近紅外光譜分析技術(shù),分析化學(xué)領(lǐng)域 的“巨人”,報(bào)告人：石晟,近紅外光,近紅外光（Near Infrared，NIR）是介于可見光（VIS）和中紅外光（MIR）之間的電磁波，ASTM定義的近紅外光譜區(qū)的波長(zhǎng)范圍為7802526nm，習(xí)慣上又將近紅外區(qū)分為近紅外短波（7801100nm）和近紅外長(zhǎng)波（11002526nm）兩個(gè)區(qū)域。,近紅外光譜分析原理,近紅外光譜主要是由于分子振動(dòng)的非諧振性使分子振動(dòng)從基態(tài)向高能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的，記錄的主要是含氫基團(tuán)X-H（X=C、N、O）振動(dòng)的倍頻和合頻吸收。不同基團(tuán)（如甲基、亞甲基、苯環(huán)等）或同一基團(tuán)在不同化學(xué)環(huán)境中的近紅外吸收波長(zhǎng)與強(qiáng)度都有明顯差別，NIR光譜具有豐富的結(jié)構(gòu)和組成信息，非常適合用于碳?xì)溆袡C(jī)物質(zhì)的組成與性質(zhì)的測(cè)量。,透射光譜法,反射光譜法,近紅外光譜的常規(guī)分析方法,定性分析,定量分析,近紅外光譜分析技術(shù),按分光系統(tǒng)分類,固定波長(zhǎng)濾光片型,光柵色散型,快速傅立葉變換型,聲光可調(diào)濾光器,陣列檢測(cè)型,近紅外光譜分析儀器,食品 酒制品、飲料、調(diào)味品、乳制品、食用油、烘焙食品、肉類等 成分鑒別、產(chǎn)地鑒別、真?zhèn)舞b別,農(nóng)牧 谷類作物、煙草、咖啡、水果、蔬菜、茶葉等 成分鑒別、成熟度、品質(zhì)分級(jí)、品種鑒定、產(chǎn)地鑒別、真?zhèn)舞b別,石油煉制 原油、天然氣、汽油等 成分鑒別、重整,近紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用,優(yōu)點(diǎn)：（1）快速，通常30秒內(nèi)就可給出分析結(jié)果，可進(jìn)行在線分析； （2）制樣簡(jiǎn)單； （3）信息量大，可同時(shí)測(cè)定多組分； （4）經(jīng)定標(biāo)建模后，無(wú)須用其他常規(guī)化學(xué)分析手段，不使用有毒有機(jī) 試劑，無(wú)污染； （5）非破壞性分析，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的無(wú)損質(zhì)量檢測(cè)； （6）可使用光纖，從而可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程分析檢測(cè)。,缺點(diǎn)：（1）建立模型需要大量有代表性且化學(xué)值已知的樣品； （2）模型需要不斷的維護(hù)改進(jìn) ； （3）近紅外測(cè)定精度與參比分析精度直接相關(guān)，在參比方法精度不夠的情況下，無(wú)法得到滿意結(jié)果。,近紅外光譜分析技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),謝謝觀看,近紅外光譜譜區(qū)示意圖,分子的不同振動(dòng)形式,對(duì)稱伸縮振動(dòng)-非對(duì)稱伸縮振動(dòng)-搖擺振動(dòng)-搖擺振動(dòng)-彎曲振動(dòng)-剪切振動(dòng),不同化合物基團(tuán)在近紅外區(qū)的吸收譜帶,透射光譜法,透射光譜法就是把待測(cè)樣品置于作用光與檢測(cè)器之間，檢測(cè)器所檢測(cè)到的分析光是作用光通過(guò)樣品體與樣品分子相互作用后的光，若樣品是透明的真溶液，則分析光在樣品中經(jīng)過(guò)的路程一定，透射光的強(qiáng)度與樣品組分濃度由比耳定律決定。,反射光譜法,反射光譜分析時(shí)，檢測(cè)器與光源置于待測(cè)樣品的同一側(cè)，檢測(cè)器檢測(cè)到的分析光是光源發(fā)出的作用光投射到物體后，以各種方式反射回來(lái)的光。物體對(duì)光的反射分為規(guī)則反射光（鏡面反射）與漫反射。規(guī)則反射光指在物體表面按入射角等于反射角的反射定律發(fā)生的反射。漫反射是光投向漫反射體（顆粒或粉末）后，在物體表面或內(nèi)部發(fā)生的方向不定的反射。,定性分析,近紅外光譜定性分析利用模式識(shí)別與聚類的一些算法，主要用于鑒定。在模式識(shí)別運(yùn)算時(shí)需要有一組用于計(jì)算機(jī)“學(xué)習(xí)”的樣品集，通過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)算，得出學(xué)習(xí)樣品在數(shù)學(xué)空間的范圍，對(duì)未知樣品運(yùn)算后，若也在此范圍內(nèi)，則該樣品屬于學(xué)習(xí)樣品集類型，反之則否定。聚類運(yùn)算時(shí)不需學(xué)習(xí)樣品集，它通過(guò)待分析樣品的光譜特征，根據(jù)光譜近似程度進(jìn)行分類。,定量分析,近紅外光譜分析與其它吸收光譜按照比耳定律作定量分析類似。作常規(guī)光譜定量分析時(shí)，需要建立光譜參數(shù)與樣品含量間的關(guān)系（標(biāo)準(zhǔn)曲線）。但對(duì)復(fù)雜樣品作近紅外光譜定量分析時(shí)，為了解決近紅外譜區(qū)重疊與譜圖測(cè)定不穩(wěn)定的問題，必須充分應(yīng)用全光譜的信息