Guía de cubetas de cuarzo para IR para espectroscopía NIR — 190 a 2500 nm
This post is also available in:
Una cubeta de cuarzo para IR es una cubeta de cuarzo de grado JGS3 optimizada para espectroscopía de infrarrojo cercano de 700 nm a 2500 nm, la región espectral donde las cubetas UV-Vis estándar JGS1/JGS2 sufren una banda de absorción de OH a 2200 nm. El JGS3 contiene < 5 ppm OH, preserving > 90% de transmisión en todo el NIR. Más allá de 2500 nm, hacia el IR medio, el cuarzo se vuelve opaco y se requieren ventanas de CaF₂, BaF₂ o ZnSe.
En esta página
Cubetas de cuarzo para IR para espectroscopía NIR — 190 a 2500 nm
Cuándo el cuarzo fundido es la respuesta correcta para trabajo IR — PAT farmacéutico, identificación de polímeros, humedad en alimentos y cualquier medición que viva por debajo del límite de 2500 nm. Además, dónde se detiene el cuarzo y el CaF₂ o el zafiro toman el relevo.
Por qué el cuarzo funciona para NIR — y dónde se detiene
«Cubeta de IR» abarca un rango de longitudes de onda de 100× y un rango aún mayor de materiales ópticos. Antes de decidir qué comprar, hay que saber en qué región IR opera realmente su espectrómetro. El límite que más importa está en 2500 nm (2,5 µm) — la longitud de onda donde la transmisión del cuarzo fundido cae por debajo de niveles útiles.
Por debajo de 2500 nm, el cuarzo fundido de grado JGS transmite el 88–92% en todo el continuo UV-Vis-NIR. Por eso una cubeta de cuarzo puede servir como cubeta única para absorbancia desde 190 nm (UV profundo) hasta el infrarrojo cercano — cubriendo la absorción del triptófano a 280 nm, las bandas de Soret de la hemoglobina a 415 nm y las bandas de sobretono del agua a 1450 y 1940 nm en una sola geometría.
Por encima de 2700 nm, la transmisión del cuarzo se desploma. Para IR medio (2,5–25 µm) se necesitan materiales ópticos distintos — CaF₂, BaF₂, ZnSe, NaCl, KBr o KRS-5 según el rango de longitud de onda y la química de la muestra. Cubrimos brevemente el caso límite en la Sección 9; para trabajo NIR rutinario por debajo de 2500 nm, las cubetas de cuarzo para IR del catálogo de cubetas IR de MQ son justo la opción correcta.
Las dos caídas visibles a 1450 nm y 1940 nm no son absorbancia de la cubeta — son vapor de agua de su muestra y de la atmósfera a lo largo del camino óptico. Estas bandas son la base de la cuantificación de humedad en el PAT farmacéutico y el trabajo de alimentos/agricultura; son también la razón por la que las cubetas de paso corto (1 mm o menos) son esenciales para mediciones NIR ricas en agua.
Casos de uso de la espectroscopía NIR — quién compra cubetas de cuarzo para IR
La espectroscopía NIR es uno de los segmentos en mayor crecimiento de la química analítica, impulsado por la tecnología analítica de procesos (PAT), la monitorización en línea y los modelos quimiométricos entrenados con ML que trabajan con huellas NIR. Todas las aplicaciones de abajo usan cubetas del rango de cubetas de cuarzo para IR de MQ:
| Aplicación | Longitud de onda | Paso recomendado | Por qué cubeta de cuarzo |
|---|---|---|---|
| PAT farmacéutico | 900–2500 nm | 1 mm (rico en agua) · 10 mm (orgánico) | Humedad y contenido de API en tiempo real durante la fabricación de comprimidos |
| Identificación y QC de polímeros | 1100–2500 nm | 10 mm (transmisión) o película fina de 1 mm | Identificación de polietileno, polipropileno, PET, PVC por bandas de sobretono |
| Alimentos y agricultura | 1100–2500 nm | 1 mm (rico en agua) · 10 mm (aceites) | Humedad, proteína, grasa, azúcar mediante calibración de Lambert-Beer |
| Petroquímica y combustibles | 900–2500 nm | 10 mm o 40 mm | Octano, contenido aromático, agua en combustible |
| Gases en sangre y oxigenación | 650–950 nm | 1 mm (sangre entera) | Relación de bandas de oxihemoglobina / desoxihemoglobina |
| Monitorización de procesos | 1000–2500 nm | 1 mm o a medida | Cubetas de flujo en línea para el seguimiento de reacciones químicas |
| Agua traza en solventes | 1900–1950 nm | 40 mm | El paso largo amplifica la débil señal de sobretono del agua |
Lo que une a estas aplicaciones: el rango de longitud de onda se mantiene por debajo de 2500 nm, los volúmenes de muestra van de 350 µL a 14 mL, y la muestra es un líquido (o un analito disuelto). Para cualquiera de esos casos de uso, las cubetas de cuarzo para IR son la cubeta estándar — siendo el paso de luz la única variable que necesita una selección deliberada.
Línea de productos de cubetas IR de MachinedQuartz
La línea de cubetas IR de MachinedQuartz cubre tres pasos de luz estándar en tres grados de fabricación cada uno. Un total de 9 SKU base, más las variantes de luz de 2 y 4 vías, más las opciones de tapa y tapón de PTFE — unas 36 variantes en producción continua, con geometría a medida disponible con un plazo de 4 semanas.
Cada paso de luz sirve para una concentración de muestra y un contenido de agua distintos:
- paso de 1 mm (350 µL) — para muestras ricas en agua donde las bandas de agua de 1450 o 1940 nm saturarían una cubeta de 10 mm. PAT farmacéutico de formulaciones acuosas, análisis de humedad en alimentos, muestras biológicas en PBS o salino.
- paso de 10 mm (3,5 mL) — el caballo de batalla. Compatible con espectrofotómetros NIR y UV-Vis (la misma cubeta puede servir a un único instrumento que opere de 200 a 2500 nm). Muestras farmacéuticas en solvente orgánico, soluciones de polímeros, trabajo NIR genérico.
- paso de 40 mm (14 mL) — para muestras diluidas o traza. El paso largo amplifica las señales débiles — importante para agua traza en solventes no acuosos y para la detección de bandas de sobretono de baja concentración en petroquímica. Requiere un portacubetas especial de paso largo; consulte el manual de su espectrofotómetro.
Para volúmenes de muestra por debajo de 350 µL, consulte la guía de cubetas micro — las cubetas micro y ultramicro en el rango IR se pueden especificar como pedidos a medida de 4 semanas.
Paso de luz × bandas de agua — por qué el NIR es distinto del UV-Vis
Los usuarios de UV-Vis se las arreglan con una cubeta de 10 mm para casi cualquier medición rutinaria. Los usuarios de NIR no. La razón: el agua absorbe órdenes de magnitud más fuerte en el NIR que en el UV-Vis, y la mayoría de las muestras del mundo real contienen agua.
Tres reglas prácticas para elegir el paso de luz de una cubeta IR:
- Muestras ricas en agua (por encima de 1300 nm): use un paso de 1 mm. PAT farmacéutico de formulaciones acuosas, muestras biológicas, análisis de humedad en alimentos. La cubeta de 1 mm contiene 350 µL — suficiente para llenarla con seguridad sin que se desborde.
- Solventes orgánicos por encima de 1300 nm: un paso de 10 mm está bien. DMSO, DMF, ACN, metanol, cloroformo — todos transmiten razonablemente bien en las bandas NIR salvo por sus propias firmas de sobretono características.
- Mediciones traza por debajo de 1300 nm: un paso de 40 mm amplifica las señales débiles. Para complejos metálicos traza, trabajo con colorantes de baja concentración y monitorización NIR de corrientes de proceso con analitos muy diluidos.
El principio general: el paso de luz en IR lo fija la banda más fuerte que no quiere saturar, no el analito que quiere medir. Si la matriz de su muestra tiene un fondo de 5 OD a 1940 nm en una cubeta de 10 mm, su analito a 1,0 OD desaparece. Baje a una cubeta de 1 mm y la matriz queda en 0,5 OD; el analito a 0,1 OD ahora es medible.
Compromiso paso de luz × concentración — cuándo desviarse de los 10 mm
El paso de luz por defecto de 10 mm siempre es incorrecto para muestras concentradas ricas en agua. La matriz de decisión de abajo cubre la mayoría de los casos del mundo real:
| Tipo de muestra | Rango de longitud de onda | Paso recomendado | Volumen necesario |
|---|---|---|---|
| Agua pura / tampón acuoso (bandas de agua) | 1300–2500 nm | 1 mm | 350 µL |
| Proteína acuosa, anticuerpos, formulaciones de fármacos | 1100–2500 nm | 1 mm | 350 µL |
| Sangre entera, tejido biológico | 650–950 nm | 1 mm o 0,5 mm a medida | 175–350 µL |
| Solventes orgánicos farmacéuticos | 900–2500 nm | 10 mm | 3,5 mL |
| Soluciones de polímeros en DCM, cloroformo | 1100–2500 nm | 10 mm | 3,5 mL |
| Aceites transparentes, combustibles, petroquímicos | 700–2500 nm | 10 mm o 40 mm | 3,5–14 mL |
| Agua traza en solventes | 1900–1950 nm | 40 mm | 14 mL |
| Colorante traza, trazador de proceso | 500–1500 nm | 40 mm | 14 mL |
| Cobertura cruzada UV + NIR (una cubeta, dos instrumentos) | 200–2500 nm | 10 mm | 3,5 mL |
Tres casos especiales que conviene conocer:
- paso a medida de 0,5 mm: para oximetría NIR de sangre entera y muestras acuosas muy concentradas. Plazo de 4 semanas en MQ.
- paso a medida de 5 mm: un compromiso cuando los 10 mm saturan pero 1 mm tiene demasiada poca señal. Común en trabajo de alimentos/agricultura donde la humedad varía de muestra a muestra.
- cubetas de paso variable (Specac OmniCell o equivalente): cuando la flexibilidad del paso de luz importa más que el rendimiento. MQ no las tiene en stock; use Specac/Pike para estas y nuestras ventanas como repuestos.
Elección de fabricación para cubetas IR
La decisión del método de fabricación para las cubetas IR sigue la misma lógica que para las cubetas UV-Vis: la temperatura, la compatibilidad con solventes, la clase regulatoria y el protocolo de limpieza determinan si la pegada (Standard 80) es aceptable o si se requiere la libre de adhesivo (Sintered 83 / Molded 83).
Para trabajo NIR rutinario a temperatura ambiente con muestras acuosas u orgánicas simples, las cubetas Standard 80 son un 30–40% más baratas que las opciones premium y rinden de forma idéntica — no hay beneficio en mejorar. Para QC farmacéutico, contacto prolongado con solventes, reacciones calientes o limpieza agresiva periódica, la mejora se amortiza la primera vez que falla una cubeta Standard 80.
Una salvedad específica del IR: las bandas de sobretono NIR a menudo se sitúan en los bordes de la curva de transmisión del cuarzo donde pequeños cambios en la construcción de la cubeta afectan a la línea base. Las cubetas Sintered 83 producen una línea base NIR más plana y reproducible que las Standard 80 porque la construcción sin juntas elimina los pequeños artefactos de reflexión de las interfaces de adhesivo. Para los modelos quimiométricos entrenados con rasgos espectrales minúsculos, esto importa; para mediciones PAT rutinarias a niveles de señal altos, no.
2 vías frente a 4 vías para IR — ¿cuándo se necesitan 4 caras pulidas?
Para la espectroscopía de transmisión NIR — el tipo de medición que usa la línea de cubetas IR de MQ — la luz de 2 vías es suficiente. El camino de la luz es de un solo eje: fuente → muestra → detector. Solo las caras frontal y posterior importan ópticamente; las caras laterales pueden estar esmeriladas para ahorrar coste.
Tres escenarios donde la luz de 4 vías es la opción correcta en IR:
- Fluorescencia NIR: fluorescencia por conversión ascendente y fluoróforos emisores en NIR (Cy7, IR-820, verde de indocianina, complejos de lantánidos). La geometría de 4 vías permite la detección a 90°. Consulte la guía de cubetas de fluorescencia para más detalles.
- Espectroscopía Raman NIR: algunas configuraciones Raman usan geometría de recogida a 90° para suprimir la contaminación de la fuente; las cubetas de luz de 4 vías lo manejan de forma natural.
- Dispersión de luz (DLS, dispersión NIR): la dispersión dinámica de luz usa geometría de 90° o 173°; se requieren cubetas de 4 vías.
Para el 95% de las aplicaciones NIR, la de 2 vías es la opción correcta (y más barata). El catálogo de MQ tiene ambas en stock — confirme la configuración de luz al pedir.
Limpieza de cubetas IR — el residuo de agua es la línea base silenciosa
El protocolo de limpieza de cubetas estándar funciona para las cubetas de cuarzo para IR con un añadido importante: el agua residual en la cubeta aparecerá en su siguiente barrido NIR como una subida de la línea base a 1450 nm. Verificar que la cubeta está realmente seca es más difícil que en el trabajo UV-Vis, donde el agua es invisible.
Dos reglas de limpieza específicas del IR:
Termine siempre con un desplazamiento con etanol
El último paso antes de secar debería ser siempre un único enjuague con etanol. El etanol desplaza el agua residual de las paredes de la cámara; secar al aire solo con agua deja una fina película de agua que aporta ~0,05 OD a 1940 nm — suficiente para confundir las mediciones traza. El protocolo de limpieza completo con todos los parámetros de cada paso está en la guía del protocolo de limpieza de cubetas.
Verifique la sequedad con un barrido de línea base
Antes de medir una muestra NIR real, haga un barrido de línea base con la cubeta vacía de 1100 a 2500 nm. Una cubeta vacía realmente seca muestra < 0.005 OD across the range. Visible peaks at 1450 or 1940 nm = residual water; back to ethanol rinse and air-dry overnight. For pharmaceutical QC where water content matters at the ppm level, this baseline check is mandatory.
Cuándo hay que dejar el cuarzo — IR medio (2,5–25 µm)
Por encima de 2700 nm, la transmisión del cuarzo se desploma y se necesita un material óptico distinto. La elección depende del rango de longitud de onda, la química de la muestra y el presupuesto:
| Material | Rango | Pros | Contras |
|---|---|---|---|
| CaF₂ | 200 nm – 8 µm | Insoluble en agua · UV-NIR-MIR continuo · bajo coste | Se cliva con facilidad · sensible al pH por encima de 7 |
| BaF₂ | 200 nm – 12 µm | Rango IR más amplio que el CaF₂ · sigue siendo resistente al agua | Más frágil · ligeramente turbio por debajo de 250 nm |
| Zafiro | 200 nm – 5,5 µm | Alta presión · alta temperatura · inercia química | Caro · birrefringente (problemas de polarización) |
| NaCl | 200 nm – 17 µm | La opción de IR medio más barata · excelente transmisión | Soluble en agua · higroscópico · se daña con facilidad |
| KBr | 200 nm – 25 µm | El rango de IR medio más amplio · material barato para pastillas | Soluble en agua · higroscópico · blando |
| ZnSe | 500 nm – 20 µm | Resistente · insensible al agua · compatible con ATR | Polvo tóxico · caro · tinte amarillo |
MachinedQuartz no tiene en stock cubetas ya fabricadas en CaF₂, zafiro ni haluros alcalinos — pero sí suministra ventanas de CaF₂ (placas y discos) y láminas de zafiro como materiales ópticos en bruto. Los clientes que construyen cubetas desmontables, cubetas de flujo a medida o accesorios ATR los usan como interfaces ópticas mientras el cuerpo de la cubeta se fabrica localmente o se obtiene de Specac, Pike o Crystran.
Para la espectroscopía de transmisión FTIR rutinaria en IR medio, el enfoque estándar es una cubeta de líquidos desmontable con ventanas de NaCl o KBr de Specac/Pike (normalmente 200–800 $ por cubeta) y ventanas reemplazables de proveedores de grado óptico. Las placas de CaF₂ y zafiro de MachinedQuartz se usan habitualmente para la variante de alta presión de estas cubetas y para portacristales ATR.
Cubetas de cuarzo para IR de MachinedQuartz recomendadas
El catálogo de cubetas de cuarzo para IR de MachinedQuartz cubre pasos de luz de 1 mm, 10 mm y 40 mm en tres grados de fabricación cada uno. A continuación están las configuraciones más pedidas:
| Familia de SKU | Paso | Volumen | Mejor fabricación | Rango de precio |
|---|---|---|---|---|
| Cubeta IR de 1 mm | 1 mm | 350 µL | Standard 80 (acuoso) · Sintered 83 (orgánicos) | $120–$240 |
| Cubeta IR de 10 mm ★ | 10 mm | 3,5 mL | Standard 80 (por defecto) · Molded 83 (cobertura cruzada UV) | $80–$220 |
| Cubeta IR de 40 mm | 40 mm | 14 mL | Standard 80 o Sintered 83 | $180–$320 |
| Paso de luz a medida | 0,5 / 2 / 5 / 20 / 100 mm | varía | según especificación | presupuesto a medida |
Para todos los SKU estándar consulte el catálogo de cubetas de cuarzo para IR; para pasos de luz a medida, volúmenes OEM o cubetas de flujo encamisadas, use el formulario de presupuesto de cubeta a medida con su longitud de onda, volumen de muestra y preferencia de fabricación. El plazo de las cubetas IR a medida es de 4 semanas; los SKU estándar se envían en 1–3 días desde stock en EE. UU.
Para los cálculos de paso de luz y concentración antes de pedir, use la calculadora de paso de luz de Lambert-Beer y la calculadora de tamaño de cubeta. Para la gama completa de cubetas filtrada por longitud de onda, fabricación y tipo de tapa, consulte la tabla de tamaños de cubetas y celdas.
Preguntas frecuentes
Sí para infrarrojo cercano (NIR) hasta unos 2500 nm — la transmisión del cuarzo se mantiene por encima del 88% de 250 nm a 2500 nm de forma continua. Para IR medio (por encima de 2,5 µm) el cuarzo absorbe con fuerza y se necesita un material óptico distinto como CaF₂, BaF₂, NaCl, KBr o ZnSe. Las cubetas de cuarzo para IR de MachinedQuartz cubren todo el rango NIR más la cobertura cruzada UV-Vis para flujos de trabajo de doble instrumento.
Mecánicamente idénticas. Ambas usan el mismo cuerpo exterior de 12,5 × 12,5 × 45 mm y encajan en cualquier espectrofotómetro moderno. La diferencia es el paso de luz: el trabajo NIR con muestras ricas en agua suele usar una cubeta de 1 mm para evitar saturar las bandas de agua de 1450 y 1940 nm, mientras que el UV-Vis usa 10 mm por defecto. Muchos laboratorios usan la misma cubeta de 10 mm tanto en UV-Vis como en NIR para flujos de trabajo de doble instrumento.
El agua absorbe con fuerza en el NIR — unos 5 OD a 1450 nm y 15 OD a 1940 nm en un paso de 10 mm de agua pura. Ambas bandas saturan el detector del espectrómetro y entierran cualquier señal del analito. Cambiar a un paso de 1 mm las reduce a 0,5 y 1,5 OD — bien dentro del rango lineal de Lambert-Beer. Para cualquier trabajo NIR acuoso por encima de 1300 nm, la cubeta IR de 1 mm es el punto de partida correcto.
Las cubetas IR de MachinedQuartz usan cuarzo fundido de grado JGS. El cuarzo JGS2 es el caballo de batalla para la mayoría del trabajo NIR — transmite el 88–92% de 220 a 2500 nm. El grado JGS1 se usa cuando también se requiere transmisión UV de 200–220 nm (raro en trabajo de IR puro). El JGS3 es una variante optimizada para IR con transmisión NIR extendida a 3500 nm pero con menos transmisión UV.
El protocolo de limpieza de cubetas estándar con un añadido específico del IR: termine siempre con un enjuague de etanol para desplazar el agua residual antes de secar al aire. El agua atrapada en las paredes de la cámara aparece como 0,05 OD a 1450 nm en su siguiente barrido, contaminando cualquier medición de humedad. Haga un barrido de línea base con la cubeta vacía antes de cada sesión NIR para verificar que la cubeta está realmente seca. Procedimiento completo en la guía del protocolo de limpieza.
Sí — de hecho es la configuración más común. Una cubeta de cuarzo de 10 mm transmite bien de 190 nm a 2500 nm de forma continua. La misma cubeta puede medir UV-Vis en un Cary 5000 o un Lambda 1050 y luego NIR en un instrumento distinto, con la misma calibración. Por eso muchas configuraciones de PAT farmacéutico usan cubetas de cuarzo de 10 mm tanto en escáneres UV-Vis como NIR.
Las cubetas Standard 80 se ensamblan a partir de 5 placas de vidrio rectificado unidas con adhesivo óptico en las juntas; más baratas, válidas para NIR acuoso rutinario a temperatura ambiente. Las cubetas Sintered 83 se funden en polvo en un solo cuerpo sin adhesivo; necesarias para el contacto prolongado con solventes orgánicos, reacciones calientes o QC farmacéutico que requiera una construcción de cubeta trazable según 21 CFR Part 11. El rendimiento óptico es idéntico — elija por caso de uso, no por rendimiento.
Sí, siempre que el espectrofotómetro tenga el portacubetas adecuado. Las cubetas IR estándar de 12,5 × 12,5 × 45 mm encajan en cualquier espectrofotómetro UV-Vis. La cubeta IR de paso largo de 40 mm necesita un accesorio portacubetas de paso largo — la mayoría de los espectrofotómetros ofrecen uno como accesorio estándar. El paso de 1 mm tiene la misma envolvente de cuerpo, solo que con una cámara mucho más pequeña dentro.
Sí para la parte de IR cercano del FTIR (por encima de 4000 cm⁻¹, equivalente a por debajo de 2500 nm). Para FTIR de IR medio (4000–400 cm⁻¹, o 2,5–25 µm), la transmisión del cuarzo es demasiado baja y se necesita un material de cubeta distinto — cubetas con ventanas de CaF₂ o NaCl de Specac/Pike. Las placas de CaF₂ y las láminas de zafiro de MachinedQuartz se usan habitualmente como materiales ópticos en bruto en cubetas de IR medio construidas por el cliente.
Las cubetas Sintered 83 y Molded 83 alcanzan habitualmente 8–10 años de servicio en laboratorios de tráfico moderado con una limpieza adecuada. Las cubetas Standard 80 promedian 2–4 años antes de que la degradación del adhesivo exija su reemplazo. Los detonantes del reemplazo son: velo visible en las caras ópticas (ataque), grietas en las juntas (solo Standard 80) o una línea base de fluorescencia persistente que los protocolos de limpieza no pueden eliminar (poco común en trabajo IR).
Siguiente paso: elija el paso de luz
Para la espectroscopía NIR, el paso de luz es la especificación más importante — determina si la matriz de su muestra satura el detector o se mantiene en el rango lineal. El catálogo de cubetas IR de MachinedQuartz cubre pasos de luz de 1 mm, 10 mm y 40 mm en tres grados de fabricación cada uno, más geometría totalmente a medida con un plazo de 4 semanas.
Ver cubetas de cuarzo para IR Presupuesto de cubeta IR a medida

Recent Comments