近红外光谱仪器基础

近红外光谱仪的操作步骤光谱仪技术指标近红外光谱仪从分光系统可分为固定波长滤光片、光栅色散、快速傅立叶变换、声光可调滤光器和阵列检测五种类型。

滤光片型紧要作专用分析仪器，如粮食水分测定仪。

近近红外光谱仪从分光系统可分为固定波长滤光片、光栅色散、快速傅立叶变换、声光可调滤光器和阵列检测五种类型。

滤光片型紧要作专用分析仪器，如粮食水分测定仪。

近红外光谱仪的操作步骤如下：（1）将烟叶样品全部经60目旋风磨处理，待测：（2）开机（要求在18—24℃范围内启动），持续预热 1.5小时；（3）扫描背景，一般要求四次样品扫一次背景。

在环境要求变化不大时可适当放宽要求；（4）用烧杯量取待测样品约75ml（仅对粉末而言）放入样品杯，样品装填均匀，用压紧器（可做成铜块）压紧样品，要求底部没有裂缝。

（5）将样品杯放入样品室，开始扫描；（6）扫描结束后，取出样品杯，清扫样品；（7）重新装样，进行第二个样品的扫描；（8）样品全部扫描结束后，分析结果。

试样测试完成后，首先应退出FT—IR软件，关闭电脑，最后关闭主机电源。

近红外光谱仪仪器使用的注意事项：A 、保持室内环境相对湿度在50%以下。

KBr窗片和分束器很简单吸潮，为防止潮解，务必保持室内干燥。

同时操作的人员不宜太多，以防人呼出的水气和CO2影响仪器的工作。

B 、维持室内温度相对稳定。

温差变化太大，也简单造成水气在窗片上凝结。

C 、假如条件允许，建议定期对仪器用N2进行吹扫。

D 、尽量不要搬动仪器，防止精密仪器的猛烈震动。

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光谱仪近红外指的是一类光谱仪器，用于检测和分析近红外波段的光谱信息。

近红外波段通常包括700纳米到2500纳米的范围。

近红外光谱仪通过测量物质在近红外光波段的吸收、散射或透射等特性，获取样品的光谱数据，并进一步分析和解释。

近红外光谱具有许多应用领域，包括但不限于以下几个方面：
1.化学分析：近红外光谱仪可以用于化学成分分析、质量控制、反应动力学等方面的研究。

通过检测样品在近红外波段的吸收特性，可以识别和定量分析化合物的种类和含量。

2.农业和食品领域：近红外光谱仪可用于农作物和食品品质的分析。

例如，可以通过近红外光谱技术判断水果的成熟度、检测农产品中的营养成分、预测食品的新鲜度等。

3.药物和生物医学研究：近红外光谱可用于医药领域的药物分析和生物医学研究。

例如，可以通过近红外光谱检测药物的纯度、质量等；同时，在生物医学研究中，近红外光谱被用作非侵入性的、实时的生物体监测工具。

4.环境监测：近红外光谱仪可以用于水质、空气质量、土壤污染等环境领域的监测和分析，帮助评估环境中的污染物含量和类型。

近红外光谱仪的使用使得对物质的分析更加简便、高效、准确，广泛应用于科学研究、工业生产、环境监测等领域。

_近红外光谱解析实用指南_近红外光谱解析是一种非常常用的分析技术，可用于定性和定量分析。

本指南旨在向读者介绍近红外光谱解析的基本原理、仪器设备、样品制备和数据分析方法。

一、基本原理近红外光谱是指在800至2500纳米波长范围内的光谱。

近红外光谱的原理是利用样品中分子振动和拉伸产生的光谱吸收特征来推测样品的成分和属性。

这些光谱特征是由于化学键振动、倾角、水合作用等引起的。

二、仪器设备近红外光谱仪是近红外光谱解析的关键设备。

现在市场上常见的仪器一般采用光栅技术，具有高分辨率和高精度。

仪器的重要参数包括光源、光路、检测器和光谱仪。

选择合适的仪器要考虑样品类型、分析要求和预算。

三、样品制备样品制备对于近红外光谱解析至关重要。

样品制备的目的是使样品以均匀、透明、薄膜形式呈现在仪器上。

常用的样品制备方法包括将样品粉碎后与固体粉末混合，或将液体样品稀释后滴在红外透明基底上。

四、数据分析方法近红外光谱解析的数据处理过程包括光谱校正、预处理、模型建立和模型验证等步骤。

首先，需进行光谱校正，如仪器平滑、波长校准和零点校准等。

接下来，进行样品的预处理，包括去噪、光谱标准化和特征选择等。

然后，构建合适的模型，可以采用主成分分析、偏最小二乘法或支持向量机等方法。

最后，进行模型验证和检验，评估模型的准确度和鲁棒性。

近红外光谱解析的应用非常广泛，涉及农业、食品、化学、药品、生物医学等领域。

它可以用于农产品质量检测、食品成分分析、药品质量控制等。

近红外光谱解析具有快速、非破坏性、准确度高等优点，因此备受研究者和工程师的青睐。

总结起来，近红外光谱解析是一种有效的分析技术，具有广泛的应用前景。

通过正确选择仪器设备，合理制备样品，以及采用科学的数据处理方法，可以实现准确、快速和可靠的分析结果。

希望本指南能够为读者提供有关近红外光谱解析的基本知识和实用指导。

红外光谱分析及FTIR基础知识第⼀章红外光谱的基本原理l—1 光的性质光是⼀种电磁波，它在电场和磁场⼆个正交⾯内波动前进．⼆个波峰或波⾕之间的距离为波长，以“ λ”表⽰。

电磁波包括波长短⾄0.1纳⽶的x射线到长达106厘⽶的⽆线电波．其中波长为0.75微⽶到200微⽶，即从可见光区外延到微波区的⼀段电磁波称红外光．红外光通常以微⽶为单位(µm)．1微⽶等于10-4厘⽶(1µm＝10-4cm)，因此，红外光波长以厘⽶为单位时，其倒数就是1厘⽶内的波数(ν)，所以波数的单位ν是厘⽶-1（cm-1）．红外光既可以波长(λ)，也可以波数(cm-1)表⽰，⼆者关系如(1-1)式所⽰：ν（cm-1）=104/λ(µm) (1-1)由于光的能量与频率有关，因此红外光也可以频率为单位．频率(f)是每秒内振动的次数．频率、波长和波数的关系是，f=c/λ=ν*c (1—2)式中：c为光速，是常数(3×1010厘⽶秒); λ是波长(微⽶)；f是频率(秒-1)；ν是波数(厘⽶-1)．由于波数是频率被⼀个定值(光速)除的商值，因此红外光谱中常将波数称为频率．光既有波的性质，⼜有微粒的性质．可将⼀束光看作⾼速波动的粒⼦流，最⼩单位为光⼦．根据爱因斯坦—普朗克关系式，⼀定波长或频率的单⾊光束中每个光⼦具有能量E,E＝hf=hcν=hc/λ (1—3)式中：h为普朗克常量，等于6．63×10-34焦⽿·秒．按(1.3)式可以算出波长2µm(5000厘⽶-1)的红外光⼦能量为6．63×10-34 (焦⽿·秒)x3x1010/2x10-4厘⽶＝9．95x10-20焦⽿．同理波长l0微⽶(1000厘⽶-1)的红外光⼦的能量仅1．99×10-20焦⽿．可见波长短，能量⼤．波长长，能量⼩．1-2 分⼦光谱的种类有机分⼦同其他物质⼀样始终处于不停的运动之中。

近红外光谱仪器比较　一　基本构成　　近红外光谱仪的光学部分由：光源、分光系统、测样附件和检测器等部分构成。

　（１）光源 近红外光谱仪器最常用的光源是卤钨灯，性能稳定，价格也相对较低。

发光二极管ＬＥＤ是一种新型光源，波长范围可以设定，线性度好，适于在线或便携式仪器。

　（２）测样附件：液体多使用透射式测量池，也可采用透射式光纤探头。

　（３）检测器：可分为　单点检测器和阵列检测器　金陵石化汽油调和的是单点检测器。

在短波区域多采用Ｓｉ检测器或ＣＣＤ阵列检测器。

　在长波区 多采用ＰｂＳ　或　ＩｎＧａＡｓ　或其阵列检测器。

ＩｎＧａＡｓ　检测器的响应速度快，信噪比和灵敏度高，但响应范围相对较窄，价格也较贵。

ＰｂＳ　检测器的响应范围较宽，价格约为ＩｎＧａＡｓ检测器的１／５，但其响应呈较高的非线性。

为了提高检测器的灵敏度，扩展响应范围，在使用时往往采用半导体或液氮制冷，以保持较低的恒定温度。

　二　光谱仪的类型　　色散型光谱仪由于固有的缺点：扫描速度慢、分辨率低、信噪比低、重复性差。

　　检测器的作用：检测光通过样品后的能量。

选用检测器要满足下面三点要求：　（１）具有较高的检测灵敏度（２）快的响应速度（３）较宽的测量范围　　按单色器分类，市场上存在的ＮＩＲ光谱仪可分为：滤光片型、光栅色散型、傅里叶变换型（ＦＴ）、声光可调滤光器型（ＡＯＴＦ）四类。

　　除采用　单色器　分光外，也有仪器采用多个不同波长的发光二极管作为光源，即　ＬＥＤ型近红外光谱仪。

　１．滤光片型　滤光片型仪器采用干涉滤光片进行分光。

光学滤光片是建立在光学薄膜干涉原理上的精密光学滤光器件，利用入射和反射之间相位差产生的干涉现象，得到带宽相当窄的单色光，其半波宽可在１０ｎｍ以下，基本能达到单色器的分光质量。

　优点：采样速度快、比较坚固、可制造现场分析的手提式仪器。

　缺点：只能在单一或少数几个波长下测定，波长数目有限，若样品的基体发生变化，往往会引起较大的测量误差。

现代近红外光谱技术及应用进展一、本文概述近红外光谱（Near-Infrared Spectroscopy，NIRS）是一种基于物质对近红外光的吸收和散射特性的分析技术。

近年来，随着光谱仪器设备的不断改进和计算机技术的飞速发展，现代近红外光谱技术在分析化学、生物医学、农业食品等领域的应用日益广泛。

本文旨在综述现代近红外光谱技术的最新进展，特别是在仪器设备、数据处理方法、化学计量学以及应用领域的最新发展。

文章首先介绍了近红外光谱的基本原理和技术特点，然后重点论述了现代近红外光谱技术在不同领域的应用实例和取得的成果，最后展望了未来发展方向和潜在应用前景。

通过本文的阐述，旨在为读者提供一个全面、深入的现代近红外光谱技术及应用进展的概述。

二、现代近红外光谱技术的理论基础现代近红外光谱技术，作为一种高效、无损的分析手段，其理论基础源自电磁辐射与物质相互作用的原理。

近红外光谱区域通常是指波长在780 nm至2500 nm范围内的电磁波，其能量恰好对应于分子振动和转动能级间的跃迁。

因此，当近红外光通过物质时，分子中的化学键和官能团会吸收特定波长的光，产生振动和转动跃迁，从而形成独特的光谱。

现代近红外光谱技术的理论基础主要包括量子力学、分子振动理论和光谱学原理。

量子力学为近红外光谱提供了分子内部电子状态和行为的基本描述，而分子振动理论则详细阐述了分子在不同能级间的跃迁过程。

光谱学原理则将这些理论应用于实际的光谱测量和分析中，通过测量物质对近红外光的吸收、反射或透射特性，来获取物质的结构和组成信息。

现代近红外光谱技术还涉及到光谱预处理、化学计量学方法以及光谱解析等多个方面。

光谱预处理包括平滑、去噪、归一化等步骤，旨在提高光谱的质量和稳定性。

化学计量学方法则通过多元统计分析、机器学习等手段，实现对光谱数据的深入挖掘和信息提取。

光谱解析则依赖于专业的光谱数据库和算法，对光谱进行定性和定量分析，从而确定物质中的成分和含量。

近红外光谱标准近红外光谱技术作为一种重要的分析技术，在多个领域得到了广泛的应用。

为了规范近红外光谱技术的使用和推广，制定了一系列近红外光谱标准。

本文将介绍近红外光谱标准的主要内容，包括近红外光谱仪器标准、近红外光谱分析方法标准、近红外光谱样品制备标准、近红外光谱数据解析标准、近红外光谱应用领域标准、近红外光谱质量评估标准、近红外光谱安全操作标准以及近红外光谱数据处理标准。

近红外光谱仪器标准近红外光谱仪器是进行近红外光谱分析的基础设备，因此其性能和质量对分析结果有着至关重要的影响。

近红外光谱仪器标准主要包括仪器的基本参数、性能指标、稳定性、可靠性等方面的规定。

例如，仪器的主要技术指标应符合相应的测试方法及技术要求，仪器的稳定性应满足测试要求，仪器的操作应简单方便，仪器的安全性能应符合相关规定等。

近红外光谱分析方法标准近红外光谱分析方法标准是针对具体分析对象和方法制定的标准。

这些标准通常包括样品的前处理方法、光谱采集条件、谱图解析方法等方面的规定。

例如，样品的前处理应遵循一定的流程和规范，以保证样品的代表性和均匀性；光谱采集时应选择合适的波长范围和扫描次数，以保证光谱的质量和可靠性；谱图解析时应采用合适的数学方法和模型，以获得准确的分析结果。

近红外光谱样品制备标准近红外光谱样品制备是进行近红外光谱分析的重要环节之一。

样品制备不当可能会影响光谱的质量和分析结果的准确性。

近红外光谱样品制备标准主要包括样品的制备方法、样品制备过程中的质量控制等方面的规定。

例如，样品制备时应保证样品的代表性和均匀性，样品制备过程中应避免外部因素对样品的影响等。

近红外光谱数据解析标准近红外光谱数据解析是将采集的光谱数据转化为有用的分析结果的过程。

数据解析过程中涉及到数学建模、模型验证等方面，因此需要制定相应的标准来规范这一过程。

近红外光谱数据解析标准主要包括模型建立的方法、模型验证的方法、模型评价等方面的规定。

例如，模型建立时应选择合适的波长范围和变量，模型验证时应采用交叉验证等方法，模型评价时应根据实际应用情况进行评估等。

近红外光谱分析仪的使用分析仪技术指标近红外光谱分析仪是利用气体或液体对红外线进行选择性吸取的原理制成的一种分析仪表，它具有灵敏度高反应速度快分析范围宽选择性好抗干扰本领强等特点，被广泛应近红外光谱分析仪是利用气体或液体对红外线进行选择性吸取的原理制成的一种分析仪表，它具有灵敏度高反应速度快分析范围宽选择性好抗干扰本领强等特点，被广泛应用于石油化工冶金等工业生产中。

近红外光谱分析仪的光源是接受上下两个电极的方法，通上电流，电极之间就形成一个火花式光谱仪光源。

在这火花式光谱仪光源中，电极之间空气或其他气体一般处于大气压力。

因此放电是在充有气体的电极之间发生，是依靠电极间流过的电流使气体发光，是建立在气体放电的基础上。

低压火花以及控波型光谱分析仪光源是在电容电场作用下，接受掌控气氛中放电；火花光谱分析仪光源是在直流电场作用下，淡薄掌控气氛中放电；等离子体火花式光谱仪光源是在射频电磁场作用下掌控气氛中放电（电极之间的电压以及电流的关系不遵守欧姆定律的）。

光谱分析仪光源的作用是将待测元素变成气体状态，而后激发成光谱，依据该元素谱线强度转换成光电流，由计算机掌控的测光系统按谱线的强度换算成元素的含量。

光源作用的这种动态过程，就是将样品由固态变成气态，其中一部份元素激发而发射光谱，而这些气态的样品又不断地向四周扩散，分析间隙的气态样品也在不断更新，以求达到一个动态平衡，当火花光谱分析仪光源激发确定时间后，蒸气云中待测元素浓度增大，只有蒸气云中浓度充分大，才能得到大的光电信号。

近红外光谱分析仪是否稳定正常地运行，直接影响到仪器测定数据的好坏，假如气路中有水珠、机械杂物杂屑等都会造成气流不稳定，因此，对气体掌控系统要常常进行检查和维护。

首先要做试验，打开掌控系统的电源开关，使电磁阀处于工作状态，然后开启气瓶及减压阀，使气体压力指示在额定值上，然后关闭气瓶，察看减压阀上的压力表指针，应在几个小时内没有下降或下降很少，否则气路中有漏气现象，需要检查和排出。