近红外光谱技术在化学分析方面的应用进展_许琼.pdfVIP

生物及医药 中国高新技术企业 近红外光谱技术在化学分析方面的应用进展 许琼 马国欣 (华南理工大学电子与信息学院) 【摘要】 简要介绍了现代近红外光谱的发展过程、技术特点及其研究现状,综述了近红外光谱分 析技术在石油化工、农业、制药工业等领域中的应用现状,并展望了近红外光谱分析技术的发展方 向和应用前景。 【关键词】近红外光谱 技术特点 化学分析 应用 1引言 光谱测量方便,可通过相应的测样器件可以直接测量液体、固 近红外光谱按 ASTM 定义,是指物质在波长 780nm~ 体、半固体和胶状类等不同物态的样品。六是便于实现在线分 (波数 -1 -1)之间的吸收光谱,这个范 析。由于近红外光谱在光纤中良好的传输特性,通过光纤可以 2526nm 12820cm ~3959cm 围的电磁波是人们认识最早的非可见光区域。根据经典力学 使仪器远离采样现场,将测量的光谱信号实时地传输给仪器, 理论和量子力学理论,化合物的近红外光谱产生取决于化学 调用建立的校正模型计算后可直接显示出生产装置中样品的 键振动的非谐性。由于含氢基团的非谐性常数最大,它们在 组成或性质结果 ;七是典型的无损分析技术。光谱测量过程中 近红外光谱中占主导地位。一般有机物在近红外光谱吸收主 不消耗样品,从外观到内在都不会对样品产生影响。鉴于这一 要是含氢基团( , , , , )等倍频和合频吸收。另 特点,该技术在活体分析和医药领域正得到越来越多的应 OH CH NH SH PH 外,有机物的一些主要结构和组成都可以在他们的近红外光 用。 谱中找到信号,而且谱图稳定,获取光谱容易,所 以近红外光 近红外光谱也存在着一定的不足和局限性 。首先,近 [3] 谱分析非常适用分析有机样品。加之光谱仪器,特别是测量 红外光区常常是多个振动谱带藏于一个宽峰或者重叠峰下 附件技术的发展,近红外光谱仪已经能够非常方便和快速地 面,这就使得大多数近红外光谱有着不同于中红外光谱的信 测量固体样品,液体样品,均匀的和非均匀的样品,低温或高 息特征。要精确近红外光谱带的归属是很困难的,因为每个近 温下的样品,强酸和强碱等样品的光谱。因此,近红外光谱分 红外光谱带可能是若干个不同基频的倍频和合频带的组合, 析技术被广泛用于化学分析中。 没有锐峰和基线分离的谱峰,大量的是重叠谱峰和肩峰 ;其 2近红外光谱技术的发展过程 次,影响近红外谱带位置变化的因素也很多,如氢键、溶液稀 近红外光谱 的应用可追溯到 年,在其后 的 年 释和温度升高,都可使谱带发生移动 ;此外,近红外快速检测 1939 20 间,由于缺乏仪器基础,实际应用非常有限,直到上世纪 年 技术作为一种间接测量技术,其测定的准确度依赖于标准方 60 代美国Norris博士提出相对 NIR分析技术,即物质的含量与 法提供的数据以及化学计量学建立起来的数学模型。标准方 近红外区内多个不 同的波长点吸收峰呈线性关系,并利用 法测定数据的准确性,数学模型应用的校正样品集是否足够 NIR满反射技术测定了农副产品中的水分、蛋 白、脂肪等,才 的代表性以及算法的合理性等,直接决定了这项技术的精