近紅外光譜技術

近紅外光譜技術（NIR）是 90 年代以來發(fā)展快、引人注目的分析技術之一。隨著 NIR 分析方法的深入應用和發(fā)展，已逐漸得到大眾的普遍接受和的認可。20世紀70年代迎來了光譜技術領域微處理器的誕生，其既可用于控制光譜儀，也可用于處理所測得的數(shù)據(jù)。 1978年美國和加大就采用近紅外法作為分析小麥蛋白質(zhì)的標準方法， 1998 年美國材料試驗學會制訂了近紅外光譜測定多元醇（聚亞安酯原材料）中羥值含量的ASTM D6342 標準方法。2003年，在我國也正式實施了近紅外光譜方法測定飼料中水分、粗蛋白質(zhì)、粗纖維、粗脂肪、賴氨酸、蛋氨酸的國家標準 GB/T 188682002

由于近紅外光在常規(guī)光纖中有良好的傳輸特性，且其儀器較簡單、分析速度快、非破壞性和樣品制備量小、幾乎適合各類樣品（液體、粘稠體、涂層、粉末和固體）分析、多組分多通道同時測定等特點，成為在線分析儀表中的一枝奇葩。一臺在線近紅外光譜儀可以外接多路（2~10路）光纖回路，實現(xiàn)同時對生產(chǎn)裝置的多個測量點的物料在線測量。近幾年，隨著化學計量學、光纖和計算機技術的發(fā)展，在線近紅外光譜分析技術正以驚人的速度應用于包括農(nóng)牧、食品、化工、石化、制藥、等在內(nèi)的許多領域，為科研、教學以及生產(chǎn)過程控制提供了一個十分廣闊的使用空間。

近紅外光譜儀的技術優(yōu)勢

樣品無須預處理可直接測量：近紅外光譜測量方式有透射、反射和漫反射多種形式，適合測量液體、固體和漿狀等形式的樣品，因此，用途很廣。近紅外光譜法可以直接對組織進行無創(chuàng)傷檢測，使過去無法開展的研究工作成為可能，極大地提高了分析檢測效率。優(yōu)點就是無須對樣品進行任何預處理，如可直接倒入測量杯中或?qū)⒐饫w探頭直接插入中進行測量，操作非常方便，幾秒鐘內(nèi)完成光譜掃描。

光纖遠距離測量：近紅外光可以通過光纖進行遠距離傳輸，可以實現(xiàn)距光譜儀以外的遠距離測量，可將測量探頭或流通池直接安裝到生產(chǎn)裝置的管線，實現(xiàn)在線測量，或環(huán)境苛刻以及危險的地方的現(xiàn)場測量。一臺在線近紅外光譜儀可以外接多路（2~10 路）光纖回路，實現(xiàn)同時對生產(chǎn)裝置的多個測量點的物料在線測量。在線測量數(shù)據(jù)可直接輸送到 DCS 或先進控制系統(tǒng)，為生產(chǎn)的優(yōu)化及時提供油品的質(zhì)量參數(shù)。較為常用的分類模式是依據(jù)儀器的分光形式進行的分類，可分為濾光片型、色散型(光柵、棱鏡)、傅里葉變換型等類型。與其它在線測量儀表提供的參數(shù)（如壓力、流量和溫度等變量）相比，在線近紅外分析提供的數(shù)據(jù)（如組成或性質(zhì)）是直接質(zhì)量參數(shù)，對生產(chǎn)的優(yōu)化提供更準確和有益的參考信息。近紅外分析與常規(guī)的標準分析方法配合使用，起到雙方互補的作用，不僅能夠及時向生產(chǎn)控制部門提供分析數(shù)據(jù)，同時也節(jié)省了大量分析化驗費用（包括人力、設備，和試劑等）；在線近紅外分析與 DCS 連接，直接給控制系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，據(jù)此進行生產(chǎn)優(yōu)化得到的經(jīng)濟效益是巨大的；與其它在線儀表相比，近紅外光譜儀運行故障率和消耗均很低。

近紅外光譜分析儀器

近紅外光譜儀器從分光系統(tǒng)可分為固定波長濾光片、光柵色散、快速傅立葉變換、聲光可調(diào)濾光器和陣列檢測五種類型。濾光片型主要作專用分析儀器，如糧食水分測定儀。由于濾光片數(shù)量有限，很難分

析復雜體系的樣品。 光柵掃描式具有較高的信噪比和分辨率。 由于儀器中的可動部件（如光柵軸）在連續(xù)高強度的運行中可能存在磨損問題，從而影響光譜采集的可靠性，不太適合于在線分析。傅立葉變換近紅外光譜儀是具有較高的分辨率和掃描速度，這類儀器的弱點同樣是干涉儀中存在移動性部件，且需要較嚴格的工作環(huán)境。還有使用近紅外光譜儀測定用樣品應干燥，否則應在研細后置紅外燈下烘幾分鐘使干燥。聲光可調(diào)濾光器是采用雙折射晶體，通過改變射頻頻率來調(diào)節(jié)掃描的波長，整個儀器系統(tǒng)無移動部件，掃描速度快。但這類儀器的分辨率相對較低，價格也較高。隨著陣列檢測器件生產(chǎn)技術的日趨成熟，采用固定光路、光柵分光、陣列檢測器構成的NIR儀器，以其性能穩(wěn)定、掃描速度快、分辨率高、信噪比高以及性能價格比好等特點正越來越引起人們的重視。在與固定光路相匹配的陣列檢測器中，常用的有電荷耦合器件（CCD）和二極管陣列（PDA）兩種類型，其中 Si 基 CCD 多用于近紅外短波區(qū)域的光譜儀，InGaAs 基 PDA 檢測器則用于長波近紅外區(qū)域。北京英賢儀器有限公司與石油化工科學研究院和美國微光譜公司合作， 基于陣列檢測器成功開發(fā)出了系列近紅外光譜儀，包括實驗室型和在線型儀器，光譜范圍覆蓋了整個近紅外波段（700～2500nm），根據(jù)測量對象可以選擇多種測量方式如透射、漫反射等，已在 30 余家煉廠、科研單位和高校得到成功應用。

近紅外光譜分析在中藥分析中的應用

近紅外光譜技術應用于的鑒別和定性、定量的分析不僅具有快速、方便、準確、非侵入式分析、易于實現(xiàn)生產(chǎn)過程的在線控制等優(yōu)點，而且可以鑒定某些如光學異構體、具有光學活性物質(zhì)的純度，因此在的定性鑒定、定量分析、質(zhì)量控制及在線檢測等方面顯示了巨大的作用。便攜型：便攜式NIR光譜儀外形同實驗室小型版本類似，可以移動，通常配備110V交流電源或12V帶反相器電源，體積通常比午餐盒略大一些，可以放在卡車后擋板上，以供現(xiàn)場或工業(yè)環(huán)境（例如農(nóng)場或礦區(qū)）中使用。利用近紅外光譜和多變量統(tǒng)計分類技術系統(tǒng)聚類分析、逐步聚類分析、主成分分析和逐步判別等可很好地對藥材和成藥進行定性判別和分類。