近紅外光譜主要是由于分子振動的泛頻使分子振動從基態(tài)向高能級躍遷時產(chǎn)生的，記錄的主要是含氫基團(tuán)X-H（X=C、N、O、S）振動的倍頻和合頻吸收。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)的測量。那么，什么是近紅外光譜呢？本文簡單介紹了近紅外光譜及其分析原理。

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什么是近紅外光譜

近紅外光譜（Near Infrared Spectrum，簡稱NIRS）是一種介于可見光（Vis）和中紅外（MIR）之間的電磁輻射波。根據(jù)美國材料檢測協(xié)會（ASTM）的定義，近紅外光譜區(qū)的波長范圍在780至2526納米之間。這一區(qū)域的光譜主要對應(yīng)于有機(jī)分子中含氫基團(tuán)（如C-H、O-H、N-H等）振動的倍頻和合頻吸收，因此，通過掃描樣品的近紅外光譜，我們可以獲得關(guān)于樣品中有機(jī)分子含氫基團(tuán)的特征信息。

近紅外光譜技術(shù)因其獨(dú)特優(yōu)勢而備受青睞。這項(xiàng)技術(shù)具有快速、高效、準(zhǔn)確、成本較低、不破壞樣品、不消耗化學(xué)試劑、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。它廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥、化工等多個領(lǐng)域。例如，在農(nóng)業(yè)中，近紅外光譜技術(shù)可用于土壤分析、作物識別以及農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)檢測；在食品工業(yè)中，可用于預(yù)測食品的營養(yǎng)成分、水分含量、脂肪含量等關(guān)鍵指標(biāo)；在醫(yī)藥領(lǐng)域，則可用于藥物分析、制劑質(zhì)量控制等方面。

近紅外光譜技術(shù)的核心設(shè)備是近紅外光譜儀，其中最先進(jìn)的是傅里葉變換近紅外光譜儀（FT-NIR）。這種光譜儀通過光源發(fā)出寬譜帶光線，經(jīng)過干涉儀后形成干涉光，再與樣品相互作用，產(chǎn)生吸收、散射或反射等光學(xué)現(xiàn)象。檢測器記錄這些光學(xué)現(xiàn)象產(chǎn)生的光強(qiáng)度變化，并將其轉(zhuǎn)化為電信號，最終由數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行處理和分析，得到樣品的近紅外光譜圖。

隨著紅外儀器技術(shù)的不斷發(fā)展，近紅外光譜技術(shù)也在不斷完善和拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。它已成為分析化學(xué)領(lǐng)域的一種重要手段，并繼續(xù)在各個行業(yè)中發(fā)揮著重要作用。

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近紅外光譜分析原理

1.?定性分析

近紅外光譜定性分析利用模式識別與聚類的一些算法，主要用于鑒定。在模式識別運(yùn)算時需要有一組用于計(jì)算機(jī)“學(xué)習(xí)”的樣品集，通過計(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)算時不需學(xué)習(xí)樣品集，它通過待分析樣品的光譜特征，根據(jù)光譜近似程度進(jìn)行分類。

2.?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，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）。但對復(fù)雜樣品作近紅外光譜定量分析時，為了解決近紅外譜區(qū)重疊與譜圖測定不穩(wěn)定的問題，必須充分應(yīng)用全光譜的信息。

3.?透射光譜法

透射光譜法就是把待測樣品置于作用光與檢測器之間，檢測器所檢測到的分析光是作用光通過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。

4.?反射光譜法

反射光譜分析時，檢測器與光源置于待測樣品的同一側(cè)，檢測器檢測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的光。物體對光的反射分為規(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?；蚍勰┖螅谖矬w表面或內(nèi)部發(fā)生的方向不定的反射。

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