В спектроскопии УФ-видимого ближнего инфракрасного диапазона, рамановской спектроскопии, флуоресцентной спектроскопии и анализе атомно-абсорбционной спектроскопии материалы ячейки образца и окна оптического пути напрямую влияют на соотношение сигнал/шум и предел обнаружения. Кварцевые трубки стали предпочтительным носителем для спектрального тестирования газов, жидкостей, порошков и даже высокотемпературных расплавленных образцов благодаря их чрезвычайно высокому коэффициенту пропускания в области глубокого ультрафиолета (≥ 185 нм), чрезвычайно низкой фоновой флуоресценции, превосходной химической инертности и устойчивости к высоким температурам и высокому давлению.

FAQ (часто задаваемые вопросы)

Вопрос 1: Почему при спектральном тестировании вместо обычной стеклянной трубки используется кварцевая трубка?  

Ответ: Обычное стекло (например, боросиликатное) почти полностью отсекает ультрафиолетовую область (<350 нм), а примеси, такие как железо и натрий, могут давать характерные пики поглощения, мешающие сигналу образца. Диапазон передачи кварцевой трубки может быть расширен до 185–2500 нм, а фон плоский, что делает ее особенно подходящей для анализа УФ-диапазона и обнаружения следов.

Вопрос 2: Для каких спектроскопических методов подходят кварцевые трубки?  

A: В основном включает в себя: ① УФ-видимую спектрофотометрию (проточная ячейка для жидкости/газа); ② Флуоресцентная спектроскопия (кварцевый материал с низкой флуоресценцией); ③ Рамановская спектроскопия (кварц с низким фоном снижает интерференцию кварцевых пиков); ④ Атомно-абсорбционная спектроскопия (защитная трубка или трубка для образца распылителя графитовой печи); ⑤ Оперативное обнаружение в ближнем инфракрасном диапазоне (проточная ячейка с длинным лучом).

В3: Каковы особые требования к кварцевым трубкам в различных спектральных приложениях?  

О: Да, это так. Например:

-Для использования в ультрафиолетовой области необходим синтетический кварц (с низким содержанием OH и коэффициентом пропускания 185 нм>80%);  

- В флуоресцентной спектроскопии следует использовать «кварц с низкой флуоресценцией» или «сверхчистый кварц», чтобы избежать ложных пиков фоновой флуоресценции кварца;  

-Высокотемпературная спектроскопия (например, анализ расплавленных солей) требует толстостенных термостойких кварцевых трубок;  

- Рекомендуется использовать «нелюминесцентный кварц» для рамановской спектроскопии, чтобы подавить пик комбинационного рассеяния самого кварца.

В4: Можем ли мы изготовить кварцевые трубки неправильной формы или специальные конструкции оптического пути?  

О: Абсолютно возможно. Мы предлагаем индивидуальные решения, такие как прямоугольные проточные кюветы, кюветы с длинным ходом Z-типа, пробирки для образцов со стандартными оптоволоконными интерфейсами, двухслойные трубки с постоянной температурой, микрокапилляры (с внутренним диаметром до 0,1 мм) и газовые ячейки с фланцевым уплотнением.

В5: Можно ли предоставить отчет об обнаружении пропускания кварцевых трубок?  

А: Хорошо. Каждая партия материалов сопровождается кривой пропускания (190–2500 нм), измеренной с помощью спектрофотометра УФ-видимой и ближней инфракрасной области, а также отмечены конкретные значения пропускания для ключевых длин волн, таких как 200 нм, 254 нм и 365 нм.

Основные потребности и решения пользователей

-Требование 1: Обеспечить достаточный световой поток в области глубокого ультрафиолета, чтобы избежать погружения сигналов выборки в шум.

Мы поставляем трубки из синтетического кварца с коэффициентом пропускания ≥ 85% на длине волны 200 нм и ≥ 80% на длине волны 185 нм, что намного выше, чем у обычного кварца (около 50% на длине волны 200 нм).

-Требование 2. Избегайте поглощения примесей или влияния флуоресценции самой кварцевой трубки на спектр образца.

Мы используем кварцевое сырье высокой чистоты (общее количество примесей металлов <5 ppm) и проводим специальную обработку пробирки для флуоресцентного анализа, снижая интенсивность фоновой флуоресценции до уровня менее 1/5 от интенсивности обычного кварца.

-Требование 3: Должно быть идеально согласовано с существующей камерой для проб спектрометра или системой циркуляции.

Мы предлагаем индивидуальные размеры в диапазоне наружного диаметра 2–100 мм и длины 10–300 мм и могут сочетаться с соединениями из ПТФЭ или ПЭЭК, канавками для уплотнительных колец и стандартными оптическими интерфейсами (SMA, FC и т. д.).

-Требование 4: Спектроскопические испытания in situ в условиях высокой температуры или высокого давления.

Мы можем производить кварцевые трубки с устойчивостью к давлению 5 МПа и термостойкостью до 1100 ℃, а также интегрировать впускные и выпускные патрубки для газа для спектрального мониторинга каталитической реакции под высоким давлением на месте.

Основные ценности и преимущества применения продукта

1、 Преимущество оптической производительности - обеспечение подлинности и воспроизводимости данных.

Диапазон пропускания: 185–2500 нм (синтетический кварц), охватывает диапазон от глубокого ультрафиолета до ближнего инфракрасного диапазона, отвечает требованиям большинства спектроскопических технологий.

Пропускание УФ-излучения: 200 нм ≥ 85 %, 254 нм ≥ 90 %, повышенная чувствительность в УФ-диапазоне, снижение потребляемой мощности источника света.

Неравномерность фона: Колебания в диапазоне 190-1100 нм составляют менее 3%, с прямой базовой линией и отсутствием необходимости сложной коррекции фона.

Фон флуоресценции: при возбуждении длиной волны 350 нм интенсивность флуоресценции при длине волны 450 нм составляет менее 0,1% относительной влажности, и в спектре флуоресценции нет ложных пиков, что делает количественный анализ более точным.

Рамановский фон: Интенсивность характеристического пика кварца (около 465 см ⁻⊃1;) контролируется на минимальном уровне, что снижает помехи рамановскому сигналу образца кварцевым пиком.

2. Структура и возможность настройки - адаптируются к различным спектральным инструментам и формам образцов.

-Жидкие пробы: пробирка проточной кюветы (тип Z, прямая), колориметрическая чашка (стандартный оптический путь 10 мм), трубка-рубашка для контроля температуры.

-Образцы газа: трубка газовой ячейки с длинным путем (оптический путь 0,5–2 м), микрогазовая трубка (внутренний диаметр 1–3 мм)

-Твердое вещество/порошок: вращающаяся пробирка для образца, капиллярная трубка (используется для комбинации рентгеновской дифракции и комбинационного рассеяния света)

-Высокотемпературные образцы: комбинированная конструкция термостойких трубок с открытыми концами (которые можно использовать с трубчатыми печами) и встроенных трубок с лодочками для образцов.

-Система давления: устойчивая к давлению кварцевая трубка с резьбовым или фланцевым соединением (рабочее давление ≤ 5 МПа).

3、 Типичные сценарии применения Spectral и предложения по настройке

УФ-Вид-спектрофотометрия: биохимические реагенты, растворы лекарственных препаратов, прямоугольная пробирка для проточной кюветы, оптический путь 10 мм, двусторонний разъем SMA — обеспечивает непрерывное обнаружение потока и экономит объем пробы

Флуоресцентная спектроскопия: редкоземельные комплексы, квантовые точки, кварцевая четырехсторонняя прозрачная трубка с низкой флуоресценцией и рубашкой постоянной температуры - устраняет кварцевый фон, улучшает соотношение сигнал/шум более чем в 3 раза.

Рамановская спектроскопия: полимерные, минеральные, аккумуляторные материалы, нелюминесцентный кварцевый капилляр (внутренний диаметр 0,5–1 мм) — уменьшает интерференцию кварцевых пиков для получения спектров комбинационного рассеяния чистого образца.

Атомно-абсорбционная спектроскопия: анализ элементов тяжелых металлов, внешняя защитная трубка графитовой печи + трубка для ввода проб - высокая термостойкость, легко чистится, без эффекта памяти

Спектроскопия каталитических реакций in situ: порошок катализатора + реакционный газ, трубка проточной кюветы для высокой температуры и высокого давления (с входом и выходом газа и кварцевым окном) - мониторинг промежуточных продуктов реакции в реальном времени, больше динамических данных

Онлайн-обнаружение в ближнем инфракрасном диапазоне: масло, алкоголь, молочные продукты, прямая трубка с длинным лучом (50–200 мм), устойчивость к давлению и коррозии — длинный путь улучшает чувствительность обнаружения образцов со слабым поглощением

Какие практические прикладные задачи можно решить?

Проблема 1: Обычные стеклянные трубки сильно поглощают ультрафиолетовую область, что приводит к невозможности обнаружения проб с низкой концентрацией.

- Основная причина: ионы переходных металлов и боковые полосы собственного поглощения в стекле расположены около 350 нм.

-Решение: трубка из синтетического кварца расширяет доступный диапазон длин волн до 185 нм, и можно точно измерить поглощение ультрафиолетового образца, что снижает предел обнаружения на один порядок.

Проблема 2: Пик флуоресценции кварцевой трубки перекрывается с пиком флуоресценции образца, что приводит к ложноположительным результатам.

- Основная причина: обычный кварц содержит примесные дефектные центры, которые производят флуоресценцию широкого спектра при УФ-возбуждении.

-Решение: используется кварц с низкой флуоресценцией, обработанный высокотемпературной водородной атмосферой, в результате чего интенсивность фоновой флуоресценции составляет всего 15% или меньше, чем у обычного кварца, что обеспечивает точное обнаружение образцов со слабой флуоресценцией.

Проблема 3. При анализе нагнетания потока наблюдается утечка или несоосность интерфейса трубопровода или оптического пути.

-Основная причина: стандартные кварцевые трубки не имеют соответствующих разъемов, и пользователи могут легко отклониться от них при самостоятельной передаче.

-Решение: мы можем интегрировать или точно обработать чертежи интерфейсов, предоставленные пользователем (например, резьба 1/4–28 UNF, оптоволоконные разъемы SMA 905 и т. д.), чтобы обеспечить эффективность оптической связи ≥ 95%.

Вопрос 4: Во время высокотемпературных спектроскопических испытаний в кварцевой трубке могут возникнуть пузырьки или взрывы.

- Основная причина: высокое содержание гидроксила (ОН) в материале приводит к образованию пузырьков при высоких температурах; Неравномерная толщина стенок может вызвать термическое напряжение.

-Решение: мы поставляем кварц с низким содержанием OH (OH ≤ 10 ppm) и используем технологию прецизионного волочения трубок для контроля толщины с допуском толщины стенки ± 0,1 мм и безопасной термостойкостью до 1100 ℃.

Почему выбирают нас?

1. Прозрачный материал (опционально).

Мы предлагаем три марки: ① Кварц высокой чистоты (экономичный тип); ② Синтетический кварц (оптический класс, высочайший коэффициент пропускания ультрафиолета); ③ Сверхчистый кварц с низкой флуоресценцией (специфичный для флуоресценции/рамановского рассеяния). Каждый тип сопровождается измеренной кривой пропускания.

2. Возможность обработки нерегулярных структур оптических путей.

У нас есть полный набор процессов, включая неравномерную резку с ЧПУ, прецизионную сварку водородно-кислородным пламенем и полировку торцевой поверхности оптического качества (шероховатость Ra ≤ 0,02 мкм), что позволяет создавать Z-образные ванны, W-образные сложенные оптические трубки, интегрированные пузырьковые или линзовые структуры.

3. Чистота соответствует требованиям спектрального уровня.

18-ступенчатая прецизионная очистка (промывка кислотой + промывка сверхчистой водой + инфракрасная сушка), без жира и пыли, может использоваться непосредственно для анализа следов без необходимости повторной очистки пользователями.

4. Высокая стабильность партии

Для многоканальных спектрометров или контроля качества производственного процесса (например, онлайн-тестирования на фармацевтических заводах) мы гарантируем, что разность оптических путей кварцевых трубок в одной партии составляет ≤ ± 0,05 мм, а отклонение коэффициента пропускания составляет ≤ 2%.

Заявление клиента (анонимно)

Случай 1: известная компания по производству аналитических приборов (оснащенная проточной кюветой для УФ-видимого спектрофотометра)

Справочная информация: Заказчик разработал высококачественный двухлучевой УФ-ВИД-спектрофотометр, для которого требуется микропроточная кювета (оптический путь 10 мм, внутренний диаметр 2 мм, объем образца <50 мкл). Первоначальный поставщик предоставил кварцевые трубки с коэффициентом пропускания всего 65% ниже 220 нм, а отклонение оптического пути между партиями достигало ± 0,2 мм, что приводило к плохой воспроизводимости молярного коэффициента поглощения, измеренного пользователем.  

Решение: Мы поставляем проточные кюветы Z-образной формы из синтетического кварца с оптической полировкой на торцевой поверхности, коэффициентом пропускания 200 нм 88% и допуском оптического пути ± 0,05 мм.

Результат:

-Энергия в ультрафиолетовой области прибора увеличена на 30%, а соотношение сигнал/шум достигло ведущего в отрасли уровня.  

- Воспроизводимость поглощения (RSD) прибора заказчика снизилась с 2,1% до 0,4%.  

-Этот циркуляционный бассейн стал стандартной конфигурацией для этой модели прибора для клиентов с совокупной поставкой более 5000 штук.  

-Отзыв клиента: «Вы решили нашу давнюю проблему с партиями, пропускающими УФ-излучение.

Случай 2: Группа каталитических исследований в Европе

Справочная информация: Для изучения поверхностных промежуточных продуктов катализаторов в реакциях сухого риформинга метана необходима ячейка рамановской спектроскопии in-situ с высокой температурой (800 ℃), нормальным давлением и доступным реакционным газом. Основная трудность заключается в сильном рамановском фоновом пике (около 465 см ⁻⊃1;), генерируемом кварцевыми трубками при высоких температурах, который точно покрывает комбинационный сдвиг ключевых связей Ni-O в катализаторе (около 500-550 см ⁻⊃1;).  

Решение: мы изготавливаем нелюминесцентную кварцевую капиллярную трубку (внешний диаметр 6 мм, внутренний диаметр 4 мм, длина 150 мм) и проводим специальную обработку отжигом для подавления внутреннего рамановского пика кварца. Одновременно интегрируют два патрубка входа и выхода газа и пару кварцевых окон.  

Результат:

-Пиковая интенсивность кварцевой трубки на 465см ⁻⊃1; снизилось до 30% от такового у обычного кварца, и стал отчетливо различим характерный пик Ni-O.    

Вариант 3: Станция экологического мониторинга (с использованием атомно-абсорбционной спектроскопии для измерения содержания свинца в воде)

Справочная информация: Используйте атомно-абсорбционный спектрометр с графитовой печью для обнаружения следов свинца в питьевой воде (требование к пределу обнаружения <1 мкг/л). Первоначально использовалась импортная кварцевая защитная трубка, но после 30 использований на внутренней стенке появился белый осадок, вызывающий эффект памяти и приводящий к увеличению пустых значений. Стоимость замены импортных труб высока (около 2000 юаней за штуку), а срок поставки до 8 недель.  

Решение: мы изготавливаем внешние защитные трубки (внешний диаметр 18 мм, внутренний диаметр 14 мм, длину 120 мм) и трубки для ввода проб (внешний диаметр 3 мм, внутренний диаметр 2 мм), соответствующие прибору, используя кварц высокой чистоты и выполняя пассивационную обработку внутренних стенок.  

Результат:

-Оптическая плотность бланка снизилась с 0,045 до 0,008, а предел обнаружения метода был оптимизирован с 0,9 мкг/л до 0,3 мкг/л.  

-Решена проблема клиента с простоями и ожиданием материалов.  

Кейс 4: Фармацевтическая компания (онлайн-мониторинг процесса сушки в псевдоожиженном слое в ближнем инфракрасном диапазоне)

Введение: В процессе сушки фармацевтических гранул необходим мониторинг содержания влаги в режиме реального времени. Первоначально зонд из нержавеющей стали использовался вместе с оптическим волокном, но частицы были склонны прилипать к световому окну, вызывая дрейф сигнала. Я надеюсь использовать кварцевую расходомерную трубку с длинным ходом (длина пути 200 мм) в качестве байпасной проточной кюветы, позволяющей частицам проходить через трубку для непрерывного обнаружения в ближнем ИК-диапазоне.  

Решение: Изготовьте прямую кварцевую трубку с внутренним диаметром 20 мм, внешним диаметром 24 мм и длиной 220 мм. Оба конца оснащены патронами санитарного класса, а корпус трубки подвергнут пескоструйной обработке, чтобы предотвратить насыщение сигнала, вызванное полным отражением света на внутренней стенке трубки.  

Результат:

- Обработка матом делает сигнал диффузного отражения NIR более стабильным и снижает RMSEP (среднеквадратическую ошибку прогнозирования) модели прогнозирования влажности на 32%.  

-Частицы не прилипают и могут работать непрерывно в течение 3 месяцев без демонтажа и мытья.  

-Мы помогли клиентам добиться контроля над процессом сушки в режиме реального времени, сократив время сушки одной партии на 15% и сэкономив около 400 000 юаней на потреблении энергии в год.  

-Оценка инженера-технолога: «Хотя эта кварцевая трубка не является оригинальной принадлежностью прибора, она лучше понимает наши технологические трудности, чем оригинальное заводское решение».

Независимо от того, являетесь ли вы инженером по исследованиям и разработкам спектральных приборов, лабораторным исследователем или интегратором онлайн-систем обнаружения, мы можем подобрать наиболее подходящую кварцевую трубку спектрального класса в зависимости от вашего диапазона длин волн, морфологии образца, стандартов интерфейса и бюджета.  

Немедленно предоставьте свою схему оптического пути или фотографии существующих пробирок для образцов и получите индивидуальные решения и расценки в течение 24 часов, чтобы сделать ваши спектральные данные более чистыми, надежными и воспроизводимыми.

Luverre Quartz - производитель, специализирующийся на кварцевых трубках и других кварцевых изделиях. У нас более 18 лет опыта в производстве кварцевых трубок, мы будем вашим надежным партнером по кварцевым трубкам и другим кварцевым изделиям.

Luverre Quartz может производить кварцевые трубки по индивидуальному заказу различной формы, например, спиральные, квадратные, круглые, с обработкой, включая резку, гибку, сварку и т. д., и доступны в различных цветах, например, прозрачные кварцевые трубки, непрозрачные кварцевые трубки, молочно-белые кварцевые трубки, красные кварцевые трубки и так далее.