近紅外光譜分析技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)今的近紅外光譜儀通常采用以下六種架構(gòu)：

固定濾波器：這類(lèi)儀器基于固定數(shù)量的波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量，每種波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)濾光輪上特定的濾光片。濾光輪在不同濾光片之間轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行讀數(shù)。

旋轉(zhuǎn)光柵/棱鏡：這類(lèi)儀器利用電機(jī)在單點(diǎn)探測(cè)器上移動(dòng)光柵分散的輸出（波長(zhǎng)）。

FT-NIR：這類(lèi)儀器利用邁克耳孫干涉儀技術(shù)的傅立葉交換性質(zhì)，通過(guò)移動(dòng)的鏡面創(chuàng)造能夠與某個(gè)光譜形成數(shù)學(xué)相關(guān)的干涉圖樣。

線陣探測(cè)器：這類(lèi)儀器利用光柵在元素?cái)?shù)量為256或512以上的一維線性像素陣列上分散波長(zhǎng)。

線性漸變?yōu)V光器：這類(lèi)儀器利用線陣探測(cè)器前的漸變?yōu)V光元素，使特定波長(zhǎng)能夠影響每個(gè)像素元素。

DLP?技術(shù)：數(shù)字微鏡器件（DMD）將光柵分散的光反射到單個(gè)像素探測(cè)器上。DMD可編程，且靈活度高，因此可按照任何順序或不同分辨率對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行采樣。整個(gè)過(guò)程只需一次掃描即可完成。

現(xiàn)在的近紅外光譜儀比前幾代產(chǎn)品要先進(jìn)得多，具有微處理器控制、高精A/D采樣、光譜電算化（帶統(tǒng)計(jì)分析）等特性。不同架構(gòu)的使用模型也有所不同：

實(shí)驗(yàn)室型：通常為的大型通用儀器。處理光譜數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)可以是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部設(shè)備，也可以是通過(guò)以太網(wǎng)或USB互聯(lián)的遠(yuǎn)程設(shè)備。這些計(jì)算機(jī)可對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并在數(shù)秒之內(nèi)完成與分布式參考庫(kù)的對(duì)比。

便攜型：便攜式NIR光譜儀外形同實(shí)驗(yàn)室小型版本類(lèi)似，可以移動(dòng)，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(chē)后擋板上，以供現(xiàn)場(chǎng)或工業(yè)環(huán)境（例如農(nóng)場(chǎng)或礦區(qū)）中使用。

聯(lián)機(jī)型：這類(lèi)專(zhuān)門(mén)化設(shè)備用于監(jiān)測(cè)工廠環(huán)境，通常具有特定用途。工廠安裝可能會(huì)在一條裝配線上包含多臺(tái)光譜儀，通過(guò)以太網(wǎng)或無(wú)線網(wǎng)連接到主控制設(shè)施。

手持型：手持式光譜儀的生產(chǎn)受到了廣泛關(guān)注，其特征是真正實(shí)現(xiàn)了便攜化，非常便于用戶(hù)使用。目前已推出電池供電式產(chǎn)品，體積與大型手鉆相近。這類(lèi)產(chǎn)品的好處是，非常便攜，而且依靠?jī)?nèi)置電源可以遠(yuǎn)途使用。

近紅外光譜技術(shù)

近紅外光譜技術(shù)（NIR）是 90 年代以來(lái)發(fā)展快、引人注目的分析技術(shù)之一。近幾屆在國(guó)際光譜儀領(lǐng)域也越來(lái)越受到人們的關(guān)注，尤其近幾屆匹司堡分析儀器會(huì)議上，NIR已成為紅外光譜分析報(bào)道的熱點(diǎn)，而由此帶來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)效益更是引人注目。隨著 NIR 分析方法的深入應(yīng)用和發(fā)展，已逐漸得到大眾的普遍接受和的認(rèn)可。 1978年美國(guó)和加大就采用近紅外法作為分析小麥蛋白質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)方法， 1998 年美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)制訂了近紅外光譜測(cè)定多元醇（聚亞安酯原材料）中羥值含量的ASTM D6342 標(biāo)準(zhǔn)方法。2003年，在我國(guó)也正式實(shí)施了近紅外光譜方法測(cè)定飼料中水分、粗蛋白質(zhì)、粗纖維、粗脂肪、賴(lài)氨酸、蛋氨酸的 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(jiǎn)單、分析速度快、非破壞性和樣品制備量小、幾乎適合各類(lèi)樣品（液體、粘稠體、涂層、粉末和固體）分析、多組分多通道同時(shí)測(cè)定等特點(diǎn)，成為在線分析儀表中的一枝奇葩。近幾年，隨著化學(xué)計(jì)量學(xué)、光纖和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在線近紅外光譜分析技術(shù)正以驚人的速度應(yīng)用于包括農(nóng)牧、食品、化工、石化、制藥、等在內(nèi)的許多領(lǐng)域，為科研、教學(xué)以及生產(chǎn)過(guò)程控制提供了一個(gè)十分廣闊的使用空間。光纖遠(yuǎn)距離測(cè)量：近紅外光可以通過(guò)光纖進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，可以實(shí)現(xiàn)距光譜儀以外的遠(yuǎn)距離測(cè)量，可將測(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。

近紅外光譜儀器國(guó)內(nèi)發(fā)展情況簡(jiǎn)介

近紅外光譜儀始于1800年，Herschel 發(fā)現(xiàn)了NIR光譜區(qū)，90年代近紅外光譜在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用展開(kāi)。近幾屆在國(guó)際光譜儀領(lǐng)域也越來(lái)越受到人們的關(guān)注，尤其近幾屆匹司堡分析儀器會(huì)議上，NIR已成為紅外光譜分析報(bào)道的熱點(diǎn)，而由此帶來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)效益更是引人注目。在與固定光路相匹配的陣列檢測(cè)器中，常用的有電荷耦合器件（CCD）和二極管陣列（PDA）兩種類(lèi)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(cè)器則用于長(zhǎng)波近紅外區(qū)域。

我國(guó)近紅外光譜儀的發(fā)展相對(duì)還是比較落后的，除一些分析工作人員以外，近紅外光譜分析技術(shù)還鮮為人知。不過(guò)隨著近幾年國(guó)產(chǎn)光譜儀廠家對(duì)于技術(shù)研發(fā)的不斷投入，近紅外光譜儀技術(shù)在軟件、基礎(chǔ)研發(fā)和應(yīng)用方面也是取得了可喜的進(jìn)步。可攜式近紅外線光譜儀的尺寸通常只比便當(dāng)盒大一點(diǎn)，可放置在貨卡尾門(mén)上，適用于農(nóng)田或礦場(chǎng)等產(chǎn)業(yè)型場(chǎng)景。目前來(lái)講，能夠提供整套近紅外光譜分析技術(shù)（近紅外光譜分析儀器、化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件、應(yīng)用模型）的公司仍是屈指可數(shù)。

目前國(guó)外許多大型光譜儀廠家已經(jīng)在投入國(guó)內(nèi)近紅外光譜儀市場(chǎng)，搶占國(guó)內(nèi)光譜儀產(chǎn)品市場(chǎng)的同時(shí)，也在不斷壓縮著國(guó)內(nèi)光譜儀廠商的生存空間，所以國(guó)內(nèi)光譜儀廠商一定要抓緊機(jī)遇，打好研發(fā)基礎(chǔ)，迎合近紅外光譜分析技術(shù)在分析界炙手可熱的發(fā)展趨勢(shì)。相信近紅外光譜分析技術(shù)在國(guó)內(nèi)光譜儀廠商中必將為更多的人所認(rèn)識(shí)和接受。這些早期光譜儀固定擺放在實(shí)驗(yàn)室的某個(gè)位置，而且一經(jīng)安裝就很少再被移動(dòng)。

近紅外光譜儀應(yīng)用必須特別注意的事宜

留意要符合要求的自然環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)來(lái)應(yīng)用，非常值得我相信的近紅外光譜儀生產(chǎn)廠家提示要留意實(shí)驗(yàn)室的溫度及其空氣濕度都需要在規(guī)范范疇之內(nèi)，常用開(kāi)關(guān)電源應(yīng)配備有穩(wěn)壓管設(shè)備和電線接頭。為了更好地更快的嚴(yán)格把關(guān)這種標(biāo)準(zhǔn)，紅外線實(shí)驗(yàn)室的空間不必很大，能擺得下務(wù)必的設(shè)備就可以，但房間內(nèi)一定要有去濕設(shè)備。野外可攜式近紅外線光譜儀的外型類(lèi)似小型實(shí)驗(yàn)室儀器，可隨意移動(dòng)，通常只需交流電110伏特，或12伏特加上變流器即可供電。也有實(shí)驗(yàn)室里的CO2含量不可以太高，因而實(shí)驗(yàn)室里的總數(shù)應(yīng)盡量避免，不相干工作人員不必進(jìn)到，還需要留意適度通風(fēng)換氣。