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近红外光谱仪器简介

[导读]近红外光谱仪器的发展概况

    近红外区域按STM(American Society of TestingMaterials,美国材料检测协会)定义是指波长在780~2526nm范围内的电磁波,是人们最早发现的非可见光区域,距今已有近200 年的历史。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。

   最早的近红外光谱仪器是一台摄谱仪,所得的光谱只能做出某些化合物可以在近红外区吸收的判断,很难用于定量或定性分析。直到第二次世界大战结束时,近红外光谱仍未被人们所重视,因为在这一区域内谱带重叠严重,再加上样品中如有水分则会因为氢键的变化而使谱图不能稳定。近红外光谱的低吸收系数又使其对仪器的噪音要求十分苛刻。

   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 多年里发展最快、最引人注目的光谱分析技术,是光谱测量技术与化学计量学学科的有机结合,被誉为分析的巨人。近红外分析技术是依据被检测样品中某一化学成分对近红外光谱区的吸收特性而进行定量检测的一种方法,它记录的是分子中单个化学键基频振动的倍频和合频信息。近红外光谱技术是一种无损快速检测方法,能做定性分析和定量分析,适合在线实时检测,已在众多领域得到应用。由于环境监测、生物医学、科技农业、军事分析以及工业流程监控等领域的现代化发展,要求分析仪器小型化、轻量化,目前国外仪器的发展趋向于智能化、微型化、集成化、芯片化和系统工程化。

   我国对近红外光谱技术的研究及应用起步较晚,除一些专业分析工作人员以外,近红外光谱分析技术还鲜为人知。但1995 年以来已受到了多方面的关注,并在仪器的研制、软件开发、基础研究和应用等方面取得了较为可喜的成果。

   目前,实际应用于仪器的近红外光谱分析技术分为透射式和漫反射式两大类。透射式通过测量透射光谱,根据朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律来分析仪器测量得到的吸光度与光程及样品的浓度间的关系,透射式近红外光谱仪器一般用于测量均匀透明的溶液或固体样品。而非透明的固体或半固体样品一般采用漫反射方式来测量其光谱。漫反射光是从光源出来后进入样品内部经过多次反射、折射、衍射及吸收后返回样品表面的光,可分析光与样品内部分子发生的作用,负载了样品的结构和组成信息。


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