SFS-Scanner Analizador de las firmas espectrales de fluorescencia

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1 SFS-Scanner Analizador de las firmas espectrales de fluorescencia

2 Objetivos QUIÉNES SOMOS? VIXIA SYSTEM es una empresa destinada a desarrollar actividades en torno a sistemas de visualización y evaluación de variables ambientales, sistemas de información geográfica y modelos de gestión de recursos. VIXIA SYSTEM surge en el seno de grupos de investigación de departamentos de áreas tecnológicas de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Vigo. Nuestro objetivo es asistir a nuestros clientes en adaptar sus necesidades de conocimiento del medio, mediante proyectos de desarrollo, utilizando sensores areos y espaciales, modelos predictivos, algoritmos de Inteligencia artificial, topografa y modelos de circulación y gestión de recursos. Trabajamos en los campos de modelos de sostenibilidad e impacto ambiental, gestión Pesquera, monitorización y modelado de vertidos, calidad de aguas. Para ello contamos con la experiencia previa del grupo de investigación aplicada así como con herramientas de gestión y modelado de parámetros ambientales, redes neuronales y sistemas difusos, modelos basados en casos y experiencia en aos de proyectos de investigación aplicada. La necesidad de producir la información analítica rápida y costo efectiva nunca ha sido más esencial. Después de muchos años de reducciones en los gastos de funcionamiento y la dotación de personal, la necesidad de la instrumentación que es baja en los gastos de funcionamiento y no es mucha mano de obra nunca ha sido más oportuna. En consonancia con estas tendencias VIXIA presenta el LDI SFS-Scanner. El SFS-Scanner se basa en la técnica de las firmas espectrales de fluorescencia (SFS), y trabaja como técnica de detección rápida de muestras sin tratar. Esta medición directa aporta información cuantitativa y cualitativa sobre una amplia gama de parámetros sin necesidad de tratamiento previo. Los parámetros pueden ser medidos de forma simultánea, lo que reduce el número de análisis de laboratorio de rutina y requiere mucho tiempo. Debido a su rapidez el LDI SFS-Scanner también se puede utilizar como un dispositivo de detección rápida de cualquier desviación del estado normal, como la contaminación, las fugas o el rendimiento. 2

3 SFS-Scanner Un dispositivo para diversas aplicaciones. LA MANERA RÁPIDA Y COSTE EFECTIVO PARA ANÁLISIS DE DATOS PARA TOMA DE DECISIONES, EXIGENTE EN TODOS LOS TIEMPOS. UTILIZACIÓN EN LABORATORIO, EN EL CAMPO, DE FORMA MÓVIL Y IN-SITU; FÁCIL DE MANEJAR Y OPERAR; TIEMPO DE RESPUESTA RÁPIDO; LOS GASTOS DE FUNCIONAMIENTO BAJOS; APLICACIONES DIVERSAS TODAS ESTAS CARACTERÍSTICAS IMPORTANTES ESTÁN REALIZADOS EN EL ANALIZADOR PORTÁTIL SFS- SCANNER. INTRODUCIÓN muestra. SFS-Scanner es la nueva generación de los analizadores espectrales para los usos múltiples, destinado a la detección y la identificación expresa de los compuestos orgánicos en las muestras líquidas. Su funcionamiento se basa en las técnicas de las firmas espectrales de fluorescencia (SFS) y el reconocimiento de patrones. Con estas técnicas de los diferentes compuestos de una mezcla pueden ser identificados y cuantificados, sin separación física de cada sustancia en la No se requieren los productos químicos Utilizando una técnica de medición directa tiene la ventaja que los productos químicos no son necesarios. 3

4 Método de análisis no destructivo La medición sin el uso de los productos químicos no crea residuos. La muestra puede ser devuelta al punto de muestreo. Detección e identificación de contaminación Mediante el uso de una biblioteca sencilla y auto-ajustable SFS- SCANNER es capaz de reconocer los productos que se encuentran en su biblioteca. De esta forma los productos específicos pueden ser medidos por separado o simultáneamente. El análisis químico de una mezcla compleja se sustituye por la descomposición y el análisis de imágenes espectrales. La operación de este tipo también se conoce como cromatografía espectral. SFS-SCANNER funciona como una herramienta operativa de detección rápida de las muestras sin tratar. Dos modificaciones del analizador - modelo de sobremesa y el modelo de campo - se puede utilizar para el análisis en el laboratorio y directamente en el sitio. Los méritos principales de esta técnica son alta sensibilidad y la posibilidad de realizar un análisis rápido, sin largo pretratamiento de la muestra. LOS APLICACIONES AL CAMPO DE SFS-SCANNER AGUAS DEL RIO, LAGO A MAR AGUAS POTABLES AGUAS RESIDUALES AGUAS SUPERFICIALES AGUAS SUBTERRANEAS CONTROL DE PROCESOS PRE-MONITORIZACIÓN DE MUESTRAS CARACTERISTICAS DE SFS-SCANNER Corrección de fondo continua La fluorescencia de fondo natural (CDOM) se toma en cuenta para medir la contaminación del agua. Análisis con multi parámetros Varios productos se puede medir al mismo tiempo usando la biblioteca preestablecida. 4

5 Mediciones combinados de Fluorescencia y Absorción El SFS-Scanner lleva a cabo la medición de los espectros de absorción, además de SFS. El uso fácil de una biblioteca SFS ajustable La biblioteca auto-ajustable da la oportunidad de desarrollar o refinar las aplicaciones según las necesidades. LAS FIRMAS ESPECTRALES DE FLUORESCENCIA El principio de la SFS se basa en la medición de la intensidad de la fluorescencia de una muestra con las longitudes de onda de excitación y emisión diferentes. La intensidad de la fluorescencia inducida por la luz como una función de onda de excitación y de emisión de fluorescencia constituye una matriz de 3 dimensiones de la muestra. Dicha matriz, denominada como la firma espectral de fluorescencia (SFS) también se pueden presentar en un patrón de color de 2 dimensiones, donde los colores representan la intensidad de la fluorescencia. La figura 1 muestra 2-D y 3-D de la SFSes de las muestras de agua. La paleta de colores estándar varía desde el azul (intensidad mínima de la fluorescencia) al blanco (fluorescencia máxima). 5

6 Como las diversas sustancias químicas tienen diferentes características de excitación y espectros de emisión de fluorescencia, ellas producen normalmente diferentes patrones espectrales en SFS, cuales se utilizan para la identificación de sustancias. La intensidad de la fluorescencia sirve como una medida de la cantidad de sustancias. La figura 2 muestra la ubicación típica topografía de los patrones espectrales de varios compuestos orgánicos en el 2- D grafica las longitudes de onda de excitación y emisión. Para realizar un análisis de muestra con incógnitas, después se compila y se calibra una biblioteca SFS de los compuestos orgánicos. El software de sistema experto busca la similitud entre los patrones espectrales en las SFS medidas y los correspondientes datos espectrales en la biblioteca de SFS. En dicho análisis el SFS es de-complicado en distintos patrones espectrales manifestando las sustancias en una mezcla en lugar de la separación física de las sustancias como en el análisis de cromatografía. Esta es la razón porque la técnica de análisis SFS puede ser contemplado como la cromatografía espectral o matemática (ver Figura 3). El análisis con el SFS-SCANNER permite monitorización rápida de muestras de agua y disminuye el número de la rutina y el tiempo que consumen los análisis de laboratorio de manera significativa. Esta característica hace el sistema apropiado para el número de los aplicaciones donde el tiempo de la recolección de información eficiente es importante. SFS-SCANNER SOFTWARE El software multi-tarea Fluo-Scan con interfaces gráficos de usuario estándar y avanzadas sirve para gestionar todas las operaciones del dispositivo. Realiza un control total de funcionamiento del analizador, desde auto-pruebas de la funcionalidad del dispositivo hasta las configuraciones definidas por el usuario de los procedimientos de medición y especificación de 6

7 análisis. El análisis SFS se lleva a cabo por los algoritmos de reconocimiento de patrones de descomposición del SFS medidas y comparando los patrones con los correspondientes datos de los espectros en bibliotecas SFS. El software tiene todas las herramientas para el desarrollo de las bibliotecas de acuerdo con la aplicación. Las configuraciones diferentes y las bibliotecas pueden ser utilizadas dependiendo de la tarea. Ya que, por ejemplo, los distintos tipos de hidrocarburos tienen SFSes diferentes, es posible detectar e identificar los en una mezcla a través de una medición mediante la aplicación de la biblioteca correspondientemente calibrado. Esto es válido para todas las demás sustancias que se pueden medir con SFS-SCANNER. Calibraciones multi-variantes se utilizan para estimar los parámetros de integración como el petróleo Total, COD, BOD, etc. Las características principales del software ANÁLISIS INSTANTÁNEO CUALITATIVA Y QUANTITATVA DE SFS DESPUÉS DEL CICLO DE MEDIDA CON PROTOCOLO DOCUMENTADO ALMACENAMIENTO DE LA SERIE ESPECTRAL Y META DATOS EN LA BASE DE DATOS JUNTO CON LOS PARÁMETROS DE OPERACIÓN POST-PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE LOS DATOS ALMACENADOS CALIBRACIONES DE FLUORESCENCIA HASTA 256 PUNTOS DE DATOS, CON AJUSTE DE PRIMER, SEGUNDO O TERCER GRADO CALIBRACIONES MULTIVARIADO DESARROLLO Y CALIBRACIÓN DE BIBLIOTECA SFS CORRECCIÓN DE FONDO CONFIGURACIÓN DE UMBRAL DE ALARMA 7

8 Análisis cuantitativo Los límites típicos de detección 8

9 FUNCIONAMIENTO DE SFS-SCANNER La sesión de medición con SFS-SCANNER se inicia con el procedimiento de auto-test. El dispositivo comprueba la intensidad de la fuente de luz, la escala de longitudes de onda de excitación y emisión, la sensibilidad de los detectores, etc., y hace los ajustes necesarios para compensar las variaciones de los parámetros de funcionamiento. De este modo, el dispositivo garantiza los datos estables y reproducibles recogidos en el laboratorio o en el campo. Con la configuración por defecto de funcionamiento SFS-SCANNER mide las SFSes en UV-VIS ventana espectral estándar. Modo avanzado de operación permite a la ventana espectral la configuración de acuerdo con la aplicación. En este modo también es posible medir los espectros de excitación y emisión, así como la fluorescencia de la muestra con las longitudes de onda preseleccionadas/fijas. La medición de absorción óptica, además de SFS, permite la detección de compuestos no fluorescentes en muestras de agua y controlar su densidad óptica. Los datos de absorción también se tienen en cuenta en la calibración multivariada de los parámetros de calidad del agua integrados. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS La técnica de medida Las Signaturas Espectrales de Fluorescencia (SFS) El tiempo de ciclo de medida 3 minutos Fuente de luz Lámpara Xenon de pulso, 10 Watt Unidad espectral Monochromatores de escaneo de excitación / emisión Rango espectral nm de excitación; nm de emisión Rango de absorción nm Tipo de detector Foto tubo multiplicador Células de muestreo Célula estándar de quartz (12.5 x 12.5 x 45 mm) Volumen de celula 5 ml Conexión con PC USB, Ethernet / Wi-Fi, Bluetooth Unidad de control Procesador de control integrado Verificación operacional Automática, basada en un estándar interior Voltaje +12 V DC (AC adaptador V / Hz incluido) Consumo de potencia 20 VA 9

10 Dimensiones Peso Fluo-Scan Software Sistema Operativo Análisis de datos Calibración de datos SFS Library operación Auto-diagnostica 15 x 40 x 24 cm (versión laboratorio), 19 x 49 x 39 cm (versión para el campo) Versión laboratorio 5kg, versión para el campo 8 kg Microsoft Windows Integrado dentro del ciclo de medida, basado en SFS librerías Linear and non-linear Definido por el usuario, puede ser fácilmente extendido Generación de los informes de errores 10

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