Dataanalyse med Python

Produktionsapplikation: Kvalitetskontrolrapportskabelon for absorbans, partikelstørrelse og koncentration af titandioxid baseret på UV-Vis-spektre fra SpectroWorks™

Denne Jupyter-notebook plotter spektre fra SpectroWorks™ og beregner absorbansen i et givet bølgelængdeområde. Den beregner også partikelstørrelse og koncentration for prøver af titandioxid.

  Udfordring: Vi ønsker at analysere store mængder titandioxid for at sikre, at prøverne ligger inden for de ønskede områder for absorbans, partikelstørrelse og koncentration. Løsning: Denne intuitive, nemme Jupyter notebook kan behandle hundredvis af titandioxidprøver på sekunder og returnere pass/fail-resultater for de ønskede værdier af absorbans, partikelstørrelse og koncentrationer.
Titandioxid har en række anvendelser både i industri og forskning. Det er et hvidt, uopløseligt fast stof og er særligt nyttigt som pigment i både maling, farvestoffer til fødevarer, kosmetik og solcreme. Anvendelsen som pigment skyldes i høj grad dets lysstyrke og høje brydningsindeks; det bruges i to tredjedele af alle pigmenter på verdensplan. Til brug i solcremer anvendes titandioxid-nanopartikler. De absorberes ikke ind i huden, og den lyse overflade reflekterer indkommende sol, hvilket giver beskyttelse mod UVB- og UVA-stråler. Med tilstrækkeligt små partikelstørrelser er der minimalt hvidt udseende på huden. Hvis partiklernes størrelse bliver for lille, nedsættes dog effektiviteten mod UVA-stråler. Denne nemme, interaktive Jupyter notebook giver mulighed for hurtig analyse af vigtige egenskaber ved titandioxid: absorbans, koncentration og partikelstørrelse. Følgende er et eksempel på brug af notebooken med én prøve af titandioxid. Jupyter notebooken er designet til at understøtte kvalitetskontrolanalyse af mange prøver samtidigt.

Test A: Absorbans af TiO2

 

spectral_data   Figur 1: Et spektrum for en prøve af titandioxid beregnet med SpectroCuvette™ S og SpectroWorks™-softwaren.   Beskrivelse: Beregn absorptionen inden for en given bølgelængde, og test om den ligger over en minimumsabsorption. Parametre: Angiv dine bølgelængdegrænser i nanometer og den minimumsabsorption, der kræves for at prøven består.  
Minimum bølgelængde (nm) Maksimum bølgelængde (nm)  Minimum absorption
240 300  10

Resultat: Absorptionen beregnes, og der vises et Pass / Fail-resultat.

Beregnet absorption  Pass / Fail
11.139 PASS

Test B: Partikelstørrelse af TiO2 

particle_size_dist

Figur 2: En graf, der viser fordelingen af partikelantal og partikeldiameter beregnet med SpectroCuvette™ S og SpectroWorks™-softwaren.

Beskrivelse: Beregn partiklens diameter i nm HVIS der findes nok partikler inden for størrelsesgrænserne, ellers angiv NaN.

Parametre: Angiv den forventede diameter af TiO2 og tolerancen i nanometer.

Diameter (nm)   Diametertolerance (nm)
60  ± 25

Resultat: Partiklernes diameter beregnes, og der vises et Pass / Fail-resultat.

Diameter af TiO2 (nm)  Pass / Fail
51.982 PASS

Test C: Procentdel af TiO2-partikler med given størrelse

Beskrivelse: Beregn antallet af partikler inden for det ønskede diameterområde (angivet ovenfor) som en procentdel af det samlede antal partikler, og test om det ligger over en minimumsprocent.

Parametre: Angiv den mindste procentdel af partikelkoncentration inden for størrelsesgrænserne i forhold til den samlede koncentration (%).


Partikler inden for størrelsesgrænse (%)  95
 

Resultat: Antallet af partikler som procentdel af det samlede antal partikler beregnes, og der vises et Pass / Fail-resultat.

Er der mindst 95 % af det samlede antal partikler inden for diameterområdet 35 < < 85 nm? Pass / Fail
PASS

Test D: Koncentration af TiO2

Beskrivelse: Beregn den samlede koncentration af TiO2 i prøven, og test om den ligger inden for grænserne for den ønskede koncentration.

Parametre: Angiv det samlede volumen i cm3 for prøven:

Prøvevolumen (cm3) 1000
TiO2-masse i prøven (g) 20
Densitet af TiO2 i prøven (g/cm3) 3.78
Fortyndingsfaktor 100
Koncentrationstoleranceprocent (%) 20
 

Resultat: Den samlede koncentration beregnes, og der vises et Pass / Fail-resultat.

Samlet koncentration af TiO2 i prøven (g/l) Pass / Fail
0.339 FAIL
  SpectroWorks™ til UV-Vis-spektre og SpectroCuvette™-analyse kommer med API-adgang. Uanset om du er studerende, forsker eller tekniker, kan Colab notebooks og SpectroWorks™ gøre dit arbejde med UV-Vis-spektrofotometre nemmere og hurtigere.