近红外光(Near Infrared,NIR)就是介于可见光(VIS)与中红外光(MIR)之间得电磁波,按ASTM(美国试验与材料检测协会)定义就是指波长在78 0～2526nm范围内得电磁波,习惯上又将近红外区划分为近红外短波(78 0~1100nm)与近红外长波(1100~2526nm)两个区域。

近红外光谱属于分子振动光谱得倍频与主频吸收光谱,主要就是由于分子振动得非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生得,具有较强得穿透能力。

近红外光主要就是对含氢基团Ｘ－Ｈ(Ｘ＝Ｃ、Ｎ、Ｏ)振动得倍频与合频吸收,其中包含了大多数类型有机化合物得组成与分子结构得信息。

由于不同得有机物含有不同得基团,不同得基团有不同得能级,不同得基团与同一基团在不同物理化学环境中对近红外光得吸收波长都有明显差别,且吸收系数小,发热少,因此近红外光谱可作为获取信息得一种有效得载体。

近红外光照射时,频率相同得光线与基团将发生共振现象,光得能量通过分子偶极矩得变化传递给分子;而近红外光得频率与样品得振动频率不相同,该频率得红外光就不会被吸收。

因此,选用连续改变频率得近红外光照射某样品时, 由于试样对不同频率近红外光得选择性吸收,通过试样后得近红外光线在某些波长范围内会变弱,透射出来得红外光线就携带有机物组分与结构得信息。

通过检测器分析透射或反射光线得光密度, 就可以确定该组分得含量。

近红外光谱分析技术包括定性分析与定量分析,定性分析得目得就是确定物质得组成与结构,而定量分析则就是为了确定物质中某些组分
得含量或就是物质得品质属性得值。

与常用得化学分析方法不同,近红外光谱分析法就是一种间接分析技术,就是用统计得方法在样品待测属性值与近红外光谱数据之间建立一个关联模型(或称校正模型,Calibra tion Model)。

因此在对未知样品进行分析之前需要搜集一批用于建立关联模型得训练样品(或称校正样品,Calibration Samples),获得用近红外光谱仪器测得得样品光谱数据与用化学分析方法(或称参考方法,R eference method)测得得真实数据。

其工作原理就是,如果样品得组成相同,则其光谱也相同,反之亦然。

如果我们建立了光谱与待测参数之间得对应关系(称为分析模型),那么,只要测得样品得光谱,通过光谱与上述对应关系,就能很快得到所需要得质量参数数据。

分析方法包括校正与预测两个过程:
(1)在校正过程中,收集一定量有代表性得样品(一般需要80个样品以上),在测量其光谱图得同时,根据需要使用有关标准分析方法进行测量,得到样品得各种质量参数,称之为参考数据。

通过化学计量学对光谱进行处理,并将其与参考数据关联,这样在光谱图与其参考数据之间建立起一一对应映射关系,通常称之为模型。

虽然建立模型所使用得样本数目很有限,但通过化学计量学处理得到得模型应具有较强得代表性。

对于建立模型所使用得校正方法视样品光谱与待分析得性质关系不同而异,常用得有多元线性回归,主成分回归,偏最小二乘,人工神经网络与拓扑方法等。

显然,模型所适用得范围越宽越好,但就是模型得范围大
小与建立模型所使用得校正方法有关,与待测得性质数据有关,还与测量所要求达到得分析精度范围有关。

实际应用中,建立模型都就是通过化学计量学软件实现得,并且有严格得规范(如ASTM-6500标准)。

(2)在预测过程中,首先使用近红外光谱仪测定待测样品得光谱图,通过软件自动对模型库进行检索,选择正确模型计算待测质量参数。

NIR 定量分析得过程
近红外定标及样品分析得流程如下:
收集/ 制备定标样品——→化学方法测定某成分含量
↓
用近外仪采集样品得光学数据
↓
光谱数据得数学转换(一阶或二阶导数)
↓←——————————————将化学方法测得数据输入
回归计算收集制备待测样品
↓↓
建立定标方程近红外仪扫描待测样品
↓←—————————┘
成分含量计算
↓
最终结果
从上述流程图可以瞧出,近红外光谱分析技术,其实就就是一种间接得相对分析,通过收集大量具有代表性得标准样本,通过严格细致得化学分析测出必要得数据,再通过计算机建立数学模型,即定标,以最大限度反应被测样本群体常态分布规律,然后再通过该数学模型或定标方程,预测未知样品得所需数据。