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近红外光谱(NIR)百科

近红外光谱(NIR)
简要介绍 近红外光谱技术(Near Infrared,NIR)是一种高效快速的现代分析技术,它综合运用了计算机技术、光谱技术和化学计量学等多个学科的最新研究成果,以其独特的优势在多个领域得到了日益广泛的应用。 近红外光是介于可见光(VIS)和中红外光(MIR)之间的电磁波,ASTM定义的近红外光谱区的波长范围为780~2526nm(12820~3959cm-1),习惯上又将近红外区划分为近红外短波(780~1100nm)和近红外长波(1100~2526nm)两个区域。 近红外光谱主要是由于...   详细内容>>

简要介绍


近红外光谱技术(Near Infrared,NIR)是一种高效快速的现代分析技术,它综合运用了计算机技术、光谱技术和化学计量学等多个学科的最新研究成果,以其独特的优势在多个领域得到了日益广泛的应用。
近红外光是介于可见光(VIS)和中红外光(MIR)之间的电磁波,ASTM定义的近红外光谱区的波长范围为780~2526nm(12820~3959cm-1),习惯上又将近红外区划分为近红外短波(780~1100nm)和近红外长波(1100~2526nm)两个区域。
近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的,记录的主要是含氢基团X-H(X=C、N、O)振动的倍频和合频吸收。不同基团(如甲基、亚甲基,苯环等)或同一基团在不同化学环境中的近红外吸收波长与强度都有明显差别,NIR光谱具有丰富的结构和组成信息,非常适合用于碳氢有机物质的组成与性质测量。
但在NIR区域,吸收强度弱,灵敏度相对较低,吸收带较宽且重叠严重。因此,依靠传统的建立工作曲线方法进行定量分析是十分困难的,化学计量学的发展为这一问题的解决奠定了数学基础。

原理介绍

 
近红外光谱分析是以物料的近红外吸收光谱为根基的主要用于定量分析技术,该技术在使用中一般不进行样品的预处理,也不采用加内标的方法。
其工作原理是,如果样品的组成相同,则其光谱也相同,反之亦然。如果我们建立了光谱与待测参数之间的对应关系(称为分析模型),那么,只要测得样品的光谱,通过光谱和上述对应关系,就能很快得到所需要的质量参数数据。
样品的近红外光谱包含了组成与结构的信息,而性质参数(如油品的相对密度、馏程和闪点等)也与其组成、结构相关。因此,在样品的近红外光谱和其性质参数间也必然存在着内在的联系。使用化学计量学这种数学方法对其两者进行关联,可确立这两者间的定量或定性关系,即校正模型。建立模型后,只要测量未知样品的近红外光谱,再通过软件自动对模型库进行检索,选择正确模型,根据校正模型和样品的近红外光谱就可以预测样品的性质参数。
近红外光谱分析技术构成:由近红外光谱仪器,化学计量学软件和各种校正模型等组成。近红外光谱仪器作用为提供被测样品的近红外光谱,作为分析的信息载体。化学计量学软件是用于关联光谱和性质的软件工具。而模型则是已经建立的定量或定性的工作曲线,反映样品光谱与性质之间的对应关系。

仪器技术特点

 
1、近红外光谱分析技术的优越性
(1)分析速度快
光谱的测量过程一般可在1~2min内完成,通过建立的定标模型可迅速测定出样品的化学成分或性质。
(2)分析效率高
通过一次光谱的测量和已建立的多个定标模型,可同时对样品的多种成分和性质进行测定。
(3)非破坏性分析技术
近红外光谱测量过程中不损伤样品,从外观到内部都不会对样品产生影响,鉴于这一点该技术在活体分析和医药临床领域正得到越来越多的应用。
(4)分析成本低、无污染
在样品分析过程中不消耗样品本身,不使用任何化学试剂,分析成本大副度降低,且对环境不造成任何污染,属于“绿色分析”技术。
(5)样品一般不需预处理,操作方便
由于近红外光较强的穿透能力和散射效应,根据样品物态和透光能力的强弱可选用透射和漫反射测谱方式。通过相应的载样器件可以直接测量液体、固体、半固体和胶状类等不同物态的样品。
(6)测试重现性好
由于光谱测量的稳定性,测试结果较少受人为因素的影响,与标准或参考方法相比,近红外光谱一般显示出更好的重现性。
(7)便于实现在线分析
由于近红外光谱在光纤中良好的传输特性,通过光纤可以使仪器远离采样现场,很适合于生产过程和恶劣、危险环境下的样品分析,实现在线分析和远程监控
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2017/5/28 21:05:53