UV/Vis-Spektrometer | METTLER TOLEDO

UV/Vis-Spektrometer

Spektralphotometer für UV/Vis-spektroskopische Arbeitsabläufe

Unsere kompakten Spektrometer basieren auf wartungsfreier Array-Technologie mit einer langlebigen Xenon-Lampe, was zu reduzierten Wartungskosten führt. Ohne Aufwärmzeit und durch sekundenschnelle Messungen werden Ergebnisse schnell und sicher erhalten. Die Bedienung über den Touchscreen ist intuitiv und leicht erlernbar. Mit der LabX® PC-Software kann Datenintegrität gewährleistet werden und mit anderen Analysegeräten lassen sich leistungsfähige Multiparametersysteme aufbauen.

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Häufig gestellte Fragen

Wie funktionieren die Excellence-Spektralphotometer von METTLER TOLEDO?

Unsere Spektralphotometer messen die Intensität des Lichts vor und nach dem Durchgang durch eine Probenlösung in einer Küvette, basierend auf der Array-Technologie. Die wichtigsten Baugruppen sind eine Lichtquelle (z. B. eine Xenon-Lampe), ein Probenhalter, ein Dispersionsgitter zur Auftrennung des Lichts in seine verschiedenen Wellenlängen und ein geeigneter Detektor, z. B. ein Fotodiodendetektor. Sehen Sie sich unser nachstehendes Video an, um mehr zu erfahren.

Das Arbeitsprinzip unserer Spektralphotometer basiert auf den folgenden Schritten:

Blindwertmessung, die die Intensität des vom Lösungsmittel durchgelassenen Lichts misst:

  1. Das Lösungsmittel (z. B. Wasser oder Alkohol) wird in einen geeigneten transparenten und nicht lichtabsorbierenden Behälter gegeben – eine Küvette.
  2. Ein von einer Lichtquelle ausgehender Lichtstrahl durchläuft die Küvette mit dem Lösungsmittel.
  3. Die Intensität der verschiedenen Wellenlängen des durchgelassenen Lichts wird anschliessend von einem Detektor hinter der Küvette erfasst und aufgezeichnet.

 

Nach der Blindwertmessung wird die Probe gemessen:

  1. Eine Probe wird in einem Lösungsmittel gelöst und in die Küvette gegeben.
  2. Ein von einer Lichtquelle ausgehender Lichtstrahl durchläuft die Küvette mit der Probe.
  3. Beim Durchgang des Lichts durch die Küvette wird dieses teilweise von den in der Probe befindlichen Molekülen absorbiert.
  4. Das durchgelassene Licht wird vom Detektor gemessen.
  5. Die Änderung der Intensität des durchgelassenen Lichts bei verschiedenen Wellenlängen wird berechnet, indem die Intensität des von der Probenlösung durchgelassenen Lichts durch die entsprechenden Werte der Blindmessung dividiert wird. Dieser Verhältniswert wird dann gespeichert.

Für welche Anwendungen werden UV/VIS-Spektrometer verwendet?

Pharmazeutische Industrie

UV/VIS-Instrumente leisten einen grossen Beitrag zu qualitativen und quantitativen analytischen Prozessen und werden benötigt, um die Reinheit und Dosierung eines aktiven pharmazeutischen Wirkstoffs (Active Pharmaceutical Ingredient, API) in Medikamenten zu kontrollieren. Zum Beispiel kann die API-Analyse von Ibuprofen schnell durchgeführt werden, indem mit einem UV/VIS-Spektrometer die Extinktionskoeffizienten bei 264 und 273 nm für den Standard sowie die Probe bestimmt werden. Die Unterschiede zwischen dem Standard und der Probe in Bezug auf den prozentualen Anteil der Extinktionskoeffizienten dienen als Kriterium der Qualitätskontrolle, das gemäss der U.S. Pharmacopeia (USP)-Monografie weniger als 3,0 % betragen muss.

Biotechnologiebranche

Die UV/VIS-Spektrometrie ist eine Standardmethode, die täglich in biotechnologischen Labors eingesetzt wird. Sie kann zur Bestimmung der Konzentration von Nukleinsäuren und Proteinen (z. B. anhand der Extinktion A260 und A280) oder zur Überprüfung der Reinheit von DNA (z. B. anhand des Verhältnisses von Extinktion 260/280) verwendet werden. Mit anderen Wellenlängen im sichtbaren Spektrum, wie z. B. 595 nm für den Bradford-Assay und 750 nm für den Lowry-Assay, kann der Proteingehalt in biologischen Proben quantifiziert werden.

Zudem wird die optische Dichte einer Zellkulturprobe bei einer Wellenlänge von 600 nm, nämlich OD600, mittels UV-Spektroskopie gemessen, um die Anzahl der Bakterien oder anderer Zellen (z. B. Escherichia coli) abzuschätzen.

Erfahren Sie in unserer Applikationsbroschüre für Biowissenschaften mehr.

Lebensmittel- und Getränkeindustrie

Die UV/VIS-Spektroskopie wird zur Überwachung und Verbesserung der Produktqualität eingesetzt. So wird z. B. Olivenöl durch Beobachtung des Absorptionsverhaltens einer 1%igen Lösung in Isopropanol zwischen 200 und 400 nm bestimmt, da erhöhte Absorptionswerte in diesem Bereich auf oxidiertes Öl und damit auf eine verminderte Qualität hinweisen.

Kontaminationen, wie z. B. Bakterienwachstum im Wein, können zu einer Veränderung der Weinfarbe führen, die mit der UV/VIS-Spektroskopie bewertet werden kann.

Ausserdem werden spektralphotometrische Messungen häufig in Bierbrauereien eingesetzt, um die Qualität zu kontrollieren. Farbe, Bitterkeit, Iso-Alpha- und Alpha-Säuren, Gesamtkohlenhydrate, freier Aminostickstoff (FAN) werden oft gemessen.

Erfahren Sie mehr in unserer Applikationsbroschüre zur Bieranalyse

Chemische Industrie

Die UV-Absorptionsspektroskopie ist eine der besten Methoden zur Bestimmung der Reinheit organischer Lösungen. Ein Beispiel aus der chemischen Industrie ist die Kontrolle der Reinheit von Alkohol, der durch Benzol verunreinigt werden kann. Benzol absorbiert Licht bei 280 nm, während Alkohol bei 210 nm absorbiert. Ein zusätzlicher Peak bei 280 nm im Spektrum kann auf eine Benzolkontamination hinweisen.

In der chemischen Industrie ist die Farbmessung mittels Spektrometer weit verbreitet. Die Platin-Kobalt-Skala (Pt/Co) für klare Flüssigkeiten, beschrieben durch die ASTM D1209-Methode, ist zum Beispiel für die visuelle Messung der Farbe von Chemikalien und Petrochemikalien wie Glycerin, Weichmachern, Lösungsmitteln, Tetrachlorkohlenstoff und Petroleumspiritus geeignet.

Öffentliche Versorgungseinrichtungen

Ein Spektralphotometer ist das ideale Instrument für die photometrische Analyse von Wasser und Abwasser in Versorgungsunternehmen und Institutionen. Es kann Hunderte von Parametern mit hoher Genauigkeit messen (z. B. CSB, Ammonium, Härte, Chlor usw.) und schnelle Ergebnisse liefern, um eine zeitnahe Qualitätskontrolle zu gewährleisten.

Darüber hinaus wird in vielen Kraftwerken eine Überwachung von Ionen (z. B. Eisen, Silikat) im ppb-Bereich gefordert, die mit einem Spektrometer ohne Kesselkorrektur durchgeführt werden kann.

Erfahren Sie mehr über UV/VIS-Wasserprüfung

Was ist der Unterschied zwischen einem scannenden Spektrometer und einem Array-Spektrometer?

UV/VIS-Spektrometer können anhand der Geometrie der Komponenten, die das zur Spektrenaufzeichnung eingesetzte optische System bilden, in zwei Kategorien klassifiziert werden:

  • Scan-Spektrometer
  • Array-Spektrometer

Das Spektrum eines scannenden UV/VIS-Instruments wird durch kontinuierliches Ändern der Wellenlänge des Lichts (d. h. Scannen) erhalten, das die Probe durch Drehen eines Reflexionsgitters separat durchläuft, wie in der Abbildung unten dargestellt. In einem Array-Spektrometer wird das Licht einer vollen Wellenlänge, das eine Probe durchläuft, an einem Reflexionsgitter, das sich hinter der Küvette befindet, gebeugt und von einem Array-Detektor (z. B. CCD-Sensor) empfangen. Dies ermöglicht die gleichzeitige Messung aller Wellenlängen des Lichts in einer kurzen Zeitspanne. Dadurch kann ein Array-Spektrometer das Spektrum eines vollständigen Scans (z. B. 200-800 nm) innerhalb weniger Sekunden liefern, während ein Scanning-Spektrometer für dieselbe Aufgabe mindestens mehrere Minuten benötigt.

Die mechanisch drehenden Elemente eines Scanning-Spektroskopie-Instruments können die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit einer Wellenlänge beeinflussen. Um dies zu vermeiden, bedarf es einer regelmässigen Neukalibrierung und der damit verbundenen Wartungskosten. Für die Herstellung eines Array-Spektrometers werden keine beweglichen optischen Teile verwendet, wodurch Abweichungen der Wellenlängen aufgrund mechanischer Ungenauigkeiten ausgeschlossen werden können.

Ein weiterer Vorteil eines Array-Spektrometers ist die Unempfindlichkeit gegenüber Umgebungslicht aufgrund des optischen Aufbaus, sodass kein geschlossener Probenraum erforderlich ist und der Probenwechsel einfacher wird.

Was sind die Unterschiede zwischen einer Wolframhalogenlampe, einer Deuteriumlampe und einer Xenonlampe?

Eine Wolframhalogenlampe ist die gängigste in Spektrometern eingesetzte Lichtquelle. Sie besteht aus einem Wolframdraht, der in einem Glaskolben eingeschlossen ist und einen Halogenanteil enthält, um das verdampfte Wolfram zurückzugewinnen. Das nutzbare Wellenlängenspektrum dieser Lampe liegt bei 330 bis 1100 nm im sichtbaren bis nah-infraroten Bereich und ihre Nutzungsdauer bei etwa 3 000 Stunden.

Bei einer Deuteriumlampe handelt es sich um eine Entladungslichtquelle mit gasförmigem Deuterium, das in einem Kolben eingeschlossen ist. Eine Deuteriumlampe deckt den ultravioletten Bereich von 190 bis 450 nm mit einer gleichmässigen Lichtstärkeverteilung ab und weist eine Lebensdauer von etwa 1 000 Stunden auf.

Die beiden oben genannten Lampen werden oft kombiniert, um den gesamten Bereich des UV- und VIS-Lichts abzudecken.

Bei einer Xenonlampe handelt es sich um eine Entladungslichtquelle mit Xenongas, das in einem Quarzglaskolben eingeschlossen ist. Es erzeugt ein kontinuierliches Spektrum von Ultraviolett bis zu Nahinfrarot, das von 190 bis 1100 nm reicht. Xenonblitzlampen erzeugen Licht durch eine gepulste Zündung über einen bestimmten Zeitraum, um nach der Erkennung einen vollständigen Spektrum-Scan zu erzielen. Sie benötigen keine Aufwärmzeit. Die gepulste Lichterzeugung zeichnet sich durch eine geringe Wärmeproduktion und eine mit 5 500 Stunden lange Nutzungsdauer aus, die 50-Hz-Blitzen bei Dauerbetrieb entspricht. Der Einsatz von Xenon-Lampen bedeutet weniger Wartungsaufwand und eine längere Lebensdauer der Lampe.

Die FastTrack™ Technologie von METTLER TOLEDO besteht aus einer Xenon-Blitzlampe, Quartzglasfasern und einem Array-Aufbau.

Was sind die Unterschiede zwischen dem UV5 und dem UV7 von METTLER TOLEDO und welches Instrument würde sich für mein Labor eignen?

Das UV5-Spektrometer ist einfach zu bedienen sowie schnell und liefert Spektrum-Scans innerhalb einer Sekunde. Es stehen zwei Messoptionen zur Auswahl, Direktmessungen und Methoden, die über den intuitiven One Click™ Touchscreen bedient werden. Unser Spektrometer ist schnell und spart Ihnen Zeit bei Ihren UV/VIS-Analyseabläufen für die Qualitätskontrolle, Wasserprüfung und Farbmessung.

Das UV7 bietet dieselben Funktionen wie das UV5; es ist jedoch nach europäischer und US-Pharmakopöe geprüft und verfügt über eine Reihe von vorprogrammierten Methoden. Es bietet hochmoderne Automatisierungsmöglichkeiten für die Leistungsqualifizierung, die auf den etablierten Methoden von METTLER TOLEDO basieren und sich für streng regulierte Branchen wie die Pharmaindustrie eignen. Es unterstützt 21 CFR Part 11 und die Einhaltung der Datenintegrität mit der LabX Software.

Sehen Sie sich das folgende Video an, um mehr über die beiden Modi zu erfahren: direkte Messung und Methoden.

Was sind die Unterschiede zwischen dem UV5Bio und dem UV5Nano von METTLER TOLEDO? Was ist ein Mikrovolumen-Spektrometer?

Das UV5Bio ist ein Küvetten-Spektrometer für Anwendungen im Bereich der Biowissenschaften. Es verfügt über eine vorinstallierte Methodenbibliothek mit 22 vordefinierten Bio-Applikationen wie z. B. Bradford-Assay, Lowry-Assay, OD600 und Enzymkinetik. Das UV5Bio ist mit einer Vielzahl von Zubehörteilen kompatibel, wie z. B. Temperaturregeleinheiten, die temperaturabhängige Analysen ermöglichen (z. B. Proteindenaturierung, Enzymkinetikstudien, DNA-Schmelztemperatur, Lipaseaktivität usw.).

Das U5Nano verfügt zudem über vorinstallierte Applikationen für die Biowissenschaften und ist ein Mikro-Volumen-Spektrometer, das nur kleine Probenvolumina (bis 1 µL) benötigt. Die UV/VIS-Messungen können auf der Mikro-Volumen-Plattform oder in einer Küvette durchgeführt werden. Auch hochkonzentrierte Proben, zum Beispiel bis 15.000 ng/µL dsDNA, können dank der im UV5Nano integrierten LockPath-Technologie ohne weitere Verdünnung gemessen werden. Die Pfadlänge kann auf 0,1 oder 1 mm eingestellt werden.

Sehen Sie sich das folgende Video an, um mehr über die Mikrovolumen-UV/VIS-Spektroskopie mit der LockPath-Technologie zu erfahren.

Welche biowissenschaftlichen Methoden sind mit einem Spektrometer von METTLER TOLEDO möglich?

  • Das UV5Nano und UV5Bio von METTLER TOLEDO ermöglichen eine Vielzahl von biowissenschaftlichen Methoden, wie z. B.:
    • Die qualitative Analyse von DNA, RNA und Proteinen
    • Die quantitative Analyse von DNA, RNA und Proteinen
    • BCA, Bradford, Lowry und weitere kolorimetrische Proteinassays
    • Voreingestellte Farbstoffe und die Möglichkeit, benutzerdefinierte Farbstoffe einzubinden
    • Einen Oligorechner für die Konzentrationsbestimmung von DNA- und RNA-Oligos
    • OD600 für lebende Zellen  
  • Darüber hinaus bieten das UV5Bio- und das UV7-Spektrometer kinetische Methoden für Enzymkinetiken
  • Laden Sie die „Toolbox für die Biowissenschaften“ herunter, um weitere Informationen über biowissenschaftliche Anwendungen mit Spektrometern von METTLER TOLEDO zu erhalten.

Welche Farbskalen und -zahlen bieten die Spektrometer von METTLER TOLEDO?

In den Spektralphotometern von METTLER TOLEDO sind mehrere vorinstallierte Farbskalen wie APHA, Gardner, Saybolt, CIELAB, EBC und ASBC enthalten, was sie zu einer idealen Lösung für die Durchführung von Farbmessungen bei transparenten Flüssigkeiten macht.

Der APHA-Farbraum (gleichbedeutend mit Pt-Co und Hazen) sowie die Gardner-Farbskala quantifizieren den Vergilbungsgrad von nahezu klaren Substanzen und dienen somit zur Bestimmung der Reinheit und Qualität bzw. des Abbaugrades einer Substanz.

CIELAB drückt die Farbe in drei Werten aus: L* für  Helligkeit, a* für Grün bis Rot und b* für Blau bis Gelb. Diese Farbskala wird eingesetzt, um eine konstante Farbe von Flüssigkeiten, wie z. B. Farbstoffen, Aromen usw., zu gewährleisten.

Die Saybolt-Farbskala wird zur Einstufung heller Erdölprodukte verwendet. Die Saybolt-Farbskala ist ein Indikator für die Qualität oder den Verschmutzungsgrad von Produkten wie Benzin, Düsentreibstoff usw.
Die EBC- und ASBC-Farbskalen werden zur Bestimmung der Farbe von Bier verwendet, wodurch Biersorten unterschieden werden können.

Erfahren Sie hier mehr über Farbmessungen

Wie können temperaturempfindliche Proben mit einem Spektrometer analysiert werden?

Das Temperiergerät von METTLER TOLEDO erweitert die Möglichkeiten des Spektrometers für Applikationen, die eine hohe Temperaturgenauigkeit und Reproduzierbarkeit erfordern, wie z. B. Proteinanalyse, Enzymaktivität oder DNA-Schmelzpunkt. Mit diesem Zubehör ist es möglich, die Temperaturbedingungen einer Probe in einem Bereich zwischen 4 und 95 °C vor, während oder nach der spektroskopischen Messung zu steuern.

Erfahren Sie mehr in der Anleitung zur Temperaturregelung für die UV/VIS-Spektrometrie

Wie kann UV/VIS-Spektrometrie die Entwicklung eines COVID-19-Impfstoffs unterstützen?

Die UV/VIS-Spektrometrie ermöglicht eine schnelle, einfache und genaue Charakterisierung und Quantifizierung von Impfstoffkomponenten wie Nukleinsäuren (d. h. DNA/RNA), Proteinen, Additiven/Konservierungsmitteln usw., da die Komponenten eine charakteristische Absorption im UV/VIS-Spektrum aufweisen. Daher kann sie sich auf die Zeit bis zum Ergebnis für nach- und vorgelagerte Prozesse sowie auf die Qualitätskontrolle auswirken. Darüber hinaus ist sie ein effizientes Werkzeug für die Reinheitsprüfung von Impfstoffkomponenten in jedem Schritt der Entwicklung.

Erfahren Sie hier mehr über UV/VIS-Applikationen für die Forschung an und Entwicklung von COVID-19-Impfstoffen

Wie kann ein Spektrometer kalibriert werden?

METTLER TOLEDO bietet eine Lösung für die Kalibrierung von Spektrometern in Form der CertiRef™ und LinSet™ Einheiten, welche die Tests automatisieren, die erforderlich sind, um zu prüfen, ob Ihr Spektrometer die europäischen und US-Pharmakopöen erfüllt. Benutzer können die CertiRef™ Einheiten, die zertifizierte Referenzmaterialien (CRMs) enthalten, einsetzen, um automatische Tests für Wellenlängengenauigkeit und Wiederholbarkeit, photometrische Genauigkeit und Wiederholbarkeit, Auflösung, Streulicht, photometrisches Rauschen und Drift sowie Basisliniengeradlinigkeit durchzuführen.

Erfahren Sie hier mehr über die CertiRef™ und LinSet™ Einheiten

Inwiefern profitiert mein Spektrometer von der LabX® UV/VIS-Software?

Benutzer der LabX® Software von METTLER TOLEDO profitieren von einer höheren Flexibilität, da sie benutzerdefinierte Arbeitsabläufe festlegen können. Berechnungs- und Übertragungsfehler sind dabei vollständig ausgeschlossen.Die Software garantiert zudem Datenintegrität und speichert alle Informationen in einer sicheren Datenbank. Dazu zählen auch Prüfmittelüberwachungen und Services. Die Einhaltung der FDA-Vorschriften 21 CFR Part 11 wird durch Sicherheitsmerkmale wie elektronische Signaturen und das Benutzermanagement garantiert.

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