近紅外光譜儀的原理

lai萊恩儀表

近紅外光譜儀的原理主要基于物質(zhì)對近紅外光的吸收特性，以下是其原理的詳細(xì)解釋：

1.分子振動與能級躍遷

-近紅外光譜主要是由于分子振動的非諧振性使分子振動從基態(tài)向高能級躍遷時產(chǎn)生的。分子中的化學(xué)鍵（如C-H、O-H和N-H鍵等）在受到特定波長的近紅外光照射時，會吸收光子的能量，導(dǎo)致分子振動能級的躍遷。不同化學(xué)鍵或官能團(tuán)具有不同的振動頻率，因此會吸收特定波長的近紅外光，產(chǎn)生相應(yīng)的吸收峰。

2.測量方式

-透射模式：適用于清澈、透明的均勻液體樣品。光源發(fā)出的近紅外光透過樣品，部分光被樣品吸收，剩余的光被探測器檢測到。根據(jù)朗伯比爾定律，吸光度與光程及樣品濃度呈正比關(guān)系，通過測量吸光度可以計算出樣品中待測成分的濃度。

-漫反射模式：可用于粉、塊、片、絲等固體樣品，以及膏、糊等半固體樣品的測量。近紅外光照射到樣品上時，會發(fā)生漫反射和吸收現(xiàn)象。雖然漫反射光譜不符合朗伯比爾定律，但經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，漫反射的吸光度與濃度在一定條件下具有線性關(guān)系，因此可通過建立校正模型來定量分析樣品的成分。

-漫透射模式：常用于藥片、濾紙狀樣品、薄層狀樣品的近紅外光譜測量。入射光照射不太厚的固體樣品時，光在樣品內(nèi)部進(jìn)行透射和漫反射，最后透過樣品在光譜儀上記錄光譜，其光譜吸光度與組分濃度為線性關(guān)系。

-透反射模式：是在樣品溶液后方放置一塊反光鏡，入射光通過樣品后經(jīng)反射鏡反射后再次進(jìn)入樣品溶液，在入射光相同一側(cè)測定透反射光譜。該模式下光通過樣品二次，光程是普通透射光譜光程的二倍，其吸光度與濃度也為線性關(guān)系。

3.光譜數(shù)據(jù)處理與分析

-預(yù)處理：由于樣品的狀態(tài)、測量條件等因素可能會對光譜數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，因此需要對原始光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，以消除噪聲、背景干擾等不利因素。常用的預(yù)處理方法包括平滑、基線校正、歸一化等。

-定性分析：通過比較樣品的近紅外光譜與已知物質(zhì)的光譜，可以確定樣品中是否含有某種特定的化學(xué)成分或官能團(tuán)。例如，如果一個樣品的近紅外光譜在某個特定的波長處有明顯的吸收峰，且該吸收峰與某種已知物質(zhì)的特征吸收峰相匹配，那么就可以初步判斷該樣品中含有這種已知物質(zhì)。

-定量分析：利用化學(xué)計量學(xué)方法，如多元線性回歸、主成分分析、偏最小二乘回歸等，建立光譜數(shù)據(jù)與樣品中待測成分含量之間的定量關(guān)系模型。首先需要收集一定量有代表性的已知成分含量的樣品作為訓(xùn)練集，測量其近紅外光譜圖，并使用標(biāo)準(zhǔn)分析方法測定其參考數(shù)據(jù)。然后通過化學(xué)計量學(xué)方法對光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將其與參考數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，建立校正模型。在實際分析時，將待測樣品的光譜圖代入校正模型中，即可計算出樣品中待測成分的含量。

綜上所述，近紅外光譜儀憑借其獨特的原理，在多個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，近紅外光譜儀將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，為人們的生產(chǎn)生活帶來更多便利。

狐貍未成精

這個觀點很有創(chuàng)意，我喜歡。

牙壓啞呀

內(nèi)容詳實，條理清晰，值得細(xì)細(xì)品味。

星星眼

我想補(bǔ)充一些額外的信息，希望對大家有幫助。

提米

感謝分享技術(shù)經(jīng)驗