Pourquoi utiliser la Spectrométrie NIR ?

Spectrométrie NIR : histoire, fonctionnement, avantages

21 juillet 2022 Laboratoire

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La spectrométrie Near InfraRed, proche infrarouge en français, est une méthode d’analyse utilisée dans diverses industries : pharmaceutique, agroalimentaire, chimique, plasturgique, etc.

Dans cet article, nous proposons d’aborder les questions suivantes :

  • Comment fonctionne cette technologie ?
  • Quels sont ses avantages ?
  • Qui l’utilise ?

 

Comment fonctionne la spectrométrie NIR ?

La découverte du NIR

C’est en 1800 que le physicien germano britannique William Herschel découvre les rayons infrarouges (visionner une vidéo sur l’infrarouge) 

Mais la première utilisation d’un spectromètre NIR moderne est assez récente puisqu’elle remonte à 1964 : Une équipe de recherche dirigée par Karl Norris, un chercheur américain de Instrumentation Research Lab., appliqua des rayonnements proche infrarouge à des fruits pour mesurer leurs constituants.

 

Définition du Proche infrarouge

La spectroscopie NIR concerne les longueurs d’onde « les plus proches » du visible. Elles se situent entre 780 et 2500 nm : c’est la zone « proche infrarouge » du spectre électromagnétique.

© grafonom / Adobe Stock

Explication de la spectrométrie NIR

Un spectromètre NIR émet une lumière que l’on dirige vers un échantillon à analyser.
Les molécules organiques présentes dans cet échantillon sont alors animées de mouvements vibratoires suite à l’excitation des liaisons chimiques par la lumière.

[On parle d’ailleurs de spectroscopie vibrationnelle pour le proche infrarouge mais aussi pour le Raman]

spectre_nirLe spectromètre mesure l’absorption de la lumière dans le proche infrarouge par l’échantillon : seuls les photons réfléchis sont captés et créent un signal mesurable par le détecteur.
Le spectromètre collecte et mesure ces signaux qui portent des informations sur la nature chimique et l’état physique de l’échantillon.
Les spectres NIR doivent être traités pour identifier et quantifier les composants de l’échantillon. Ce traitement allie mathématiques, statistiques et chimie, il s’agit de la chimiométrie.

 

 

Les avantages de la spectrométrie NIR

L’utilisation d’un spectromètre NIR présente plusieurs avantages :

  • Le temps d’analyse est très court (inférieur à 5 secondes !) ;
  • L’utilisation est intuitive, il n’y a pas de préparation d’échantillons ;
  • L’analyse est non destructive ;
  • Plusieurs paramètres peuvent être mesurés en même temps  tels que l’humidité, les matières grasses, les protéines, la teneur de certains composants, etc.

 

Qui utilise la spectrométrie NIR ?

La spectrométrie NIR est utilisée dans diverses industries. Voici quelques exemples concrets d’application :

 

Industrie pharmaceutique

Un spectromètre NIR portable peut être utilisé pour identifier les matières premières à réception comme le lactose, le bicarbonate de sodium ou encore l’acide ascorbique.

En recherche et développement, les PAT (Process Analytical Technologies) aident à mettre au point de nouveaux procédés ou formulations en suivant en temps réel les mélanges, l’homogénéisation, les milieux réactionnels, la granulation, etc.

 

Industrie agroalimentaire

Dans l’agroalimentaire, les PAT permettent de contrôler en ligne la fabrication d’aliments et notamment la teneur en humidité, le dosage nutritionnel, les teneurs en protéines, lipides et fibres, etc.

Un spectromètre NIR portable peut aussi être utilisé pour le contrôle qualité dans les industries de transformation du lait.

 

Recyclage du plastique

Les spectromètres NIR portables servent dans l’industrie du recyclage. Grâce à une base de données, ils sont capables d’identifier une multitude de matières plastiques (PE, PET, ABS, PVC, PS, PP, AC…) et ainsi d’en assurer le tri vers les différentes filières.

 

Identification de drogues

Un NIR portable peut également être utile aux forces de l’ordre pour identifier des drogues illicites : cannabis, cocaïne, héroïne, MDMA, etc.

 

Les solutions NIR de Fondis Electronic

Fondis Electronic distribue plusieurs spectromètres NIR portables selon l’application recherchée :

  • Le MicroNIR Onsite-W sera apprécié pour les industries pharmaceutique, agroalimentaire, plasturgique.
  • Le MicroPhazir est pensé pour la détection d’amiante
  • Les PAT-U-W-L sont des spectromètres NIR dédiés au contrôle en ligne des procédés de fabrication.
  • NIRLAB combine l’utilisation d’un MicroNIR OSW et d’une application mobile pour identifier les drogues.

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