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近紅外光譜工作原理
文章來源:handler 時間:2017-10-20 02-00-23

  近紅外光譜主要是由于分子振動的非諧振性使分子振動從基態向高能級躍遷時產生的 。近紅外光譜記錄的是分子中單個化學鍵的基頻振動的倍頻和合頻信息 ,它常常受含氫基團 X —H 的倍頻和合頻的重疊主導 ,所以在近紅外光譜范圍內 ,測量的主要是含氫基團 X —H 振動的倍頻和合頻吸收。獲得近紅外光譜主要應用兩種技術 :透射光譜技術和反射光譜技術。透射光譜(波長一般在 700~1100nm 范圍內) 是指將待測樣品置于光源與檢測器之間 ,檢測器所檢測的光是透射光或與樣品分子相互作用后的光 。若樣品是混濁的 ,樣品中有能對光產生散射的顆粒物質 ,光在樣品中經過的路程是不確定的 ,透射光強度與樣品濃度之間的關系不符合 Beer 定律。對這種樣品應使用漫透射分析法。反射光譜  是指將檢測器和光源置于樣品的同一側 ,檢測器所檢測的是樣品以各種方式反射回來的光。物體對光的反射又分為規則反射(鏡面反射) 與漫反射。規則反射指光在物體表面按入射角等于反射角的反射定律發生的反射 ;漫反射是光投射到物體后 ,在物體表面或內部發生方向不確定的反射。應用漫反射光進行的分析稱為漫反射光譜法。此外 ,還有把透射分析和漫反射分析結合在一起的綜合漫反射分析法和衰減全反射分析法等。

  由于倍頻和合頻躍遷幾率低 ,而有機物質在 NIR 光譜區為倍頻與合頻吸收 ,所以消光系數弱 ,譜帶重疊嚴重。因此從近紅外光譜中提取有用信息屬于弱信息和多元信息 ,需要充分利用現有的光機技術、電子技術和計算機技術進行處理。計算機技術主要包括光譜數據處理和數據關聯技術。光譜數據處理是消除儀器因素 ,環境因素  和樣品物態等對光譜的影響。常采用的方法有平滑、微分、基線漂移扣減、多元散射校正 和有限脈沖響應濾波等 ,也可以用小波變換來進行部分處理。數據關聯技術主要是化學計量學方法。化學計量學的發展使多組分分析中多元信息處理理論和技術日益成熟 ,解決了近紅外光譜區重疊的問題。

      通過關聯技術可以實現近紅外光譜的快速分析。在近紅外光譜的應用中我們所關心的是被測樣品的組成或各種物化性質 ,因此 ,如何提取這些有用信息是近紅外光譜分析的技術核心。現在的許多研究與應用表明 ,利用化學計量學方法進行近紅外光譜分析是非常有效的。化學計量學理論在近紅外光譜儀器中的應用對儀器的實用化是非常關鍵的。

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