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近红外光谱仪的原理?

发表时间:2019-07-30 19:06

  近红外光是介于可见光和中红外光之间的电磁波,近红外光谱的波长范围为780-2526nm(12820~3959cm1)。近红外区通常分为近红外短波(780-1100nm)和近红外波(1100-2526nm)两个区域。


  近红外光谱主要是由分子振动的非共振引起的,这导致分子振动从基态向高能能级过渡。主要记录的是氢基X≤H(X=C、N、O)振动的倍频和联合频率吸收。不同基团(如甲基、亚甲基,苯环等)的近红外吸收波长和强度。)或同一类群在不同的化学环境中有明显的不同。NIR光谱具有丰富的结构和组成信息,非常适合测定烃类有机物的组成和性质。但在近红外波段,吸收强度较弱,灵敏度较低,吸收带宽,重叠严重。因此,依靠传统的工作曲线方法进行定量分析是非常困难的,而化学计量学的发展为这一问题的解决奠定了数学基础。其工作原理是,如果样品的组成相同,则样品的光谱是相同的,反之亦然。如果建立光谱与待测参数之间的对应关系(称为分析模型),那么只要对样品的光谱进行测量,通过频谱和上述对应关系,就可以快速获得所需的质量参数数据。该分析方法由两个过程组成:修正和预测:"。


  一、在校准过程中,收集了一定数量的有代表性的样品(一般需要80个样品以上),并采用相关的标准分析方法测量样品的光谱,以获得样品的各种质量参数,即所谓的参考数据。光谱由化学计量学处理,并与参考数据相关联,以便在光谱图与其参考数据之间建立一对一的映射关系,这通常被称为模型。虽然建立模型的样本数量非常有限,但通过化学计量过程得到的模型应具有较强的通用性。建立模型的标定方法因样本谱和待分析性质的关系而异,常用的是多元线性回归、主成分回归、偏最小二乘法、人工神经网络和拓扑方法。显然,适用于模型的范围越宽,模型的范围越大与建立模型所用的校准方法有关,这与要测量的属性数据有关,也与测量所需的分析精度范围有关。在实际应用中,建筑模型采用化学计量软件实现,具有严格的规范(如ASTM6500标准)。


  二、在预测过程中,用近红外光谱仪测量待测样品的光谱图,软件自动搜索模型库,选择正确的模型计算待测质量参数。




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