近紅外光譜儀是一種快速、高效、適合過程在線分析的有利工具，近紅外光譜儀從分光系統(tǒng)可分為固定波長(zhǎng)濾光片、光柵色散、快速傅立葉變換、聲光可調(diào)濾光器和陣列檢測(cè)五種類型。

近紅外光譜儀的分析原理

近紅外光譜主要是由于分子振動(dòng)的非諧振性使分子振動(dòng)從基態(tài)向高能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的，記錄的主要是含氫基團(tuán)X-H(X=C、N、O)振動(dòng)的倍頻和合頻吸收。不同團(tuán)(如甲基、亞甲基，苯環(huán)等)或同一基團(tuán)在不同化學(xué)環(huán)境中的近紅外吸收波長(zhǎng)與強(qiáng)度都有明顯差別。

近紅外光譜儀光譜具有豐富的結(jié)構(gòu)和組成信息，非常適合用于碳?xì)溆袡C(jī)物質(zhì)的組成與性質(zhì)測(cè)量。但在近紅外光譜區(qū)域，吸收強(qiáng)度弱，靈敏度相對(duì)較低，吸收帶較寬且重疊嚴(yán)重。因此，依靠傳統(tǒng)的建立工作曲線方法進(jìn)行定量分析是十分困難的，化學(xué)計(jì)量學(xué)的發(fā)展為這一問題的解決奠定了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。

近紅外光譜儀工作原理是：如果樣品的組成相同，則其光譜也相同，反之亦然。如果我們建立了光譜與待測(cè)參數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系(稱為分析模型)，那么，只要測(cè)得樣品的光譜，通過光譜和上述對(duì)應(yīng)關(guān)系，就能很快得到所需要的質(zhì)量參數(shù)數(shù)據(jù)。

近紅外光譜儀的分析方法

近紅外光譜儀分析測(cè)量的過程是系統(tǒng)地解決近紅外光譜測(cè)定各種難點(diǎn)、完成分析的過程。近紅外光譜儀定量分析流程分為兩個(gè)步驟：建立數(shù)學(xué)模型并檢驗(yàn)、優(yōu)化模型的穩(wěn)定性;利用未知樣品近紅外光譜，預(yù)測(cè)未知樣品中有關(guān)組分的含量或性質(zhì)。

1、模型

近紅外光譜儀是一種通過模型來識(shí)別、定量的間接分析儀器。模型的好壞直接影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。建模首先采集已知樣品的近紅外光譜圖，再通過化學(xué)計(jì)量學(xué)對(duì)光譜進(jìn)行處理，并將其不不同性質(zhì)參數(shù)的參考數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，這樣在光譜圖和其參考數(shù)據(jù)之間便建立起了一一對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系，這種一一對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系就稱作模型。

2、模型的建立

近紅外光譜儀模型的建立并不是簡(jiǎn)單的把光譜和樣品的性質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)綁定起來，而是要進(jìn)行一系列的光譜數(shù)據(jù)處理分析，也就是使用我們所說的“光學(xué)分析化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件”，由它來完成建模的過程。

模型的建立步驟：

①收集樣品

建立校正模型的訓(xùn)練集樣品應(yīng)能涵蓋以后要分析樣品的范圍。在所測(cè)的濃度或性質(zhì)范圍內(nèi)，最好均勻分布。這樣以后不論是測(cè)量高濃度的或是低濃度的都可以達(dá)到同樣精度的結(jié)果。樣品的覆蓋范圍的大小要根據(jù)實(shí)際需要。范圍越大，適用面就越寬，分析精度就可能變差;范圍越小，分析結(jié)果的精度就相對(duì)較高，但適用面會(huì)變窄。

②測(cè)定樣品物化性質(zhì)

對(duì)于合成樣品來說，要得到樣品性質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)是很方便的。但對(duì)于復(fù)雜的天然產(chǎn)品，則必須用權(quán)威的、國(guó)家觃定的標(biāo)準(zhǔn)分析方法來得到準(zhǔn)確的性質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)。

③測(cè)量光譜

光譜采集的好壞不但取決于近紅外光譜儀的可靠性，而且還會(huì)受周圍環(huán)境的影響，溫度變化、濕度的變化、是否有雜質(zhì)、是否有氣泡。好的近紅外光譜儀都會(huì)有精確的控溫功能。另外要考慮物質(zhì)在檢測(cè)之前是否要經(jīng)過預(yù)處理。

④光譜的預(yù)處理

為了解決各種因素如隨機(jī)噪音、信號(hào)本底、光散射等對(duì)光譜的干擾，從光譜中充分提取樣品信息，光譜分析化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件提供了各種處理方式，如光譜的扣減、微分、歸一化處理、多元散射校正等功能，可以消除或把干擾減到最小。

對(duì)整個(gè)全譜計(jì)算時(shí)，一方面計(jì)算的工作量比較大，影響檢測(cè)速度，另一方面，在有些光譜區(qū)域樣品光譜信息很弱，不樣品組成或性質(zhì)間缺乏相關(guān)關(guān)系，為了選取最有效的光譜區(qū)域，需要將性質(zhì)數(shù)據(jù)同光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，求出相關(guān)系數(shù)，選取相關(guān)系數(shù)高的有效光譜區(qū)域參不計(jì)算。

⑤建立模型

由于近紅外光譜儀中各組分的譜帶重疊嚴(yán)重，用單波長(zhǎng)數(shù)據(jù)建立的校準(zhǔn)曲線必將產(chǎn)生較大誤差，因此必須利用多波長(zhǎng)甚至全譜數(shù)據(jù)建立校正模型。最常見的多元校正方法多元線性回歸、主成分回歸、偏最小二乘法?，F(xiàn)主要采用偏最小二乘法。

⑥評(píng)價(jià)模型

通過對(duì)驗(yàn)證樣品的檢測(cè)結(jié)果不已知的參數(shù)數(shù)據(jù)比較運(yùn)算，用殘差、相關(guān)系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)偏差等指標(biāo)來評(píng)價(jià)模型的好壞。

⑦模型的維護(hù)

近紅外光譜儀在日常檢測(cè)過程中，會(huì)遇到模型無法識(shí)別的樣品，這說明不在模型范圍內(nèi)，如果有必要，需要把該樣品補(bǔ)充到模型中去，不斷的維護(hù)、完善模型。

2019-03-28 13:59:20 432次 http://www.yiqi.com/daogou/detail_2938.html 熱門標(biāo)簽：
近紅外光譜儀可分為固定波長(zhǎng)濾光片、光柵色散、快速傅立葉變換和聲光可調(diào)濾光器(AOTF)四種類型。光柵色散型根據(jù)使用檢測(cè)器的不同又分為掃描式和固定光路式兩種。

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近紅外光譜儀具有較簡(jiǎn)單、分析速度快、非破壞性和樣品制備量小、幾乎適合各類樣品(液體、粘稠體、涂層、粉末和固體)分析、多組分多通道同時(shí)測(cè)定等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于包括農(nóng)牧、食品、化工、石化、制藥、煙草等在內(nèi)的許多領(lǐng)域。

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在線近紅外光譜儀具有分析速度快，同時(shí)測(cè)量多種質(zhì)量參數(shù)，分析精密度高和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛地用于石化、制藥、糧食、食品等工業(yè)領(lǐng)域，產(chǎn)生了顯著社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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近紅外光譜儀具有速度快、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)、制藥等行業(yè)得到了大量應(yīng)用，其中一些應(yīng)用需要將儀器攜帶到分散的分析現(xiàn)場(chǎng)使用，為滿足這一需求，很多體積小、便于移動(dòng)的便攜式近紅外光譜儀被研制出來。

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近紅外光譜儀作為測(cè)量不同材料的能量或者透射內(nèi)容的主要設(shè)備，自問世以來就備受重視，尤其近些年來其的生產(chǎn)技術(shù)能力的不斷提升，促使近紅外光譜儀的綜合功效也有了大幅的提升，應(yīng)用范圍也有了進(jìn)一步的擴(kuò)展。

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