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近红外光谱分析技术 分析化学领域的 巨人 报告人 何永刚 近红外光 近红外光 NearInfrared NIR 是介于可见光 VIS 和中红外光 MIR 之间的电磁波 ASTM定义的近红外光谱区的波长范围为780 2526nm 习惯上又将近红外区分为近红外短波 780 1100nm 和近红外长波 1100 2526nm 两个区域 近红外光谱分析原理 近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的 记录的主要是含氢基团X H X C N O 振动的倍频和合频吸收 不同基团 如甲基 亚甲基 苯环等 或同一基团在不同化学环境中的近红外吸收波长与强度都有明显差别 NIR光谱具有丰富的结构和组成信息 非常适合用于碳氢有机物质的组成与性质的测量 透射光谱法 反射光谱法 近红外光谱的常规分析方法 定性分析 定量分析 近红外光谱分析技术 按分光系统分类 固定波长滤光片型 光栅色散型 快速傅立叶变换型 声光可调滤光器 阵列检测型 近红外光谱分析仪器 食品酒制品 饮料 调味品 乳制品 食用油 烘焙食品 肉类等成分鉴别 产地鉴别 真伪鉴别 农牧谷类作物 烟草 咖啡 水果 蔬菜 茶叶等成分鉴别 成熟度 品质分级 品种鉴定 产地鉴别 真伪鉴别 石油炼制原油 天然气 汽油等成分鉴别 重整 近红外光谱技术的应用 优点 1 快速 通常30秒内就可给出分析结果 可进行在线分析 2 制样简单 3 信息量大 可同时测定多组分 4 经定标建模后 无须用其他常规化学分析手段 不使用有毒有机试剂 无污染 5 非破坏性分析 可实现产品的无损质量检测 6 可使用光纤 从而可实现远程分析检测 缺点 1 建立模型需要大量有代表性且化学值已知的样品 2 模型需要不断的维护改进 3 近红外测定精度与参比分析精度直接相关 在参比方法精度不够的情况下 无法得到满意结果 近红外光谱分析技术的优缺点 谢谢观看 近红外光谱谱区示意图 分子的不同振动形式 对称伸缩振动 非对称伸缩振动 摇摆振动 摇摆振动 弯曲振动 剪切振动 不同化合物基团在近红外区的吸收谱带 透射光谱法 透射光谱法就是把待测样品置于作用光与检测器之间 检测器所检测到的分析光是作用光通过样品体与样品分子相互作用后的光 若样品是透明的真溶液 则分析光在样品中经过的路程一定 透射光的强度与样品组分浓度由比耳定律决定 反射光谱法 反射光谱分析时 检测器与光源置于待测样品的同一侧 检测器检测到的分析光是光源发出的作用光投射到物体后 以各种方式反射回来的光 物体对光的反射分为规则反射光 镜面反射 与漫反射 规则反射光指在物体表面按入射角等于反射角的反射定律发生的反射 漫反射是光投向漫反射体 颗粒或粉末 后 在物体表面或内部发生的方向不定的反射 定性分析 近红外光谱定性分析利用模式识别与聚类的一些算法 主要用于鉴定 在模式识别运算时需要有一组用于计算机 学习 的样品集 通过计算机运算 得出学习样品在数学空间的范围 对未知样品运算后 若也在此范围内 则该样品属于学习样品集类型 反之则否定 聚类运算时不需学习样品集 它通过待分析样品的光谱特征 根据光谱近似程度进行分类 定量分析 近红外光谱分析与其它吸收光谱按照比耳定律作定量分析类似 作常规光谱定量分析时 需要建立光谱参数与样品含量间的关系 标准曲线 但对复杂样品作近红外光谱定量分析时 为了解决近红外谱区重叠与谱图测定不稳定的问题 必须充分应用全光谱的信息 近红外光谱定量分析的流程与步骤 傅立叶近红外分析仪器 德国布鲁克公司在2001年推出的真正非接触式在线傅立叶近红外分析仪器 MATRIX E