紅外光譜儀發(fā)展歷史

按照采用的分光元件不同，如：濾光片、棱鏡、光柵等，近紅外光譜可以做如下的區(qū)分：

1)、起初階段：濾光片型近紅外光譜儀器

以濾光片為單色器件的近紅外光譜儀，作用機(jī)理為光源發(fā)出的光通過(guò)濾光片后得到一寬帶的單色光，與樣品作用形成檢測(cè)信號(hào)。按照濾光片是否固定，可分為固定式濾光片和可調(diào)式濾光片。其中，固定濾光片型的儀器是近紅外光譜儀較早的設(shè)計(jì)形式。

缺點(diǎn)：譜帶較寬，波長(zhǎng)分辨率差，得不到連續(xù)光譜，不能對(duì)譜圖進(jìn)行預(yù)處理，信息量少，可作為低檔儀器。但是，儀器體積小、便于攜帶、成本低、適宜大面積推廣。

2)、發(fā)展階段：色散型近紅外光譜儀器：首代棱鏡型近紅外光譜儀器，第二代光柵型近紅外光譜儀。

以棱鏡或光柵為分光元件的近紅外光譜儀：為獲得較高分辨率，采用全息光柵作為分光元件，通過(guò)光柵的轉(zhuǎn)動(dòng)，使單色光按照波長(zhǎng)的高低依次通過(guò)樣品，進(jìn)入檢測(cè)器檢測(cè)。色散型紅外光譜儀器較濾光片型紅外光譜儀器有進(jìn)步。

缺點(diǎn)：波長(zhǎng)精度、重現(xiàn)性差，圖譜易受雜散光干擾，掃描速度慢，不易與其他儀器如：GC、HPLC擴(kuò)展使用，抗震性差。但是，掃描型近紅外光譜儀可對(duì)樣品進(jìn)行全譜掃描，掃描的重復(fù)性和分辨率叫濾光片型儀器有很大程度的提高。

首代棱鏡型近紅外光譜儀器基本淘汰，第二代光柵型近紅外光譜儀工藝成熟、已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化，且價(jià)格較低，一些實(shí)用要求不高的領(lǐng)域仍然有使用市場(chǎng)。

3)、成熟階段：基于光干涉原理設(shè)計(jì)的傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)，特別是與其他測(cè)試儀器的聯(lián)用，是新興發(fā)展的重要方向。

濾光片型近紅外光譜儀器是起初階段、色散型近紅外光譜儀器是紅外光譜發(fā)展階段，傅里葉變換紅外分光光度計(jì)(FT-IR)才是現(xiàn)階段紅外光譜的成熟產(chǎn)品。 現(xiàn)階段，高分子材料分析中，使用頻率較多，范圍較廣的紅外光譜儀為傅里葉紅外光譜儀(FT-IR)。

紅外分光譜儀選型標(biāo)準(zhǔn)

儀器的選型是搞材料分析的重要工作，參考正確的儀器性能指標(biāo)，是篩選合適近紅外光譜儀的重要手段。紅外光譜儀選型標(biāo)準(zhǔn)如下：

(1)、儀器波長(zhǎng)范圍、準(zhǔn)確性、重現(xiàn)性以及光譜的分辨率

近紅外光譜儀中波長(zhǎng)范圍、準(zhǔn)確性分成兩段：短波近紅外光譜區(qū)域是700～1100 nm，準(zhǔn)確性要求高于0.5 nm；長(zhǎng)波近紅外光譜區(qū)域是1100～2500 nm，準(zhǔn)確性要求高于1.5 nm。一般儀器波長(zhǎng)的重現(xiàn)性應(yīng)好于0.1nm，短波近紅外范圍要求好于0.5nm，長(zhǎng)波近紅外范圍好于1.5nm。光譜的分辨率，一般要求儀器的分辨率好于1nm。

(2)、吸光度的噪音、范圍、準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性

吸光度噪音代表光譜的穩(wěn)定性，噪音越小，穩(wěn)定性越好；吸光度范圍代表光譜動(dòng)態(tài)范圍，吸光度范圍越大，可測(cè)試樣品線性范圍越大；吸光度的準(zhǔn)確性越高，測(cè)量樣品準(zhǔn)確性越高；吸光度的重現(xiàn)性體現(xiàn)為同一樣品測(cè)試之間結(jié)果的偏差，一般吸光度重現(xiàn)性應(yīng)在0.001～0.0004A之間。

(3)、儀器的掃描速度、數(shù)據(jù)的采用間隔、基線穩(wěn)定性以及雜散光

基線穩(wěn)定性越好，越容易獲得穩(wěn)定的光譜；采樣間隔是指連續(xù)記錄的兩個(gè)光譜信號(hào)間的波長(zhǎng)差，采樣間隔設(shè)計(jì)盡量是小于儀器分辨率；一般傅立葉變換儀器的掃描速度在1次/s左右；雜散光定義為除要求的分析光外其它到達(dá)樣品和檢測(cè)器的光量總和，一般要求雜散光小于透過(guò)率的0.1％。

(4)、軟件擴(kuò)展功能

軟件功能既指自身的軟件功能，又指軟件的擴(kuò)展功能，以滿足實(shí)際工作需要為考量指標(biāo)。

近紅外光譜儀發(fā)展歷程

近紅外光譜儀的發(fā)展歷程近紅外光譜是介于可見(jiàn)光和中紅外之間的電磁輻射波，是人們?cè)谖展庾V中發(fā)現(xiàn)的非可見(jiàn)光區(qū)。近紅外光譜區(qū)是進(jìn)行太陽(yáng)光譜可見(jiàn)區(qū)紅外部分能量測(cè)量中發(fā)現(xiàn)的。早在二十世紀(jì)二三十年代，紅外光譜技術(shù)作為一種有效的分析手段就得到了認(rèn)可。發(fā)展至今，近紅外光譜技術(shù)因其在分析樣品時(shí)具有方便、準(zhǔn)確和成本較低，環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，受到了越來(lái)越多人的青睞。

近紅外光譜儀器技術(shù)

近紅外光譜分析主要利用分子的倍頻與合頻吸收,而分子在近紅外區(qū)的倍頻與合頻吸收弱,譜帶復(fù)雜,重疊多。因此,近紅外光譜分析屬于微弱信號(hào)與多元信息的處理。近十多年來(lái)由于光學(xué)技術(shù)、電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展,使分析科學(xué)中弱信號(hào)處理的理論和技術(shù)越來(lái)越成熟,它們被用來(lái)解決NIR光譜吸收弱的困難。現(xiàn)代數(shù)學(xué)在分析中的應(yīng)用,化學(xué)計(jì)量學(xué)的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用,使多組分分析中多元信息處理的理論與技術(shù)得到發(fā)展,它們被用于解決NIR譜區(qū)重疊的困難。近紅外光譜分析主要可分為透射光譜分析和漫反射光譜分析。透射光譜分析使用近紅外的短波長(zhǎng)區(qū)域主要用于對(duì)液體狀樣品或透過(guò)率較大的樣品進(jìn)行分析;漫反射光譜分析使用近紅外的長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)域主要用于對(duì)粉末狀樣品或固體樣品進(jìn)行分析。