近紅外光譜儀是什么？

近紅外光譜儀是一種分析儀器，它通過分析近紅外光照射物體所獲得的吸收光譜和透射光譜來進(jìn)行分析。

近紅外輻射的吸收率遠(yuǎn)低于中紅外和遠(yuǎn)紅外輻射，因此無需切片等預(yù)處理即可進(jìn)行無損檢測。它可以快速測量水分含量和成分，廣泛應(yīng)用于化學(xué)和食品等領(lǐng)域。

近紅外光譜設(shè)備的應(yīng)用

近紅外光譜儀無需預(yù)處理即可進(jìn)行無損檢測。它廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，用于分析材料的含水量和成分。其主要應(yīng)用實(shí)例如下。

• 研究與開發(fā)：材料結(jié)構(gòu)分析和化學(xué)反應(yīng)監(jiān)測。

• 食品：分析食品成分，如水分、脂肪和蛋白質(zhì)，并進(jìn)行質(zhì)量控制。

• 藥品和化學(xué)品（聚合物等）：原材料驗(yàn)證和產(chǎn)品均勻性評價。

• 農(nóng)業(yè)：作物組成分析

近紅外光譜儀是一種用于測量、原材料驗(yàn)收測試以及各種制造環(huán)境中的質(zhì)量控制的有用儀器。

近紅外光譜儀原理

1. 近紅外光譜

近紅外光（NIR）是指波長約為 800–2,500 nm（波數(shù) 12,500–4,000 cm?1 ）的光。該波段恰好位于可見光波段和中紅外光波段之間。

紅外光譜和近紅外光譜是分析分子振動引起的紅外吸收的光譜技術(shù)。由于分子內(nèi)原子間的化學(xué)鍵會根據(jù)鍵的類型表現(xiàn)出不同的伸縮振動，因此可以通過檢測吸收的紅外輻射的波數(shù)來確定官能團(tuán)的類型。

分子通過吸收紅外光從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，存在三種可能的過渡態(tài)：

• 基頻：從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的轉(zhuǎn)變，其中一個量子數(shù)為 1。

• 諧波：基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間的躍遷，其中只有一個量子數(shù)大于或等于 2。

• 耦合音：基態(tài)與兩個或多個量子數(shù)大于等于 1 的激發(fā)態(tài)之間的躍遷。

近紅外光譜主要研究諧波和合成音。由于眾多諧波和合成音相互疊加，導(dǎo)致譜帶歸屬困難，因此分析通常采用群頻率的概念。

2. 近紅外光譜儀的特點(diǎn)

近紅外光譜儀的優(yōu)點(diǎn)是不需要樣品預(yù)處理，可以測量樣品的自然狀態(tài)。

該檢測器測量由于樣品吸收（或反射）而導(dǎo)致入射紅外輻射強(qiáng)度降低的程度。所得紅外光譜（紅外吸收光譜）以入射紅外輻射的波數(shù)（單位：cm?1 ，讀作：Kaiser）為橫坐標(biāo)，透射率%T為縱坐標(biāo)繪制而成。

在定量分析中，校準(zhǔn)曲線是利用統(tǒng)計方法建立的。主成分回歸分析和偏最小二乘回歸是常用的定量模型，用于建立校準(zhǔn)曲線。

近紅外光譜儀的類型

近紅外光譜儀包括色散型和傅里葉變換近紅外光譜儀（FT-NIR）。通常，傅里葉變換型更為常用。

1. 去中心化

在色散近紅外光譜系統(tǒng)中，光譜儀中使用衍射光柵來分散穿過樣品后的光線，然后由探測器依次檢測每個波長。

2. 傅里葉變換型（FT-NIR）

在傅里葉變換型近紅外光譜（FT-NIR）中，使用干涉儀產(chǎn)生干涉波，然后將干涉波照射到樣品上。該方法以非色散方式同時檢測所有波長，然后在計算機(jī)上進(jìn)行傅里葉變換以計算每個波長分量。