现代近红外光谱(NIR)分析技术是近年来分析化学领域迅猛发展的高新分析技术,越来越引起国内外分析专家的注目,在分析化学领域被誉为分析“巨人”,它的出现可以说带来了又一次分析技术的革命。

1.NIR是什么

现代近红外光谱(NIR)分析技术是近年来分析化学领域迅猛发展的高新分析技术,属于分子振动光谱的倍频和主频吸收光谱。

 

是什么

(图片来源于互联网)

 

2.NIR工作原理

NIR工作原理,如果样品的组成相同,则其光谱也相同,反之亦然。如果我们建立了光谱与待测参数之间的对应关系(称为分析模型),那么,只要测得样品的光谱,通过光谱和上述对应关系,就能很快得到所需要的质量参数数据。分析方法包括校正和预测两个过程:


(1)在校正过程中,收集一定量有代表性的样品(一般需要80个样品以上),在测量其光谱图的同时,根据需要使用有关标准分析方法进行测量,得到样品的各种质量参数,称之为参考数据。通过化学计量学对光谱进行处理,并将其与参考数据关联,这样在光谱图和其参考数据之间建立起一一对应映射关系,通常称之为模型。虽然建立模型所使用的样本数目很有限,但通过化学计量学处理得到的模型应具有较强的代表性。对于建立模型所使用的校正方法视样品光谱与待分析的性质关系不同而异,常用的有多元线性回归,主成分回归,偏最小二乘,人工神经网络和拓扑方法等。显然,模型所适用的范围越宽越好,但是模型的范围大小与建立模型所使用的校正方法有关,与待测的性质数据有关,还与测量所要求达到的分析精度范围有关。实际应用中,建立模型都是通过化学计量学软件实现的,并且有严格的规范(如ASTM-6500标准)。


(2)在预测过程中,首先使用近红外光谱仪测定待测样品的光谱图,通过软件自动对模型库进行检索,选择正确模型计算待测质量参数。

 

3.NIR作用和用途

NIR与传统分析技术相比,近红外光谱分析技术具有诸多优点,它能在几分钟内,仅通过对被测样品完成一次近红外光谱的采集测量,即可完成其多项性能指标的测定(最多可达十余项指标)。光谱测量时不需要对分析样品进行前处理;分析过程中不消耗其它材料或破坏样品;分析重现性好、成本低。

 

1. 无前处理、无污染、方便快捷
近红外光线具有很强的穿透能力,在检测样品时,不需要进行任何前处理,可以穿透玻璃和塑料包装进行直接检测,也不需要任何化学试剂。和常规分析方法相比,既不会对环境造成污染,又可以节约大量的试剂费用。近红外仪器的测定时间短,几分钟甚至几秒钟就可以完成测试,并打印出结果。


2. 无破坏性
无破坏性是近红外技术一大优点,根据这一优点,近红外技术可以用于果蔬原料及成品的无损检测。在果品贮藏库中安装近红外装置,能够实现果蔬的自动检测,节省大量的人力和物力。


3. 在线检测
由于近红外技术能够及时快捷的对样品进行检测,在生产中,可以在生产流水线上配置近红外装置,对原料和成品及半成品进行连续再现检测,有利于及时地发现原料及产品品质的变化,便于及时调控,维持产品质量的稳定。光纤导管和光纤探头的开发应用使远距离检测成为现实。且远距离检测技术特别适用于污染严重、高压、高温等对人体和仪器有损害的环境应用,为近红外网络技术的发展奠定了基础。


4. 多组分同时检测
多组分同时测定,是近红外技术得以大力推广的主要原因。在同一模式下,可以同时测定多种组分,比如在测小麦的模式中,可以同时测定其蛋白质含量、水分含量、硬度、沉淀值、快速混合比等指标,这样大大简化了测定操作。不同的组分对测定结果都有一定的影响,因为在测定过程中,其它组分对近红外光线也有吸收。


5.测定速度快
近红外光谱的信息必须由计算机进行数据处理及统计分析一个样品取得光谱数据后可以立即得到定性或定量分析结果整个过程可以在不到2min内完成而且可以通过样品的一张光谱计算出样品的各种组成或性质数据。


6. 投资及操作费用低
近红外光谱仪的光学材料为一般的石英或玻璃仪器价格低操作空间小样品大多数不需要预处理投资及操作费用较低而且仪器的高度自动化降低了操作者的技能要求。