Die nächste Generation kompakter Raman Mikroskopie

SENTERRA II

22.11.2016 Innovation with Integrity

SENTERRA II effizient und flexibel

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Spektroskopische Leistung eines Forschungsgerätes

• „Fast Raman Imaging“ bis zu 100 Spektren/Sekunde

• spektrale Auflösung Standard Gitter: 4 cm-1

Hoch-Auflösung: 1,5 cm-1

• Voller Spektralbereich mit allen Gittern

• Multi Laser Anregung mit schnellem Wechsel der Anregungswellenlänge

• Kombination mit FT-Raman für geringere Fluoreszenz (“Hybrid Raman”)

SENTERRA II für anspruchsvolle Forschungsaufgaben!

SENTERRA II Intuitive und sichere Bedienung

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Kompaktes Raman Mikroskop

• Verbesserter Video Wizard: mehr Funktionen und Flexibilität

• Voll- automatisierte Auswahl aller Komponenten (auch Laser)

• Neue Mikroskop-Basis (Olympus)

• Permanente Wellenzahlgenauigkeit: SureCAL®

• neue Raman CCD: sehr empfindlich hohe Datenrate.

• Laser Klasse 1 Gehäuse SENTERRA II Konzentration auf die analytische Aufgabe nicht auf die Gerätebedienung

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SENTERRA II: „Fast Imaging“

“Fast Imaging”

• SENTERRA II Schnelle Bildgebungsmessung als Option

• Bis 100 Spektren/Sekunde

• Raman Datenaufnahme mit Tischbewegung synchronisiert

• Leistungsfähige 2D und 3D

Darstellungsmöglichkeiten

• Spektrale/räumliche Mittelwertbildung möglich

Anwendung von hoher zeitlicher Auflösung nur bei Proben mit gutem Raman Streuquerschnitt, nicht generell optimal !

SENTERRA II Anwendung „Fast Imaging“

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• Darstellung der Verteilung des API und der Zusatzstoffe in Tabletten

Hochauflösendes Raman Bild Schmerztablette

• Verteilung von 3 APIs über dem Mikroskop-Bild

Imaging Parameter: • 100 x 100 Messpunkte • ∆x, ∆y : 4 µm • Laserleistung: 25 mW • 50x Objektiv • spektrale Auflösung: 4 cm-1

• Spektralbereich: 50 - 4000 cm-1

• Messzeit: < 5min

API active pharmaceutical ingredient = aktiver Wirkstoff

Koffein Acetylsalicylsäure Paracetamol

SENTERRA II voller Spektralbereich mit 4cm-1 Hochauflösung mit 1,5cm-1

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Messung an Triptycen • rot: Auflösung 4cm-1 • Blau: Auflösung 1.5cm-1

2940 2960 2980 3000 3020 3040 3060 3080 3100 Wavenumber cm-1

1570 1580 1590 1600 1610 1620 Wavenumber cm-1

250 500 750 1000 1500 2000 2500 3000 Wavenumber cm-1

80 100 120 140 160 180 200 Wavenumber cm-1

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SENTERRA II : Hohe spektrale Auflösung

rot: Senterra I Laser: 532nm, Gitter: 1200 l/mm

Chlor 35/37 Isotopen-Aufspaltung ν(1): C 35Cl4

ν(2): C 35Cl3 37Cl

ν(3): C 35Cl2 37Cl2

ν(4): C 35Cl 37Cl3

ν(5): C 37Cl4

ν(1): 462.3 cm-1

ν(2): 459.3 cm-1

ν(3): 456.4 cm-1

ν(4): 453.3 cm-1

ν(5): 450 cm-1

SENTERRA II wesentlich höhere Auflösung als SENTERRA I

380 400 420 440 460 480 500 520

2000

0 60

000

1000

00

1400

00

Ram

an In

tens

ity

CCl4

Blau: Senterra II Laser 532nm, Gitter: 1200 l/mm

Stickstoff flüssig Laser: 532nm Schlitzblende: 15µmx1000µm

FWHM: 1,1861 cm-1

2320 2325 2330 2335 Wavenumber cm-1

1000

0 30

000

5000

0 70

000

9000

0 R

aman

Inte

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SENTERRA II : Hohe spektrale Auflösung

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Hochpräziser motorischer Tisch

• Genauigkeit/Reproduzierbarkeit: < 1µm • Wiederholbarkeit: < 1 µm

• codierte Motoren in allen Achsen (X, Y, Z)

• Kleinste Schrittweite in X+Y: 0.05 µm

(50 nm) • Kleinste Schrittweite in Z: 0.01 µm

(10 nm)

• Insbesondere bei sehr kleinen Proben

• Rastermessungen strukturierter Proben mit X,Y, und Z Koordinaten

SENTERRA II: Merkmale

SENTERRA II Arbeitsablauf

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• Visuelle Untersuchung der Probe

• Sichtbare Bilder aufzeichnen

• Kontrastverstärkungs-werkzeuge zB. Polarisatoren

• Bestimmen des Messbereichs

SENTERRA II Arbeitsablauf

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• Vorschaumodus: Messparameter und Spektrenqualität prüfen

• Optimieren der Messparameter

• Änderung des Experiments (XPM) möglich

Vorschauspektrum

SENTERRA II Arbeitsablauf

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• Messareal festlegen:

Einzelpunkte

Linie

Raster

• oder: Tiefenprofil.

• Messung starten

SENTERRA II Arbeitsablauf

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• Identifikation einer unbekannten

Substanz • Bibliothekssuche und Mehrkomponentensuche in

digitalen Bibliotheken • Raman Bibliotheken mit > 22000 Spektren

Chemische Bilder OPUS Software: uni- und multivariate Auswertemethoden - Integration, Bandenlage, Halbwertsbreite - Clusteranalyse - PLS - Komponentenregression - …

Auswertung

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Automatisierte PQ/OQ Tests und Validierung

• voll automatisierte Validierungsabläufe

(OQ, PQ) durch Validierungsplatte mit integrierten Standard-Proben

• Sehr schnelle Überprüfung des Systemzustandes

CaCO3 Tylenol Si Polystyrol

Fadenkreuz

SENTERRA II: Innovationen

SENTERRA II gesicherte Zuverlässigkeit

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• Vollautomatisierte Instrumenten-Tests USP 1120, PhEur 2.2.48, ASTM E1840 und E2529-06 Validierungsplatte mit integrierten Standard-Proben

• Erfüllt GMP/cGMP, GLP und 21CFRpart11 System Validierungshandbuch für DQ/IQ/OQ/PQ Validierungsunterstützung (auf Wunsch) Daten-Sicherheit, Integrität und Nachverfolgbarkeit

SENTERRA II erfüllt alle Anforderungen eines modernen, regulierten Arbeitsumfeldes

SENTERRA II Anwendungen: Fehleranalyse Pharma

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Identifikation von Partikeln in Flüssig-Formulierungen:

Messung von Partikel auf Filtern Nicht-invasive Messung in Gläschen

20 40 60 80 100x-axis [µm]

2040

6080

y-ax

is [µ

m]

Sichtbares Bild 50x Obj.

gemessen Bibliothekssuche: Baumwolle

Untersuchung der Inhomogenität und

Identifikation von Einschlüssen in Tabletten

Identifikation weißer Partikel

SENTERRA II Anwendungen: Pharma QC und F&E

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Differenzierung von Polymorphen Spektren von 2 Polymorphen von Azetazolamid

500 1000 1500 2000 2500 3000

0 50

0 10

00

1500

20

00

2500

R

aman

Inte

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SENTERRA II: Anwendungen Recycling von Kohlefasermaterialien

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Kohlefaser-Verbundwerkstoffe sind Hochleistungswerkstoffe aus Carbonfasern und einer Polymermatrix Recycling? Durch innovativen Prozess können Fasern und Matrix getrennt werden, es kommt aber zu Anhaftungen an der Faser

Partikel < 1µm

200 400 600 800 1000 1200 Wavenumber cm-1

0 10

0 20

0 30

0 40

0 R

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200 400 600 800 1000 1200 Wavenumber cm-1

0 10

0 20

0 30

0 40

0 R

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Compound Name Molecular Formula Molecular Weight [g/mol] CAS Registry Number Synonyms and Abbrevations MERCK Article Number Melting Point [øC] Decomposition Point [øC] Content [% in weight] Laser Power [mW]

Calcium carbonate Ca1C1O3 100.09 471-34-1 Carbonic acid calcium salt (1:1) 2066 825 825 >99 280

Bibliothek: CaCO3

Partikel ~ 1µm Größe können sicher gemessen werden

SENTERRA II Anwendungen: Polymer

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• Identifikation von reinen Polymeren und Blends

• Analyse von mehrlagigen Systemen (Ortsauflösung bis 1µm)

• Fehleranalyse: Identifikation von Verunreinigungen und Einschlüssen (auch eingebettet)

• Charakterisierung von Polymeren: Kristallinität, Dichte, Struktur (PET Folien)

• Quantifizierung des Monomer-Gehaltes, Füllstoffe, Additive

SENTERRA II Anwendungen: Polymere

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• Tiefenprofil eines Polymerlaminats • Konfokale Messung, ∆Z 68 µm, Schrittweite 1 µm • 785 nm Laser

Polymer, Schichtdicke

Spektren der Schichten 2D plot von Spektren gegen Ort (Tiefe)

PP, 20 µm PA, 4 µm EVOH, 20 µm PA, 3 µm PP, 22 µm

SENTERRA II: bewährte SureCal® Technologie

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Erforderlich für: • Schnelle und sichere Raman Analyse:

Keine manuelle Re-Kalibrierung mit externen Standards nach Wechsel von Komponenten (zB Laser)

Schnelle Anpassung der Messparameter an die konkrete Probe

• Verlässliche Erkennung von geringen Bandenverschiebungen zB durch Stress oder molekulare Wechselwirkungen

• Reproduzierbare Quantifizierung

• Genaue Identifizierung durch Bibliotheksvergleich

• Spektrensubtraktion mit sehr geringen Artefakten

• Permanente und automatische Wellenlängen Kalibrierung • Wellenlängenstabilität: <0,1 cm-1

SENTERRA II: SureCALTM Technologie

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ohne SureCALTM

2600 2700 2800 2900 3000

2840 2845 2850 2855 2860 2865

mit SureCALTM

2600 2700 2800 2900 3000

2840 2845 2850 2855 2860 2865

Differenz

Wellenzahlstabilität

SENTERRA II: Höchste Wellenzahlgenauigkeit

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Erkennung von kleinsten Bandenverschiebungen • Stress-induzierte Veränderungen im Silizium • Chemisches Bild zeigt die Änderung der Silizium Bande bei ~521 cm-1

512 514 516 518 520 522 524 526 528 530 Wavenumber cm-1

0.5

1.0

1.5

2.0

521,8 cm-1

Spektrale Auflösung und Wellenzahlgenauigkeit sind unabhängig voneinander

521,3 cm-1

521,1 cm-1

SENTERRA II: Erweiterung zum Hybrid System mit FT Raman

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• Bis zu 4 Laser von VIS to NIR • FT-Raman Modul mit 1064 nm (FT) zur

effizienten Unterdrückung von Floureszenz

Messung eines Zahn-Zements

FT-Raman Modul

500 1000 1500 2000 2500 3000 Wavenumber cm-1

5000

10

000

1500

0 20

000

2500

0 30

000

Ram

an In

tens

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785 nm 1064 nm

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Innovation with Integrity

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