近红外的光谱分析技术.pdf

第24 卷, 第 3 期 光　谱　实　验　室 Vol . 2 4 , No . 3 2 0 0 7 年 5 月 Chinese Journal of Sp ectroscop y L aboratory May , 2 0 0 7 近红外光谱分析技术 ¹ a, b a a b 张卉 　宋妍　冷 静　蒋庄德 a( 中国科学院香港中文大学深圳先进集成技术研究所　中国科学院深圳先进技术研究院　广东省深圳市　518067) b( 西安交通大学　西安市　710049) 　介绍了近红外光谱分析技术的工作原理, 阐述了其数学模型的建立及分析过程, 总结了现有 常用的化学计量学方法及各自的优点, 最后简单的概括了近红外光谱分析技术的应用, 尤其是在制 方面 的应用。 近红外光谱分析技术, 光谱建模, 化学计量学。 : O657. 33: A : 1004-8138( 2007) 03-0388-08 1　概述 近红外光是介于可见光( ) 和中红外光( 或 ) 之间的电磁波, 是人类最早发现的非可 VIS M IR IR 见光区域。美国材料检测协会( ASTM) 将近红外光谱区定义为波长780—2526nm 的光谱区( 波数 为 12820—3959cm- 1) , 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 [ 1] ( 1100—2526nm) 两个区域 。 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。测量信号的数字化和分析过程的绿色化又使该技术具有典型的时代特征。 近红外谱区的信息主要是分子内部原子间振动的倍频与合频的信息, 几乎包括有机物中所有 含氢基团( 如C—H、O—H、N—H 和C= O 等) 的信息, 信息量极为丰富。这是近红外光谱分析技术 能够用来分析有机化合物的基础。由于倍频和合频跃迁几率低, 而有机物质在NIR 光谱区为倍频 与合频吸收, 所以消光系数弱, 谱带重叠严重。因此从近红外光谱中提取有用信息属于弱信息和多 元信息, 需要充分利用现有的光机技术、电子技术和计算机技术进行处理。计算机技术主要包括光 谱数据处理和数据关联技术。化学计量学的发展是多组分分析中多元信息处理理论和技术日益成 熟, 解决了近红外光谱区重叠的问题。通过关联技术可以实现近红近光谱的快速分析。在近红外光 谱的应用中我们所关心的是被测样品的组成或各种物化性质, 因此, 如何提取这些有用信息是近红 外光谱分析的技术核心。 现代近红外光谱分析是将光谱测量技术、计算机技术、化学计量学技术与基础测试技术的有机 结合, 是将近红外光谱所反应的样品集团, 组成或物态信息与用标准或认可的参比方法测得的组成 或性质数据采用化学计量学技术建立校正模型, 然而通过对未知样品光谱的测定和建立的校正模 型来快速预测其组成或性质的一种分析方法。 近红外光谱分析技术的工作原理可以简单的概括为: 如果样品组成相同, 则其光谱也相同, 反 ¹ 联系人, 电话: ( 0755) ( 0755) 手机: ( 0) E-mail: hui. zhan @ siat. ac. cn 作者简介: 张卉( 1983—) , 女, 西安市人, 硕士研究生, 现从事 物生产在线监控系统的研究。 收稿日期: 2006-11-10; 接受日期: 2007-01-26 第 3 期 张 卉等: 近红外光谱分析技术 389 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