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近红外光谱技术简述
发布时间:2007-09-13    来源:COEMA   阅读次数:673 分享到:

近红外区域按ASTM定义是指波长在780-2526nm范围的电磁波,是人类最早发现的非可见光区域。

近红外光谱技术作为一种分析手段是从上世纪50年代开始的,并在80年代以后的10 多年里迅速发展起来。

在近红外光谱区产生吸收的官能团主要是含氢(原子)基团,包括:C-H(碳氢键)、O-H(羟基)、S-H(巯基)、N-H(氨基)等。而有机化合物就是由C、H、O、N、S、P等元素组成的,分子中包含了上述4种氢键的一种或多种。这是近红外光谱分析技术能够用来分析有机化合物的基础。

近红外光谱分析技术是一种二级分析方法,其分析过程流程是:第一步,筛选校正集样品,要求样品对需要检测的指标具有很好的代表性,然后采用常规实验室方法测试需要检测指标的数据,获取参照数据;第二步,用近红外光谱仪扫描校正集样品,获取其近红外光谱数据;第三步,用化学计量学软件关联样品的光谱数据和参照数据,通过一定的数学计算方法计算出关联模型;第四步,用近红外光谱仪对未知样品进行扫描,获取光谱数据;第五步,调用模型对测得的光谱进行预测。

近红外光谱分析技术方法由两个要素组成,一是准确、稳定地测定物质(样品)的吸收或漫反射光谱图的硬件技术(仪器本身),这一硬件技术的主要要求是必须保持长时间的稳定性;另一个是利用化学计量学及多元校正方法计算测定结果的软件技术。
硬件技术中影响长时间稳定性的关键因素是仪器的“分光系统”。现在可利用的分光技术有“滤光片”、“扫描光栅”、“傅立叶变换”、“二极管阵列”和“声光可调滤光器”5种。其中声光可调滤光器技术是90年代才出现的新技术,被业内专家称为“近红外光谱仪最突出的进展”。该技术的全固态设计,使得采用这一技术的光谱仪能够适应各种检测环境。


近红外光谱分析技术能否应用在某个具体的指标上,这需要针对该指标进行具体分析:比如要检测某种成分的含量,则需要看看该物质(或与该物质相关的物质)在近红外区域是否有吸收,如果没有吸收,则不能够检测;有吸收,则在理论上可以检测。而实际上的可应用性,还要看含量的大小,含量>1%时,检测精度较高;含量<1%时,检测精度差一些;如果含量在PPM(百万分之一)极,理论上已经很难检测。

从化学分析的发展趋势来看,目前已经从传统的实验室分析发展到过程分析。过程分析的发展过程可分为5个阶段:离线分析(取样然后送回实验室测定)、现场分析(仪器在检测现场附件,取出样品立即测定)、侧线在线分析(从装置上通过侧线把样品引出,再通过自动取样系统把样品引入仪器进行测量)、定位实时在线分析(将适当的传感器或测样探头直接插入测样点测量所需要的组成或性质数据)和非接触分析(仪器和样品不接触,间接获取样品的光谱信息)。

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