全國統(tǒng)一服務(wù)熱線
近紅外光譜儀原理、特點(diǎn)、應(yīng)用、類型及選型介紹
發(fā)布時(shí)間：
2025-05-14 14:50
瀏覽量：
來源：
近紅外光譜儀是一種利用近紅外光（波長范圍通常為700～2500nm）與物質(zhì)相互作用，獲取物質(zhì)分子振動(dòng)信息，從而進(jìn)行分析的儀器。以下從其原理、特點(diǎn)、應(yīng)用、類型及選型要點(diǎn)等方面展開介紹：原理近紅外光譜主要是由于分子振動(dòng)的非諧振性，使分子振動(dòng)從基態(tài)向高能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的，記錄的主要是含氫基團(tuán)X - H（X = C、N、O）振動(dòng)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)測(cè)量。不過，在NIR區(qū)域，吸收強(qiáng)度弱，靈敏度相對(duì)較低，吸收帶較寬且重疊嚴(yán)重，依靠傳統(tǒng)的建立工作曲線方法進(jìn)行定量分析十分困難，化學(xué)計(jì)量學(xué)的發(fā)展為這一問題的解決奠定了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。其工作原理是，如果樣品的組成相同，則其光譜也相同，反之亦然。建立光譜與待測(cè)參數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系（分析模型）后，測(cè)得樣品光
近紅外光譜儀是一種利用近紅外光（波長范圍通常為700～2500nm）與物質(zhì)相互作用，獲取物質(zhì)分子振動(dòng)信息，從而進(jìn)行分析的儀器。以下從其原理、特點(diǎn)、應(yīng)用、類型及選型要點(diǎn)等方面展開介紹：
原理
近紅外光譜主要是由于分子振動(dòng)的非諧振性，使分子振動(dòng)從基態(tài)向高能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的，記錄的主要是含氫基團(tuán)X - H（X = C、N、O）振動(dòng)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)測(cè)量。不過，在NIR區(qū)域，吸收強(qiáng)度弱，靈敏度相對(duì)較低，吸收帶較寬且重疊嚴(yán)重，依靠傳統(tǒng)的建立工作曲線方法進(jìn)行定量分析十分困難，化學(xué)計(jì)量學(xué)的發(fā)展為這一問題的解決奠定了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。其工作原理是，如果樣品的組成相同，則其光譜也相同，反之亦然。建立光譜與待測(cè)參數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系（分析模型）后，測(cè)得樣品光譜，通過光譜和對(duì)應(yīng)關(guān)系，就能得到所需的質(zhì)量參數(shù)數(shù)據(jù)。
特點(diǎn)
樣品無須預(yù)處理：近紅外光譜測(cè)量方式有透射、反射和漫反射多種形式，適合測(cè)量液體、固體和漿狀等形式的樣品，操作方便，幾秒鐘內(nèi)完成光譜掃描。例如，汽油可直接倒入測(cè)量杯中或?qū)⒐饫w探頭直接插入汽油中進(jìn)行測(cè)量。
可光纖遠(yuǎn)距離測(cè)量：近紅外光可以通過光纖進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，實(shí)現(xiàn)距光譜儀以外的遠(yuǎn)距離測(cè)量?？蓪y(cè)量探頭或流通池直接安裝到生產(chǎn)裝置的管線，實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量，或環(huán)境苛刻以及危險(xiǎn)的地方的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。一臺(tái)在線近紅外光譜儀可以外接多路（2 - 10路）光纖回路，實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)生產(chǎn)裝置的多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的物料在線測(cè)量，在線測(cè)量數(shù)據(jù)可直接輸送到DCS或先進(jìn)控制系統(tǒng)，為生產(chǎn)的優(yōu)化及時(shí)提供油品的質(zhì)量參數(shù)。
環(huán)保無污染：與傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法不同，近紅外光譜分析不涉及任何化學(xué)試劑，不會(huì)產(chǎn)生有害廢棄物，對(duì)環(huán)境友好。
應(yīng)用領(lǐng)域
農(nóng)業(yè)：可用于農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)分析、產(chǎn)源地來源鑒別等。通過測(cè)量農(nóng)產(chǎn)品的近紅外光譜，可以快速、準(zhǔn)確地分析其蛋白質(zhì)、糖、脂肪、纖維、水分等含量，為農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量控制和分級(jí)提供有力支持；還可進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)地鑒別，為農(nóng)產(chǎn)品的溯源和品牌建設(shè)提供重要依據(jù)。
食品：被廣泛應(yīng)用于食品添加劑、營養(yǎng)成分、水分含量等的檢測(cè)。其無損、快速的檢測(cè)特點(diǎn)使其成為食品品質(zhì)控制和安全檢測(cè)的重要工具，通過測(cè)量食品的近紅外光譜，可以準(zhǔn)確分析出食品中的成分含量，為食品的生產(chǎn)、加工和質(zhì)量控制提供可靠數(shù)據(jù)。
醫(yī)藥：用于藥物成分分析、藥品質(zhì)量控制等方面。通過測(cè)量藥品的近紅外光譜，可以快速、準(zhǔn)確地分析出藥品中的有效成分、組成和含量，為藥品的研發(fā)、生產(chǎn)和質(zhì)量控制提供有力支持；還可用于醫(yī)療診斷，如檢測(cè)人體組織中的化學(xué)成分變化等。
石化：用于測(cè)定油品的辛烷值、族組成、十六烷值、閃點(diǎn)、冰點(diǎn)、凝固點(diǎn)、餾程、MTBE含量等關(guān)鍵指標(biāo)，對(duì)油品的生產(chǎn)、加工和使用具有重要意義，通過快速檢測(cè)可確保油品的質(zhì)量和安全性。
環(huán)保：用于監(jiān)測(cè)大氣、水體和土壤中的污染物含量和分布。通過測(cè)量污染物的近紅外光譜，可以準(zhǔn)確分析出污染物的種類和濃度，為環(huán)境保護(hù)和監(jiān)測(cè)工作提供有力支持。
其他領(lǐng)域：廣泛應(yīng)用于紡織、造紙、化妝品、質(zhì)量監(jiān)督等領(lǐng)域，為這些行業(yè)的質(zhì)量控制和產(chǎn)品研發(fā)提供重要支持。
類型
濾光片型：采用濾光片進(jìn)行分光。
發(fā)光二極管（LED）型：采用多種不同波長的發(fā)光二極管作光源。
光柵色散型：又可分為掃描一單通道檢測(cè)器和固定光路一陣列檢測(cè)器兩種類型，利用光柵進(jìn)行分光。
傅里葉變換干涉儀型：利用干涉圖與光譜圖之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過測(cè)量干涉圖并對(duì)干涉圖進(jìn)行傅里葉積分變換的方法來測(cè)定和研究近紅外光譜。
聲光可調(diào)濾光片型（AOTF）：利用聲光效應(yīng)實(shí)現(xiàn)濾光。
多通道檢測(cè)型（二極管陣列PDA、電荷耦合器件CCD）：采用多通道檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。
選型要點(diǎn)
光譜范圍：取決于儀器的光路設(shè)計(jì)、檢測(cè)器的類型以及光源，通常分700～1100nm的短波近紅外光譜區(qū)域和1100～2500nm的長波近紅外光譜區(qū)域。
分辨率：取決于光譜儀器的分光系統(tǒng)，對(duì)用多通道檢測(cè)器的儀器，還與儀器的像素有關(guān)。分光系統(tǒng)的帶寬越窄，其分辨率越高，對(duì)光柵分光儀器而言，分辨率的大小還與狹縫的設(shè)計(jì)有關(guān)。
波長準(zhǔn)確性：對(duì)保證近紅外光譜儀器間的模型傳遞非常重要。在短波近紅外范圍要求好于0.5nm，長波近紅外范圍好于1.5nm。
波長重現(xiàn)性：體現(xiàn)儀器穩(wěn)定性的一個(gè)重要指標(biāo)，一般儀器波長的重現(xiàn)性應(yīng)好于0.1nm。
吸光度準(zhǔn)確性：直接影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。
吸光度重現(xiàn)性：對(duì)近紅外檢測(cè)來說是一個(gè)很重要的指標(biāo)，一般應(yīng)在0.001～0.0004A之間。
吸光度噪音：體現(xiàn)儀器穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。
吸光度范圍：指儀器測(cè)定可用的高吸光度與低能檢測(cè)到的吸光度之比，越大，可用于檢測(cè)樣品的線性范圍也越大。
基線穩(wěn)定性：對(duì)獲得穩(wěn)定的光譜有直接的影響。
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，是導(dǎo)致儀器測(cè)量出現(xiàn)非線性的主要原因，一般要求雜散光小于透過率的0.1%。
掃描速度：在一定的波長范圍內(nèi)完成1次掃描所需要的時(shí)間，不同設(shè)計(jì)方式的儀器完成1次掃描所需的時(shí)間有很大的差別。
此外，在選擇光譜儀器時(shí)還要結(jié)合分析任務(wù)的需要，有針對(duì)性地考察儀器的適用情況，考慮儀器的可維護(hù)性，以及和近紅外光譜儀器工作配套的軟件，包括采譜軟件和化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件的功能和操作的難易程度。還要考慮儀器生產(chǎn)廠家能否為用戶提供及時(shí)、周到的技術(shù)支撐服務(wù)體系，包括儀器硬件的質(zhì)量維護(hù)、耗損器件更換和應(yīng)用模型的建立與維護(hù)，以及對(duì)操作者的培訓(xùn)等。
其他新聞
Other news
2025年02月19日
“光譜儀是科學(xué)家的眼睛，而操作者的認(rèn)知深度決定了它的洞察力?！睘榱烁玫姆?wù)廣大客戶，提升我們的專項(xiàng)技術(shù)技能和經(jīng)驗(yàn)， 2025年2月12日下午，愛瑞博集團(tuán)邀請(qǐng)布魯克大區(qū)經(jīng)理——陳樹坤老師蒞臨公司，為技術(shù)團(tuán)隊(duì)帶來為期半日的深度培訓(xùn)，愛瑞博作為德國布魯克光譜產(chǎn)品的簽約代理商，此次交流不僅是布魯克進(jìn)行的技術(shù)賦能，更是兩者企業(yè)文化的生動(dòng)詮釋。
2025年02月06日
“工欲善其事，必先利其器”為了更好的服務(wù)廣大客戶，提升我們的技術(shù)技能和銷售技能， 2025年1月21日上午，愛瑞博集團(tuán)邀請(qǐng)李剛老師蒞臨公司展開SEM輔件及其它設(shè)備的專業(yè)培訓(xùn)，以提升我司員工相關(guān)儀器的專業(yè)知識(shí)，我司儀器部門全體成員參加培訓(xùn)。
2025年01月23日
借此良辰，愛瑞博集團(tuán)恭祝各位：金蛇狂舞新春祥，瑞雪喜降兆豐年。冬盡日輝又一春，人添歲齡梅花放。人逢盛世笑開顏，喜慶春節(jié)鞭炮燃。人靚花麗滿街巷，火樹銀花不夜天。張燈結(jié)彩人歡喜，鞭炮聲聲喜沖天。載歌載舞真熱鬧，舉杯同慶萬家歡。吉祥好運(yùn)傍地走，大財(cái)小財(cái)發(fā)不完！
2024年04月12日
化工、新材料領(lǐng)域分析測(cè)試技術(shù)研討會(huì)——甬江實(shí)驗(yàn)室2024年第二期分析測(cè)試技術(shù)研討會(huì)
化工行業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)的重要支柱之一，它包括石油化工、化學(xué)醫(yī)藥、高分子、以及新能源化工和高端材料化工等子領(lǐng)域。隨著科技的推動(dòng)和社會(huì)需求的不斷變化，化工行業(yè)正面臨著一系列的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。
2023年10月17日
恭賀浙江三禾廚具實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目完美竣工
2023年10月13日，由寧波愛瑞博實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)工程有限公司承建的浙江三禾廚具實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目完美竣工！
2023年10月08日
寧波愛瑞博實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)工程有限公司：打造智能化實(shí)驗(yàn)室解決方案
在當(dāng)今科技發(fā)展日新月異的時(shí)代，實(shí)驗(yàn)室的智能化解決方案變得越來越重要。作為一家專注于實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)工程的公司，寧波愛瑞博實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)工程有限公司正致力于為客戶提供前沿的智能化實(shí)驗(yàn)室解決方案。本文將介紹寧波愛瑞博實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)工程有限公司，以及他們?cè)趯幉@微紅外供應(yīng)商領(lǐng)域的杰出表現(xiàn)。寧波愛瑞博實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)工程有限公司以其卓越的專業(yè)知識(shí)和豐富的經(jīng)驗(yàn)而聞名。公司的核心價(jià)值是為客戶提供定制化的實(shí)驗(yàn)室解決方案，以滿足他們的獨(dú)特需求。無論是建立一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)室還是升級(jí)現(xiàn)有的設(shè)施，公司都能夠提供各種的支持和服務(wù)。在寧波顯微紅外供應(yīng)商領(lǐng)域，寧波愛瑞博實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)工程有限公司展現(xiàn)出極高的專業(yè)水平。他們深入了解客戶的需求，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)和要求，提供全面的顯微紅外供應(yīng)解決方案。通過與客戶的密切合作，他們確保提供高質(zhì)量的設(shè)備和系統(tǒng)，以滿足客戶對(duì)紅外供應(yīng)的需求。作為一家非常注重創(chuàng)新的公司，寧波愛瑞博實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)工程有限公司在智能化
2023年06月26日
2023Bruker紅外光譜經(jīng)銷商（浙江）大會(huì)勝利召開！
6月26日，由寧波愛瑞博儀器科技有限公司聯(lián)合布魯克（北京）科技有限公司共同舉辦的“2023Bruker紅外光譜經(jīng)銷商（浙江）大會(huì)”在寧波召開，浙江省20余家經(jīng)銷商們齊聚一堂，40余名經(jīng)銷商代表出席大會(huì)。
2022年09月09日
熱烈慶祝挪客創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中心項(xiàng)目開工奠基儀式隆重舉行
寒雪梅中盡，春風(fēng)柳上歸。3月1日上午,在渡頭董工業(yè)園區(qū)，挪客創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中心開工奠基儀式順利舉行。
2022年09月09日
寧波東方電纜實(shí)驗(yàn)中心項(xiàng)目正式交付！
東方電纜數(shù)字化“未來工廠”為省內(nèi)首批“未來工廠”，投資25億元，占地面積達(dá)500畝，配備20000噸級(jí)專用碼頭，是目前國內(nèi)最大的海纜智能化生產(chǎn)基地。該“未來工廠”通過柔性產(chǎn)線的整體布局，智能裝備的配套應(yīng)用，信息系統(tǒng)的集成運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化設(shè)計(jì)、智能化生產(chǎn)、智慧化管理、協(xié)同制造、綠色制造和安全制造。
2022年09月09日
東方電纜數(shù)字化“未來工廠”為省內(nèi)首批“未來工廠”，投資25億元，占地面積達(dá)500畝，配備20000噸級(jí)專用碼頭，是目前國內(nèi)最大的海纜智能化生產(chǎn)基地。該“未來工廠”通過柔性產(chǎn)線的整體布局，智能裝備的配套應(yīng)用，信息系統(tǒng)的集成運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化設(shè)計(jì)、智能化生產(chǎn)、智慧化管理、協(xié)同制造、綠色制造和安全制造。
全國統(tǒng)一服務(wù)熱線
微信公眾號(hào)