傅里叶变换中红外光谱仪MATRIX-MF

MATRIX-MF FT-IR 过程光谱仪

FT-IR 过程监测

MATRIX-MF 是布鲁克 MATRIX 过程光谱仪系列的中红外（FT-IR）版。它采用与 MATRIX-F 同样的耐用紧凑设计，具备良好的耐用性和稳定性。采用 ATR（衰减全反射）探头对样本进行测量，无需进行复杂的样本制备。

MATRIX-MF 利用信息丰富的中红外区（也称为“指纹谱区”）。中红外吸收相对近红外重叠少，官能团吸收明显，可以通过峰高或峰面积变化来监控反应过程。给研发、应用开发或过程优化带来巨大便利。

MATRIX-MF 提供两种不同的检测器：DTGS 和 MCT。DTGS 检测器可在室温下使用，但灵敏度较低，测量时间相对较长。

对于要求更高的应用，布鲁克推荐使用 MCT 检测器。MCT检测器灵敏度更高，响应速度更快，但必须在低温下工作。根据具体应用，布鲁克提供了液氮（LN 2 ）冷却的检测器，或长期冷却检测器：

· LN 2 ：检测器冷却时间持续 12 h 或 24 h

· 长期冷却：Cyrocooler 或 TE 冷却检测器

MATRIX-MF 标准配置 1 个光纤端口用于连接 ATR 探头，可灵活选配，最多可选配 6 个端口。ATR 探头通常配备传输损耗小的卤化银光纤，光纤最长可达 5 米。

MATRIX-MF 具备与 MATRIX-F 一致的长期稳定性和高精确性。布鲁克提供可选附件，利用干燥空气或 N 2 对光谱仪进行吹扫，以消除水蒸汽和二氧化碳造成的红外吸收干扰，优化光谱性能。在环境恶劣时，FT-IR 还可安装在受控的温度和湿度的机柜内。

MATRIX-MF 的应用领域包括：

· 常规性研究和中试任务

· 高分子化学

· 有机合成

· 发酵

· 催化反应

反应监测软件

为最大化利用 MATRIX-MF，一款灵活且直观的软件至关重要。布鲁克的反应监测软件具有多种不同功能，可提供当前过程状态的总视图，以及随时间发展变化的三维视图，使得实验室科研人员或生产过程工作人员可以管理并监测反应或过程。

软件可设置观察特定的重要信息来监测简单的化学反应，譬如设置观察特定的峰高或峰面积用于监测生产过程。

对于更复杂的过程或研发目的，可实时设定不同的预处理方法或多变量分析方法，采用最*方式来监控过程趋势。另外，三维报告也用于过程监测和终点判断。布鲁克软件为设置和定义过程反应的终点提供了不同方式。

通过集成的事件日志，可精确记录所有与当前测量光谱对应的操作（譬如，搅拌或添加化学物质）。通过这种方式，可将光谱变化与外部影响或化学反应关联起来。

FT-IR 光纤探头

布鲁克可提供多种材质的 ATR 探头以适应用户的不同应用需求。在大多数情况下，高硬度和高耐腐蚀性的金刚石 ATR探头是最*解决方案。然而对于某些化学物质，如氰酸酯或异氰酸酯，则可能有必要使用 Silicon ATR 探头。布鲁克有不同直径、长度、材质的多种探头可供选择，并且也有防爆型号，适应过程控制需求。

金刚石 ATR 光纤探头（直径6 mm），带防护金属尖端，同样适用于 ATEX 区。

金刚石 ATR 光纤探头（直径12 mm），同样适用于 ATEX 区。

Silicon ATR 光纤探头（直径6 mm），异氰酸酯测量的理想选择。

小金刚石 ATR 光纤探头（直径 3.17 mm），适用于小型反应器。

· 防爆区解决方案

布鲁克的过程光谱仪 MATRIX-F 和 MATRIX-MF及其光纤探头均经过认证，可用于有爆炸危险的区域。标准光谱仪和光纤探头可进行改装，以符合爆炸危险区的高安全标准。

基于整个系统的不同部件布置于防爆区域，可进行以下改装：

在防爆区通过光导管进行数据传输

· 整机防爆，通干燥空气或氮气维持仪器内部正压状态

· 所有表面材料（光缆、电缆等）符合关于静电放电的

· ATEX 要求

MATRIX-F ex

MATRIX-F 通过 ATEX 防爆认证，并符合以下标准：

· II 2G Ex px II T6 Gb

· II (1) G [Ex op is T4 Ga] II C

防爆型 MATRIX-F ex

MATRIX-MF ex

MATRIX-MF 通过 ATEX 防爆认证，并符合以下标准：

· II 2G Ex px II T6 Gb

· II (1) G [Ex op is T4 Ga] II C

带金刚石 ATR 探头的 MATRIX-MF ex

用于防爆区的非接触式发射探头

结合 MATRIX-F 主机，Q412 传感探头也通过 ATEX 认证。它符合以下防爆标准：

· II 2D Ex tD A21 IP 6X T85°C

· II 2(1)G Ex d [op is T6] IIC T6

防爆非接触式发射探头的 MATRIX-F emission基于通过 ATEX 认证的仪器，布鲁克能为客户带来量身定制的解决方案，在危险环境下满足客户的特定要求。

· 验证

布鲁克 FT-IR 和 FT-NIR 光谱仪内部配备有标准材料和滤光片的自动滤光轮，由 OPUS 软件的 OVP（Optics ValidationProgram）程序控制，自动按照相关标准对仪器进行性能检测，并对仪器性能指标进行评估，以确定仪器运行状态是否正常、规范。

此外，布鲁克为用户提供整套质量标准验证软件包，如 USP和 Ph.Eur 等。OPUS 还支持用户自定义验证程序，以满足不同的验证要求，并以人性化图像界面，帮助用户顺利完成操作。

完全符合 GMP 和 21 CFR Part 11 相关规定

OPUS 光谱分析软件带有符合 GMP 标准要求的实验室日常工作规程标准，具有多级用户的多级别安全管理、不可编辑的数据文件和完整历史记录审核追踪等特点。此外，OPUS

完全支持FDA 颁布的 21 CFR Part 11 规定（电子记录、电子签名）。

过程控制软件解决方案

布鲁克光谱面向过程控制行业的所有软件产品，包括OPUS（OPtics User Software）、CMET 以及反应监测软件，均经过充分验证，能可靠地满足客户要求。

认证

布鲁克光谱的产品及服务完全符合所有质量标准，如 ISO9001 和 ISO 13485；满足多家制药企业的审核标准，被公认为软件和硬件最合格的供应商，可为每位客户提供完整的仪器及附件的认证证书。

布鲁克验证手册

· 应用

农业、食品&饲料

从 20 世纪 70 年代的第一批商用近红外粮食分析仪，到现在的傅立叶变换近红外光谱仪，近红外光谱分析技术在农业、食品和饲料行业的应用经历了飞速的发展。不过在过程控制中，大多数食品生产厂依旧使用简单的传感器来监测生产，如温度、流速、pH 值等。这些参数在评估产品质量时往往作用有限。

FT-NIR 光谱仪不仅能对不同生产阶段的物料进行定性判别，尤其重要的是可同时得到多个关注成分的定量结果，如脂肪、蛋白质、水分或固体总量等，较传统分析拥有巨大的优势。

FT-NIR 分析的典型应用领域有：

· 饲料及饲料原料

· 油籽和谷物

· 食用油和煎炸油

· 乳制品

· 生物燃料

· 甘蔗和甜菜

示例：奶粉生产

喷雾干燥是奶粉生产中的一个关键工艺环节，其特点是能耗高。

通过在储料罐或喷雾干燥塔入料口以及流化床干燥器的粉末出口处安装近红外探头，对水分含量进行连续监控，可以使水分含量更加接近目标值，不仅控制了能耗，直接降低了生产成本，此外，还降低了产品不合格率，减少了返工和停机，提高了生产效率。

示例：油料加工

根据油的类型，种子/果实要在应用机械或溶剂萃取之前进行冷压或热处理。采用在线 FT-NIR 对萃取的物料以及压后油饼的水分和油位实时监测，能快速可靠地提高过程效率。直接对毛油的游离脂肪酸、磷脂或蜡等参数进行分析后，进而可对后续精炼过程进行生产工艺优化，避免产生不合格生产批次，降低代价高昂的返工。

示例：黄油生产

因为水比脂肪便宜得多，从经济的角度来看，控制黄油的质量，最重要的是最大限度的提高水分含量使其接近标限16%。可利用近红外漫反射光纤探头或发射探头通过标准法兰安装于黄油生产流路中对其水分及含盐量进行监测。考虑到高吞吐量和 24/7 全天候运行，FT-NIR 技术通常在几个月内就可实现投资回报。

非接触式发射探头安装在传送带之上，对豆粕进行连续分析。

化工、聚合物&制药

目前，化工、石化和制药行业都意识到将质量控制从最终产品转移至生产过程中，采用过程分析技术（PAT）对反应过程和生产流程等各个工艺环节进行控制，更能可靠的确保最终产品质量。布鲁克 FT-NIR 光谱仪可对原料、中间产品和最终产品进行实时分析来实现过程控制。

示例：化工行业

FT-NIR 技术检测速度快，包含了丰富的样品信息，可以同时分析多种组分指标，且结果精度高，被广泛的用于各种化工领域中。典型应用有：监测基础化学品的合成、蒸馏和精馏工艺，以及化学反应的终点判定。

示例：聚合物产业

通过 FT-NIR，可以在聚乙烯等聚合物的生产关键加工环节监测密度、熔融指数、羟值或游离单体含量等典型参数，这些参数不但对挤压等工艺环节十分重要，而且对把控聚合物生产品质也十分关键。此外，近红外还广泛应用于橡胶在线分析，监控乙烯基和苯乙烯含量。

示例：石油炼制工艺

石油炼制是一个复杂的工艺过程，可应用 FT-NIR 优化和控制不同的加工环节。从最初的原油分馏，产生初级产品：轻、重石脑油和柴油，到最终生产的含有多种添加剂汽油，都可利用FT-NIR进行实时控制，分析其汽油辛烷值（RON 和MON）、密度和 PIONA 等，以确保装置的最*性能，优化生产。此外，FT-NIR 还广泛用于监测汽油和柴油调和工艺。

示例：制药片剂生产

制药行业片剂生产涉及混合、造粒、干燥、压片和包衣等多种工艺。通过 MATRIX-F 结合漫反射光纤探头或发射探头，可以对加工环节进行在线监测，确保产品安全，最大限度降低产品批次不合格风险。此外，布鲁克还提供片剂自动在线分析方案，检测含量均匀度。

过程探头安装于流化床反应器