TY - CONF A1 - Richter, Silke A1 - Pfeifer, Jens A1 - Hoffmann, V. A1 - Recknagel, Sebastian T1 - Der Einsatz der Glimmentladungsmassenspektroskopie für die Charakterisierung von Renststoffen als primäre Kalibriersubstanzen N2 - Messergebnisse in der chemischen Analyse müssen vergleichbar sein. Dies wird durch die metrologische Rückführbarkeit (traceability) auf SI realisiert. In der Chemie dienen Reinststoffe als Primärnormale, deren Reinheit mit einer Unsicherheit von < 0.01% ermittelt werden soll. Ein eleganter Weg, die Reinheit eines realen Materials mit hoher Präzision zu bestimmen, ist, alle Verunreinigungen zu messen, diese aufzusummieren und von der idealen Reinheit von 100 Prozent abzuziehen. Die metallischen Verunreinigungen in Metallen lassen sich mittels hochauflösender Massenspektrometer ermitteln. Eine weit größere Herausforderung ist die Bestimmung von Nichtmetallen wie Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff im Metall, zumal diese auch oft die Hauptverunreinigung darstellen. Für die quantitative Bestimmung von Verunreinigungen wurden mit Standards dotierte Pulverpresslinge und mit H, O und N dotierte, gesinterte Materialien auf ihre Eignung als Kalibrierstandards für die GD-OES und GD-MS untersucht. Dabei kamen unterschiedliche Plasmabedingungen (pulsed/ continuous mode; verschiedene Plasmagase) zum Einsatz. Ein Überblick über analytische Kenngrößen und Grenzen der verwendeten Kalibrierstrategien wird gegeben. T2 - ANAKON 2019 CY - Münster, Germany DA - 25.03.2019 KW - GDMS KW - Primäre Kalibriersubstanzen KW - Reinststoffe PY - 2019 AN - OPUS4-47843 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maiwald, Michael T1 - Die Digitalisierung der Prozessindustrie – Voll integrierte und intelligent vernetzte Sensoren und Prozesse für die kontinuierliche Produktion von Chemikalien und Pharmazeutika N2 - Um in einem veränderten Umfeld erfolgreich bestehen zu können, müssen Chemie-unternehmen neue Pfade beschreiten. Dazu gehört insbesondere das Potential digi-taler Technologien. Mit flexiblen, modularen chemischen Vielzweck-Produktionsanlagen lassen sich häufig wechselnde Produkte mit kürzeren Vorlauf- und Stillstandzeiten zwischen den Kampagnen und dennoch hoher Qualität realisie-ren. Intensivierte, kontinuierliche Produktionsanlagen erlauben auch den Umgang mit schwierig zu handhabenden Substanzen. Grundvoraussetzung für solche Konzepte ist eine hochautomatisierte "chemische" Prozesskontrolle zusammen mit Echtzeit-Qualitätskotrolle, die "chemische" Informati-onen über den Prozess bereitstellt. In einem Anwendungsbeispiel wurde eine phar-mazeutische Lithiierungsreaktion aus einer modularen Pilot-Anlage betrachtet und dabei die Vorzüge eines vollautomatischen NMR-Sensors untersucht. Dazu wurde ein kommerziell erhältliches Benchtop-NMR-Spektrometer mit Permanentmagnet auf die industriellen Anforderungen, wie Explosionsschutz, Feldkommunikation und voll-automatischer, robuster Datenauswertung angepasst. Der NMR-Sensor konnte schließlich erfolgreich im vollautomatischen Betrieb nach fortschrittlichen Regelkon-zepten und für die Echtzeitoptimierung der Anlage getestet werden. Die NMR-Spektroskopie erwies sich als hervorragende Online-Methode und konnte zusammen mit einer modularen Datenauswertung sehr flexibel genutzt werden. Die Methode konnte überdies als zuverlässige Referenzmethode zur Kalibrierung konventioneller Online-Analytik eingesetzt werden. Zukünftig werden voll integrierte und intelligent vernetzte "smarte" Sensoren und Pro-zesse eine kontinuierliche Produktion von Chemikalien und Pharmazeutika mit ver-tretbaren Qualitätskosten möglich machen. T2 - ANAKON 2019 CY - Münster, Germany DA - 25.03.2019 KW - Digitalisierung KW - Datenauswertung KW - Digitaler Zwilling KW - Prozessindustrie KW - Prozessanalytik PY - 2019 AN - OPUS4-47650 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Meyer, Klas A1 - Kern, Simon A1 - Guhl, Svetlana A1 - Wander, Lukas A1 - Bornemann-Pfeiffer, Martin A1 - Gräßer, Patrick A1 - Peters, Claudia A1 - Maiwald, Michael T1 - Quantitative NMR-Spektroskopie – Eine unverzichtbare Methode für die Analytische Chemie N2 - Die NMR-Spektroskopie stellt heutzutage eine der wichtigsten Analysenmethoden in der organischen Chemie dar. Während der Großteil aller Untersuchungen qualitativ mit dem Ziel der Stoffidentifikation und Strukturaufklärung erfolgt, erlangt die quantitative NMR-Spektroskopie (qNMR) zunehmend an Bedeutung in Forschung und Industrie. Der entscheidende Vorteil gegenüber anderen Analysenmethoden liegt in der direkten Proportionalität der Signalfläche zur Anzahl Kernspins im Messvolumen. Dies erlaubt eine kalibrationsfreie Relativquantifizierung. Zur Absolutquantifizierung reicht die Zugabe einer definierten Menge eines vom Analyten unabhängigen NMR-Standards aus. Trotz dieser Vorteile findet sich die qNMR bislang nur vereinzelt in Normen und Standardverfahren wieder. Zahlreiche Ringversuche in Metrologie und Industrie demonstrieren die Leistungsfähigkeit moderner NMR-Spektrometer und stärken das Vertrauen in die Methode. Die Entwicklung von Validierungskonzepten, sowie die kommerzielle Verfügbarkeit geeigneter zertifizierter Referenzmaterialien erleichtern die Anwendung, insbesondere im zumeist stark regulierten industriellen Umfeld. Neben etablierten Hochfeld-NMR Spektrometern hat sich in den letzten Jahren ein stark wachsender Markt für kompakte Benchtop-NMR Geräte auf Permanentmagnetbasis entwickelt. Die geringeren Anschaffungs- und Betriebskosten, sowie die einfache Bedienbarkeit erlaubt es auch kleineren Unternehmen in diese Analysenmethode einzusteigen. Weiterhin besteht die Möglichkeit diese mobilen Systeme näher an die Produktion zu bringen, welches von der klassischen Qualitätskontrolle bis hin zur Online-Prozesskontrolle als vollautomatisierter Analysator reicht. Die geringere Feldstärke der Systeme erfordert hier oft den Einsatz modellbasierter Ansätze zur Spektrenauswertung (z.B. Indirect Hard Modeling). Dieser Beitrag gibt eine Übersicht über aktuelle Anwendungen und Entwicklungen der qNMR von der universellen, hochgenauen Labormethode bis hin zur robusten Anwendung als Online-Analysator im Feld. T2 - ANAKON 2019 CY - Münster, Germany DA - 25.03.2019 KW - qNMR KW - NMR Spektroskopie KW - Messunsicherheit PY - 2019 N1 - Geburtsname von Bornemann-Pfeiffer, Martin: Bornemann, M. - Birth name of Bornemann-Pfeiffer, Martin: Bornemann, M. AN - OPUS4-47661 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Meyer, Klas A1 - Maiwald, Michael T1 - NMR Validation - Measurement Uncertainty N2 - There is a need within the NMR community to progress forward in exploring new facets in which we can use analytical techniques to advance our understanding of various systems. One aspect the NMR community hasn’t fully encompassed is the validation process, which also involves setting reference standards, establishing a common language that directly relates to NMR, communication relating to validation, and much more. This workshopcontribution starts with an overview on international metrology for qNMR spectroscopy. Since NMR is completely described by mathematical equations, the measurement unceartainty can directly be dreived from formula. Examples are presented. These are differentiated between type A and B evaluations. Finally the Expanded Unceartainty is defined. Since the user needs a risk-based unceartainty assessment, different "leagues" for routine, advanced, and high level needs are proposed to make clear, that no all sources of uncertainty have to be taken in considerention at practical levels. T2 - Practical Applications of NMR in Industry Conference (PANIC) 2019 - Validation Workshop CY - Hilton Head Island, USA DA - 04.03.2019 KW - Quantitative NMR Spectroscopy KW - qNMR KW - Uncertainty Evaluation KW - Weighing Uncertainty KW - NMR Method Validation PY - 2019 AN - OPUS4-47509 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Meyer, Klas A1 - Peters, Claudia A1 - Maiwald, Michael T1 - Interlaboratory Comparison of Low-Field NMR Spectrometers – Purities at 200 and 10 mmol/L - Preliminary Results N2 - Due to its advantages of being a direct comparison method, quantitative NMR spectroscopy (qNMR) becomes more and more popular in industry. While conventional high-field NMR systems are often associated with high investment and operational costs, the upcoming market of permanent-magnet based benchtop NMR systems show a considerable option for a lot of applications. The mobility of these systems allows to bring them more closely to the real production environment, e.g. for at-line quality control. In this work we present an interlaboratory comparison study investigating the qNMR performance of state-of-the-art benchtop NMR spectrometers. Therefore, BAM prepared two samples of a mixture of NMR reference standards tetramethylbenzene (TMB) and tetrachloronitrobenzene (TCNB) at concentration levels of 200 mM and 10 mM. These “ready-to-use” samples were sent to participant laboratories, which performed analysis on their benchtop NMR equipment of different vendors and fields from 43 to 80 MHz. Raw data was reported back and further investigated by using different data analysis methods at BAM. After this very first qNMR comparison study of benchtop NMR spectrometers show promising results, following studies are planned to cover more parts of the qNMR process, e.g. sample preparation and weighing, but also data analysis, as commonly done in similar studies for high-field NMR spectroscopy in industry and metrology. T2 - 7th Practical Applications of NMR in Industry Conference (PANIC) CY - Hilton Head Island, SC, USA DA - 04.03.2019 KW - qNMR KW - Benchtop NMR KW - Interlaboratory Comparison PY - 2019 AN - OPUS4-47512 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Meyer, Klas A1 - Peters, Claudia A1 - Maiwald, Michael T1 - Interlaboratory comparison of low-field NMR spectrometers – Purities at 200 and 10 mmol/L - Preliminary results N2 - Due to its advantages of being a direct comparison method, quantitative NMR spectroscopy (qNMR) becomes more and more popular in industry. While conventional high-field NMR systems are often associated with high investment and operational costs, the upcoming market of permanent-magnet based benchtop NMR systems show a considerable option for a lot of applications. The mobility of these systems allows to bring them more closely to the real production environment, e.g. for at-line quality control. In this work we present an interlaboratory comparison study investigating the qNMR performance of state-of-the-art benchtop NMR spectrometers. Therefore, BAM prepared two samples of a mixture of NMR reference standards tetramethylbenzene (TMB) and tetrachloronitrobenzene (TCNB) at concentration levels of 200 mM and 10 mM. These “ready-to-use” samples were sent to participant laboratories, which performed analysis on their benchtop NMR equipment of different vendors and fields from 43 to 80 MHz. Raw data was reported back and further investigated by using different data analysis methods at BAM. After this very first qNMR comparison study of benchtop NMR spectrometers show promising results, following studies are planned to cover more parts of the qNMR process, e.g. sample preparation and weighing, but also data analysis, as commonly done in similar studies for high-field NMR spectroscopy in industry and metrology. T2 - ANAKON 2019 CY - Münster, Germany DA - 25.03.2019 KW - qNMR KW - Benchtop NMR KW - Interlaboratory Comparison PY - 2019 AN - OPUS4-47662 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maiwald, Michael T1 - Compact NMR Spectroscopy: A Versatile Tool for Automated Continuous-Flow Production of Chemicals and Pharmaceuticals N2 - Chemical companies must find new paths to successfully survive in a changing environment. The potential of digital technologies belongs to these. Flexible and modular chemical plants can produce various high-quality products using multi-purpose equipment with short down-times between campaigns and reduce time to market for new products. Intensified continuous production plants allow for difficult to produce compounds. Therefore, fully automated “chemical” process control along with real-time quality control are prerequisites to such concepts and thus should be based on “chemical” information. The advances of a fully automated NMR sensor were exploited, using a given pharmaceutical lithiation reaction as an example process within a modular pilot plant. A commercially available benchtop NMR spectrometer was integrated to the full requirements of an automated chemical production environment such as , e.g., explosion safety, field communication, and robust evaluation of sensor data. It was thereof used for direct loop advanced process control and real-time optimization of the process. NMR appeared as preeminent online analytical tool and allowed using a modular data analysis tool, which even served as reliable reference method for further PAT applications. In future, such fully integrated and intelligently interconnecting “smart” systems and processes can speed up the high-quality production of specialty chemicals and pharmaceuticals. T2 - Global PAT Meeting Bayer AG CY - Berlin, Germany DA - 12.11.2019 KW - Process Analytical Technology KW - Reaction Monitoring KW - Online NMR Spectroscopy KW - CONSENS PY - 2019 AN - OPUS4-49602 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Richter, Silke A1 - Roethke, A. A1 - Rienitz, O. A1 - Matschat, Ralf A1 - Schiel, D. A1 - Jaehrling, R. A1 - Goerlitz, V. A1 - Kipphardt, Heinrich T1 - SI-traceable monoelemental solutions on the highest level of accuracy: 25 years from the foundation of CCQM to recent advances in the development of measurement methods N2 - Within the Working Group on Inorganic Analysis (IAWG) of the Consultative Committee for Amount of Substance: Metrology in Chemistry and Biology (CCQM) international key comparisons and pilot studies related to inorganic analysis are carried to ensure consistency in this field at the highest level. Some of these comparisons deal directly with the preparation and characterization of monoelemental solutions or with topics, closely related. The importance of monoelemental solutions lies in the fact that almost every measurement in inorganic analysis relies on the comparison with either a reference material, or references in form of solutions, usually (mono)elemental solutions. All quantitative measurement approaches, e.g. isotope dilution or standard addition, need an accurate reference solution made from a well characterized reference material, prepared under full gravimetric control. These primary (monoelemental) solutions do not only serve as arbitrary references/calibration solutions, but they also link up measurement results to the International System of units (SI), this way establishing the so-called metrological traceability to a measurement unit of the SI. Without such solutions on the highest possible level of accuracy and with the smallest possible associated uncertainties (for e.g. element content and/or impurities), an analysis itself can never be as good as it could be with appropriate reference solutions. This article highlights select key comparisons and pilot studies dealing with monoelemental solution related topics within the IAWG from the foundation of CCQM – 25 years ago – up to latest achievements in the field of inorganic analysis. KW - Metrology KW - SI Traceability KW - CCQM PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-496080 DO - https://doi.org/10.1088/1681-7575/ab5636 SN - 0026-1394 SN - 1681-7575 SP - 1 EP - 23 PB - IOP CY - Bristol AN - OPUS4-49608 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Richter, Silke A1 - Pfeifer, Jens A1 - Dommaschk, M. A1 - Abad Andrade, Carlos Enrique A1 - Recknagel, Sebastian T1 - Bestimmung von halogen in Metallen mittels spektrometrischer Verfahren N2 - Die metallischen Verunreinigungen in Metallen lassen sich mittels hochauflösender Massenspektrometer relativ einfach ermitteln. Die Glimmentladungs-Massenspektrometrie (GD-MS) stellt hierfür eine schnelle Multielementmethode dar. Aufgrund ihrer höheren Anregungs- und Ionisationsenergien ist die Bestimmung von Nichtmetallen eine weit größere Herausforderung. Außerdem fehlt es an für die direkte Feststofftechnik notwendigen Kalibrierstandards z.B. in Form zertifizierter Referenzmaterialien. Für die quantitative Bestimmung von Verunreinigungen wurden mit Standards dotierte Pulverpresslinge und dotierte, gesinterte Materialien auf ihre Eignung als Kalibrierstandards für die GD-MS untersucht. Dabei kamen unterschiedliche Plasmabedingungen (gepulster/ kontinuierlicher Betrieb; verschiedene Plasmagase) zum Einsatz. Ein Überblick über analytische Kenngrößen und Grenzen der verwendeten Kalibrierstrategien wird gegeben. Zur Validierung des Verfahrens wurde die hochauflösende Continuum Source Absorptionsspektrometrie (HR-CS-MAAS) verwendet. Die analytische Nutzung der Molekül-absorptionsspektrometrie zur Bestimmung von Halogenen basiert auf der Bildung insitu-generierter zweiatomiger Moleküle (AlCl, GaF). Die entstehenden Molekülspektren werden im Echelle-Spektrometer aufgespalten und mittels CCD-Array detektiert, was eine sehr empfindliche Messung und präzise Quantifizierung ermöglicht. T2 - CANAS 2019 CY - Freiberg, Germany DA - 23.09.2019 KW - Halogene PY - 2019 AN - OPUS4-49610 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Traub, Heike A1 - Drescher, D. A1 - Büchner, T. A1 - Müller, L. A1 - Wanka, Antje A1 - Hösl, S. A1 - Ascher, Lena A1 - Cruz-Alonso, M. A1 - Pisonero, J. A1 - Kneipp, J. A1 - Jakubowski, Norbert T1 - Imaging of biological samples by LA-ICP-MS N2 - In recent years, elemental imaging of biological samples like tissue thin sections using laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS) is gaining more and more importance. Improvements concerning spatial resolution as well as signal-to-background ratio due to low-dispersion sample chambers make LA-ICP-MS also interesting for single cell analysis. To evaluate the interaction of nanoparticles (NPs) with cells LA-ICP-MS was applied for the imaging of individual cells. Our findings show, that NP aggregates can be localized within cellular compartments. The uptake efficiency depends strongly on the physico-chemical properties of the nanostructures (size, chemical composition, surface modification), as well as on the incubation conditions (concentration, time). Moreover, LA-ICP-MS is increasingly becoming an important complementary technique in bioanalysis by using element-tagging strategies to determine biomolecules indirectly. Based on the specific binding between antibodies and their corresponding antigens, proteins and peptides can be detected in tissue or cells using tagged antibodies. As artificial tags metal chelates loaded with lanthanides, polymer-based elemental tags or metal-containing nanoparticles can be used. Thereby LA-ICP-MS is a sensitive detection tool for multiplexed immuno-histochemistry of tissue and cell samples. Our results demonstrate the potential of LA-ICP-MS to investigate the distribution of naturally occurring elements, administered agents as well as biomolecules by using metal-tagged antibodies. T2 - Workshop on tandem LIBS/LA-ICP-MS 2019 CY - Berlin, Germany DA - 18.11.2019 KW - Laser ablation KW - ICP-MS KW - Nanoparticles KW - Imaging PY - 2019 AN - OPUS4-49704 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -