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Optisch-photothermische Infrarot Spektroskopie (O-PTIR)

Optisch-photothermische Infrarot Spektroskopie zur Charakterisierung von Mikroplastik

Was ist O-PTIR?
O-PTIR ist eine fortschrittliche Variante der Infrarotspektroskopie, die chemische Informationen mit hoher räumlicher Auflösung liefert. Während herkömmliche IR Techniken durch Beugung typischerweise auf etwa 10 µm begrenzt sind, ermöglicht O-PTIR Analysen bis in den Submikrometerbereich. Dabei wird das IR-Signal nicht direkt, sondern indirekt über den photothermischen Effekt erfasst: Die Probe absorbiert infrarotes Licht, erwärmt sich minimal, und ein sichtbarer Laser misst diese lokale Ausdehnung über Veränderungen im Brechungsindex. Das Ergebnis ist ein kontaktfreies, ortsaufgelöstes Infrarotspektrum mit hoher Präzision.

Warum eignet sich O-PTIR für Mikroplastik?
O-PTIR ist nicht-destruktiv und unempfindlich gegenüber häufig störender Fluoreszenz. Durch die Überwindung der beugungsbedingten Auflösungsgrenze erlaubt O-PTIR Messungen im Submikrometerbereich und eignet sich daher ideal zur IR Analyse kleinster Mikroplastikpartikel. Da das IR-Signal indirekt über einen sichtbaren Abtastlaser detektiert wird, kann am exakt gleichen Punkt zusätzlich ein Raman-Spektrum aufgenommen werden. So entstehen komplementäre und sich gegenseitig bestätigende Informationen – für eine besonders verlässliche chemische Identifikation.

Wie läuft eine typische Messung ab?
Vor der Messung werden die Infrarotquelle und der sichtbare Abtastlaser präzise mit dem Objektiv ausgerichtet. Je nach Aufbau kann die Messgeometrie entweder koaxial oder gegenläufig erfolgen. Die spektrale Analyse findet dann punktweise an fokussierten Messkoordinaten statt. Neben Einzelpunktmessungen unterstützten Technik und Software auch eine automatisierte Partikelerkennung sowie das Abbilden größerer Flächen auf definierte IR-Wellenlängen.

Grenzen und Herausforderungen:

• Gerätekomplexität: O-PTIR-Systeme sind technologisch anspruchsvoll und kostenintensiv. Ihr Einsatz ist besonders sinnvoll, wenn Infrarotspektren von sehr kleinen Partikeln benötigt werden oder wenn eine kombinierte Raman- und IR-Analyse am selben Ort erfolgen soll.

• Begrenzter Durchsatz: Da das System primär für punktuelle Partikelanalysen optimiert ist und nicht für großflächige Messungen, ist die Analyse bei hoher Partikelzahl sehr zeitintensiv. In solchen Fällen sind Sub-Sampling und statistische Hochrechnungen häufig notwendig.