cercano visible UV, y están marcados valores de transmitancia específicos para longitudes de onda clave como 200 nm, 254 nm y 365 nm.

Necesidades y soluciones principales del usuario

-Requisito 1: Obtener suficiente flujo luminoso en la región ultravioleta profunda para evitar que las señales de muestra queden sumergidas en ruido.

Proporcionamos tubos de cuarzo sintético con una transmitancia de ≥ 85 % a 200 nm y ≥ 80 % a 185 nm, que son mucho más altas que las del cuarzo ordinario (aproximadamente 50 % a 200 nm).

-Requisito 2: Evite la absorción de impurezas o la interferencia de fluorescencia del propio tubo de cuarzo en el espectro de la muestra.

Utilizamos materia prima de cuarzo de alta pureza (impurezas metálicas totales <5 ppm) y realizamos un tratamiento de recocido especial en el tubo de análisis fluorescente, reduciendo la intensidad de fluorescencia de fondo a menos de 1/5 del cuarzo ordinario.

-Requisito 3: Debe coincidir perfectamente con la cámara de muestra del espectrómetro o el sistema de circulación existente.

Ofrecemos tamaños personalizados dentro del rango de diámetro exterior de 2 a 100 mm y longitud de 10 a 300 mm, y se pueden combinar con juntas de PTFE o PEEK, ranuras para juntas tóricas e interfaces ópticas estándar (SMA, FC, etc.).

-Requisito 4: Pruebas espectroscópicas in situ en condiciones de alta temperatura o alta presión.

Podemos producir tubos de cuarzo con una resistencia a la presión de 5 MPa y una resistencia a la temperatura de hasta 1100 ℃, y podemos integrar ramas de entrada y salida de gas para el monitoreo espectral de reacciones catalíticas in situ de alta presión.

Valores fundamentales y ventajas de aplicación del producto.

1. Ventaja del rendimiento óptico: garantizar la autenticidad y reproducibilidad de los datos.

Rango de transmitancia: 185-2500 nm (cuarzo sintético), que cubre desde el ultravioleta profundo hasta el infrarrojo cercano, cumpliendo con los requisitos de la mayoría de las tecnologías espectroscópicas.

Transmitancia UV: 200 nm ≥ 85 %, 254 nm ≥ 90 %, mayor sensibilidad en la región UV, lo que reduce el requisito de energía de la fuente de luz.

Planitud del fondo: las fluctuaciones dentro del rango de 190-1100 nm son inferiores al 3 %, con una línea de base recta y sin necesidad de una corrección de fondo compleja

Fondo de fluorescencia: bajo excitación a 350 nm, la intensidad de fluorescencia a 450 nm es inferior al 0,1 % de humedad relativa y no hay picos falsos en el espectro de fluorescencia, lo que hace que la cuantificación sea más precisa.

Fondo Raman: la intensidad del pico característico de cuarzo (aproximadamente 465 cm ⁻⊃1;) se controla para que sea la más baja, lo que reduce la obstrucción de la señal Raman de la muestra por el pico de cuarzo.

2. Estructura y capacidad de personalización: adaptable a diversos instrumentos espectrales y formas de muestra.

-Muestras líquidas: tubo de celda de flujo (tipo Z, tipo directo), tubo de plato colorimétrico (trayectoria óptica estándar de 10 mm), tubo de camisa de control de temperatura

-Muestras de gas: tubo de celda de gas de recorrido largo (recorrido óptico de 0,5 a 2 m), microtubo de gas (diámetro interior de 1 a 3 mm)

-Sólido/Polvo: Tubo de muestra giratorio, tubo capilar (utilizado para difracción de rayos X/combinación Raman)

-Muestras de alta temperatura: una estructura combinada de tubos resistentes al calor con extremos abiertos (que pueden usarse con hornos tubulares) y tubos integrados con recipientes de muestra

-Sistema de presión: tubo de cuarzo resistente a la presión con interfaz roscada o bridada (presión de trabajo ≤ 5MPa)

3. Escenarios típicos de aplicaciones espectrales y sugerencias de personalización

Espectrofotometría UV Vis: reactivos bioquímicos, soluciones de fármacos, tubo de celda de flujo rectangular, trayectoria óptica de 10 mm, conector SMA de doble extremo: logra una detección de flujo continuo y ahorra volumen de muestra

Espectroscopia de fluorescencia: complejos de tierras raras, puntos cuánticos, tubo transparente de cuatro lados de cuarzo de baja fluorescencia con camisa de temperatura constante: elimina el fondo de cuarzo, mejora la relación señal-ruido en más de 3 veces

Espectroscopia Raman: polímeros, minerales, materiales de batería, capilar de cuarzo no luminiscente (diámetro interior de 0,5 a 1 mm): reduce la interferencia del pico de cuarzo para obtener espectros Raman de muestra pura.

Espectroscopía de absorción atómica: análisis de elementos de metales pesados, tubo protector exterior del horno de grafito+tubo de inyección de muestra: resistente a altas temperaturas, fácil de limpiar, sin efecto memoria

Espectroscopia de reacción catalítica in situ: polvo de catalizador + gas de reacción, tubo de celda de flujo de alta temperatura y alta presión (con entrada y salida de gas y ventana de cuarzo): monitoreo en tiempo real de los intermedios de reacción, datos más dinámicos

Detección en línea por infrarrojo cercano: aceite, alcohol, productos lácteos, tubo recto de recorrido largo (50-200 mm), resistencia a la presión y a la corrosión; el recorrido largo mejora la sensibilidad de la detección de muestras de absorción débil

¿Qué problemas de aplicación práctica se pueden resolver?

Problema 1: los tubos de vidrio comunes absorben mucho en la región ultravioleta, lo que resulta en la incapacidad de detectar muestras de baja concentración.

-Causa raíz: los iones de metales de transición y las bandas laterales de absorción intrínseca en el vidrio se encuentran cerca de 350 nm.

-Solución: el tubo de cuarzo sintético extiende la banda de longitud de onda disponible a 185 nm y la absorbancia de la muestra ultravioleta se puede medir con precisión, lo que reduce el límite de detección en un orden de magnitud.

Problema 2: el pico de fluorescencia del tubo de cuarzo se superpone con el de la muestra, lo que genera falsos positivos

-Causa raíz: el cuarzo ordinario contiene centros de defectos de impurezas, que producen fluorescencia de amplio espectro bajo excitación UV.

-Solución: Se utiliza cuarzo de baja fluorescencia y se trata con una atmósfera de hidrógeno de alta temperatura, lo que da como resultado una intensidad de fluorescencia de fondo de solo el 15 % o menos que la del cuarzo ordinario, lo que garantiza una detección precisa de muestras de fluorescencia débil.

Problema 3: en el análisis de inyección de flujo, hay fugas o desalineación de la interfaz de la tubería o la ruta óptica

-Causa raíz: los tubos de cuarzo estándar no tienen conectores coincidentes y los usuarios pueden desviarse fácilmente al transferirlos ellos mismos.

-Solución: Podemos integrar o procesar con precisión los dibujos de interfaz proporcionados por el usuario (como roscas 1/4-28 UNF, enchufes de fibra SMA 905, etc.) para garantizar una eficiencia de acoplamiento óptico de ≥ 95%.

Pregunta 4: Durante las pruebas de espectroscopía in situ a alta temperatura, pueden producirse burbujas o explosiones en el tubo de cuarzo.

-Causa raíz: el alto contenido de hidroxilo (OH) en el material provoca la nucleación de burbujas a altas temperaturas; El espesor desigual de la pared puede causar estrés térmico.

-Solución: Proporcionamos cuarzo con bajo contenido de OH (OH ≤ 10 ppm) y utilizamos tecnología de trefilado de tubos con control de espesor de precisión, con una tolerancia de espesor de pared de ± 0,1 mm y una resistencia a temperaturas seguras de hasta 1100 ℃.

¿Por qué elegirnos?

1. Grado de material transparente opcional

Ofrecemos tres grados: ① Cuarzo de alta pureza (tipo rentable); ② Cuarzo sintético (grado óptico, máxima transmitancia UV); ③ Cuarzo ultrapuro de baja fluorescencia (específico de fluorescencia/Raman). Cada tipo va acompañado de una curva de transmitancia medida.

2. Capacidad de procesamiento de estructuras de caminos ópticos irregulares.

Contamos con un conjunto completo de procesos que incluyen corte irregular CNC, soldadura de precisión con llama de hidrógeno y oxígeno y pulido de la cara final de grado óptico (rugosidad Ra ≤ 0,02 μ m), que pueden producir piscinas en forma de Z, tubos ópticos plegados en forma de W y estructuras integradas de burbujas o lentes.

3. La limpieza cumple con los requisitos de nivel espectral

La limpieza de precisión en 18 pasos (lavado con ácido+enjuague con agua ultrapura+secado por infrarrojos), sin grasa ni polvo, se puede utilizar directamente para el análisis de rastros sin necesidad de que los usuarios vuelvan a limpiar.

4. Fuerte consistencia del lote

Para espectrómetros multicanal o control de calidad del proceso de producción (como pruebas en línea en fábricas farmacéuticas), nos aseguramos de que la diferencia de trayectoria óptica de los tubos de cuarzo en el mismo lote sea ≤ ± 0,05 mm y que la desviación de transmitancia sea ≤ 2%.

Caso de solicitud de cliente (anónimo)

Caso 1: Una conocida empresa de instrumentos analíticos (equipada con una celda de flujo de espectrofotómetro visible UV)

Antecedentes: El cliente ha desarrollado un espectrofotómetro UV Vis de doble haz de alta gama, que requiere una celda de microflujo (camino óptico de 10 mm, diámetro interior de 2 mm, volumen de muestra <50 μ L). El proveedor original proporcionó tubos de cuarzo con una transmitancia de solo el 65 % por debajo de 220 nm, y la desviación de la trayectoria óptica entre lotes alcanzó ± 0,2 mm, lo que resultó en una pobre reproducibilidad de la absortividad molar medida por el usuario.  

Solución: Proporcionamos tubos de celda de flujo de cuarzo sintético en forma de Z con pulido óptico en la cara del extremo, transmitancia de 200 nm del 88 % y tolerancia de trayectoria óptica de ± 0,05 mm.

Resultado:

-La energía en la región ultravioleta del instrumento se ha incrementado en un 30% y la relación señal-ruido ha alcanzado el nivel líder en la industria.  

-La reproducibilidad de la absorbancia (RSD) del instrumento del cliente disminuyó del 2,1% al 0,4%.  

-Esta piscina de circulación se ha convertido en una configuración estándar para este modelo de instrumento para los clientes, con un suministro acumulado de más de 5000 piezas.  

-Comentarios de los clientes: 'Ha resuelto nuestro problema de larga data con los lotes de transmitancia UV

Caso 2: Un equipo de investigación catalítico en Europa

Antecedentes: para estudiar los intermedios de superficie de los catalizadores en reacciones de reformado seco de metano, se requiere una celda de espectroscopia Raman in situ con alta temperatura (800 ℃), presión normal y gas de reacción accesible. La principal dificultad radica en el fuerte pico de fondo Raman (aproximadamente 465 cm ⁻⊃1;) generado por tubos de cuarzo a altas temperaturas, que cubre con precisión el desplazamiento Raman de enlaces Ni-O clave en el catalizador (aproximadamente 500-550 cm ⁻⊃1;).  

Solución: Personalizamos un tubo capilar de cuarzo no luminiscente (diámetro exterior de 6 mm, diámetro interior de 4 mm, longitud de 150 mm) y realizamos un tratamiento de recocido especial para suprimir el pico Raman intrínseco del cuarzo. Integra simultáneamente dos ramales de entrada y salida de gas y un par de ventanas de cuarzo.  

Resultado:

-La intensidad máxima del tubo de cuarzo a 465 cm ⁻⊃1; disminuyó al 30% del del cuarzo ordinario, y el pico característico de Ni-O era claramente distinguible.    

Caso 3: Una estación de monitoreo ambiental (usando espectroscopía de absorción atómica para medir el plomo en el agua)

Antecedentes: utilice un espectrómetro de absorción atómica con horno de grafito para detectar trazas de plomo en el agua potable (requisito de límite de detección <1 μ g/L). Originalmente se utilizó el tubo protector de cuarzo importado, pero después de 30 usos, apareció un sedimento blanco en la pared interior, lo que provocó un efecto de memoria y provocó un aumento en los valores en blanco. El costo de reemplazar las tuberías importadas es alto (alrededor de 2000 yuanes por pieza) y el tiempo de entrega es de hasta 8 semanas.  

Solución: Personalizamos tubos protectores exteriores (diámetro exterior 18 mm, diámetro interior 14 mm, longitud 120 mm) y tubos de inyección de muestra (diámetro exterior 3 mm, diámetro interior 2 mm) que coincidan con el instrumento, utilizando cuarzo de alta pureza y realizando un tratamiento de pasivación de la pared interior.  

Resultado:

-La absorbancia del blanco disminuyó de 0,045 a 0,008 y el límite de detección del método se optimizó de 0,9 μ g/L a 0,3 μ g/L.  

-Resolví el dilema del cliente de tiempos muertos y espera de materiales.  

Caso 4: Una empresa farmacéutica (monitoreo en línea por infrarrojo cercano del proceso de secado en lecho fluidizado)

Antecedentes: Se requiere monitoreo en tiempo real del contenido de humedad durante el proceso de secado de gránulos farmacéuticos. La sonda de acero inoxidable se utilizó originalmente junto con la fibra óptica, pero las partículas eran propensas a adherirse a la ventana de luz, provocando una desviación de la señal. Espero utilizar un tubo de flujo de cuarzo de recorrido largo (longitud de recorrido de 200 mm) como celda de flujo de derivación para permitir que las partículas fluyan a través del tubo para una detección NIR continua.  

Solución: Personalice un tubo de cuarzo recto con un diámetro interior de 20 mm, un diámetro exterior de 24 mm y una longitud de 220 mm. Ambos extremos están equipados con juntas de mandril de calidad sanitaria y el cuerpo del tubo está pulido con chorro de arena para evitar la saturación de la señal causada por la reflexión total de la luz en la pared interior del tubo.  

Resultado:

-El tratamiento esmerilado hace que la señal de reflexión difusa NIR sea más estable y reduce el RMSEP (error cuadrático medio de predicción) del modelo de predicción de humedad en un 32%.  

-Las partículas no se adhieren y pueden funcionar de forma continua durante 3 meses sin desmontar ni lavar.  

-Hemos ayudado a los clientes a lograr un control en tiempo real del proceso de secado, reduciendo el tiempo de secado de un solo lote en un 15% y ahorrando aproximadamente 400.000 yuanes en consumo de energía al año.  

-Evaluación del ingeniero de procesos: 'Aunque este tubo de cuarzo no es un accesorio original del instrumento, comprende las dificultades de nuestro proceso mejor que la solución original de fábrica

Si usted es un ingeniero de investigación y desarrollo de instrumentos espectrales, un investigador de laboratorio o un integrador de sistemas de detección en línea, podemos personalizar el tubo de cuarzo de grado espectral más adecuado según su rango de longitud de onda, morfología de la muestra, estándares de interfaz y presupuesto.  

Proporcione su diagrama de ruta óptica o fotografías de tubos de muestra existentes de inmediato y reciba soluciones y cotizaciones personalizadas dentro de las 24 horas para hacer que sus datos espectrales sean más puros, confiables y reproducibles.

Luverre Quartz es un fabricante especializado en tubos de cuarzo y otros artículos de cuarzo. Tenemos más de 18 años de experiencia en la producción de tubos de cuarzo, seremos su socio confiable en tubos de cuarzo y otros artículos de cuarzo.

Luverre Quartz puede fabricar tubos de cuarzo personalizados en varias formas, como espirales, cuadrados, redondos, con procesamiento que incluye corte, doblado, soldadura, etc., y disponibles en diferentes colores, como tubos de cuarzo transparentes, tubos de cuarzo opacos, tubos de cuarzo blanco lechoso, tubos de cuarzo rojo, etc.