【课件】近红外光谱分析ppt

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《化学近红外》PPT课件

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在预测过程中，首先使用近红外光谱仪测定待测样品的光谱图，通过软件自动对模型库进行检索，选择正确模型计算待测质量参数。
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1.2.3近红外光谱的测量形式

近红外线有很强的穿透能力，其分析仪器有三种测量形式；漫透射测量、透射测量和漫反射测量
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透射测量；是指将待测样品置于光源与检测器之间，检测器所检测的光是透射光或与样品分子相互作用后的光（光谱（波长一般在780~1100nm范围内）承载了样品结构与组成信息），透射光强度与样品浓度之间的关系符合Beer定律。
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被测物质的近红外光谱取决于样品的组成和结构。样品的组成和结构和近红外光谱之间有着一定的函数关系。使用化学计量学方法确定出这些重要函数关系，即经过校正，就可以根据被测样品的近红外光谱，快速计算出各种数据。
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1.2.2化学计量学方法

化学计量学是化学、计算机技术与数学相互结合形成的一门崭新的边缘学科。现代分析化学计量学已发展成数理统计、数据处理、分类、解析、实验设计最优化，最大限度地获取有关物质系统化学信息等的有效方法。由于采用了计算机技术，通过解析光谱数据获得物质的有关化学信息，利用数学模型和数学方法描述，消除基质和干扰组分的影响，从而对复杂样品不经预处理直接进行多组分分析。
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(5)控制及数据处理分析系统现代近红外光谱仪器的控制及数据处理分析系统是仪器的重要组成部分。一般由仪器控制、采谱和光谱处理分析两个软件系统和相应的硬件设备构成。 (6)打印机

记录或打印样品的光谱或定性、定量分析结果。
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近红外光谱仪器的主要类型近红外光谱仪的分类方式比较多，但市场上分类主要还是按照仪器的分光器件不同来分，一般可分为4种主要类型：滤光片型、光栅色散型、傅里叶变换型和声光调制滤光器型。其中光栅色散型又有光栅扫描单通道和非扫描固定光路多通道检测之分。

近红外光谱原理 PPT资料共88页

..........
3. n个波长点
C = B0 + B1 * A1 + B2 * A2 + ..... + Bn* An n+1 dimensions !!!
How to find the bands you need?
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
9000
8000
7000
6000
Wavenumber cm-1
10
140
9090
4000
16
318
9090
4000
32
159
9090
4000
8
636
9090
4000
4
1273
9090
4000
2
2545
About how many data points are we talking about?
Optical resolution Dispersive system in cm-1
迈克尔逊干涉仪 Mems
立体角镜
滤光片型
光源
滤光片
样品
检测器
滤光片型仪器的优缺点
优点：
1. 制造成本低，推广面大； 2. 体积小，可以便携。
缺点：
1. 滤光片的带宽较宽（一般10nm）。 2. 滤光片透光的光谱中心点难以保证。 3. 同一波长滤光片的带宽和透过率难以保证一致。 4. 信息量少，只能作为专用仪器。 5. 得到的不是连续光谱，不能对光谱进行预处理（如平滑、求导等）。
100
90
80
70
Resolution (cm-1)

《近红外光谱NIR》PPT课件

但在NIR区域，吸收强度弱，灵敏度相对较低，吸收带较宽且重叠严重，谱带的归属较困难，而且样品浓度、温度、湿度、氢键形成、样品状态、仪器环境等因素的变化，对谱带都有显著的影响。导致近红外光谱解析复杂化，难以获得明确的信息。这是近红外光谱在一段时间内未得到发展和应用的原因。
因此，依靠传统的建立工作曲线方法进行定量分析是十分困难的。
光谱测量时不需要对分析样品进行前处理；
分析过程中不消耗其它材料或破坏样品；
分析重现性好、成本低。
对于经常的质量监控是十分经济且快速的，但对于偶然做一两次的分析或分散性样品的分析则不太适用。因为建立近红外光谱方法之前必须投入一定的人力、物力和财力才能得到一个准确的校正模型。
编辑ppt
7
近红外光谱主要是反映Ｃ－Ｈ、Ｏ－Ｈ、Ｎ－Ｈ、Ｓ－Ｈ等化学键的信息，因此分析范围几乎可覆盖所有的有机化合物和混合物。加之其独有的诸多优点，决定了它应用领域的广阔，使其在国民经济发展的许多行业中都能发挥积极作用，并逐渐扮演着不可或缺的角色。
(2)近红外光谱分析不是一种直接测定方法，而是将未知样品测得的光谱通过训练集样品得到的校正模型来预测其组成或性质。因此，训练集样品的组成或性质的适用范围、基础数据的准确性及选择计量学方法的合理性，都将直接影响最终的分析结果。
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五、近红外光谱定量、定性分析
1.定量分析
用一组已知样品建立光谱数据与性质或组成数据间的关系。
NIR的特点很适合于在线测定聚合物的结构信息和动力学参数。 ∗NIR在聚合物合成及加工中的应用：
聚合物的合成与加工过程的控制；聚合物中添加剂的分析；聚合物分剂含量测定。
编辑ppt
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4. 近红外光谱分析在生命科学与医药中的应用

近红外光谱分析技术 ppt课件

PPT课件 35
• 一、近红外光谱的定量分析
• (五) 校正模型的建立
• 目的是对未知样品的组成或性质进行预测。 • 常用的三种建立校正模型的方法：主成分回归( PCR)、偏最小二乘归( PIS) 和多元线性回归(MIR)。 • 常见的非线性校正模型建立技术区域权重回归( LMR )和人工神经网络 ( ANN )。
优化算法介绍
• 1.主成分分析法
• 是将数据降维，以排出众多化学信息共存下的相互重叠的信息。它是将原变量进行转换，用少数几个新变量作为原变量的线性组合，同时，这些新变量应尽可能多的表征原变量的数据结构特征而不丢失信息。 • 通过主成分回归，可以去除噪声，解决了回归中的共线性问题，有效地提高了信息利用，提高了模型的稳定性。
指该近红外光谱仪器所能记录的光谱范围。
波长范围
仪器的分辨率
波长的精确度
PPT课件
指仪器所显示的波长值和分光系统实际输出单色光的波长值之间的相符程度。
波长的准确度
指对同一样品进行多次扫描，光谱谱峰位置间的差异程度或重复性。
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指仪器对某物质进行透射或漫反射测量时，所测光度值与该物质真实值之差。
近红外光谱分析技术
PPT课件
1
原理
仪器结构
数据分析
应用
PPT课件
2
原理
PPT课件
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一、近红外光谱分析技术的发展
可简单概括为： 1800年发现 19s80年代
20s50年代中后期
20世纪60 年代中期
20s80年代后
20世纪90 年代
PPT课件
4
二、近红外光谱的产生
区域
介于可见光与中红外之间的近红外波段。整个谱区波长范围根据ASTM定义为780-2526nm, 在一般应用中将波长在7002500nm（波数14286-4000cm-1）作为近红外谱区。

近红外光谱法PPT课件

❖ 相关系数R2：表示样品预测值与理论值的相关程度。
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近红外光谱定量分析的流程与步骤
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❖ 拓扑学方法和ANN方法等常用于非线性关系的关联。
❖ ANN和PLS方法结合使用，可改善数据关联的能力。
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建立定量模型的方法
❖ MLR只要知道混合物中某些组分的浓度或性质，就可以建立复杂体系的校正模型。但是仅适用几个波长下的光谱数据，常常会丢失许多光谱信息。
❖平滑处理涉及处理窗口的大小，较大的平滑点数可以使信噪比提高，但同时也会导致信号的失真。
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多元散射校正MSC
❖ 主要是消除颗粒分布不均匀及颗粒大小产生的散射影响
❖ 经过散射校正后的光谱有效地消除了原始光谱由于颗粒度及装样误差所导致的基线平移和非线性
影响
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人参总皂甙近红外光谱及定标建模分析
❖ 中国药典2005版首次收载
附录XIXK 近红外分光光度法指导原则
2
NIR的特点
❖分析速度快，分析效率高 ❖适用的样品范围广（液体、固体、半固体和
胶状体） ❖样品一般不需要预处理，分析成本较低 ❖测试重现性好 ❖不破坏样品，应用在活体分析和医药临床领
域 ❖不适合痕量分析以及分散性样品的分析
3
二、基本原理
❖ 合频近红外谱带位于2000~2500nm处，一级倍频位于1400~1800nm处，二级倍频位于 900~1200nm处，三级和四级或更高级倍频则位于780~900nm处。
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不同化合物基团在近红外区的吸收谱带
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不同化合物基团在近红外区的吸收谱带
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❖分子振动从基态向高能级跃迁时产生的；记录的主要是含氢基团 C－H、O－H、N－H、S －H的倍频和合频吸收。

近红外光谱分析技术50页PPT

近红外光谱分析技术
26、机遇对于有准备的头脑有特别的亲和力。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力量泉源之一，也是成功的利器之一。没有它，天才也会在矛盾 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯潘。
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育；而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔

近红外光谱及其在.ppt

总之，近红外光谱分析技术作为一种“绿色”分析技术，优点非常明显，能够有效地应用于大批量样品的快速分析。相信今后会在烟草行业得到进一步的推广应用。
谢谢！
曹建国[55]建立了二醋酸纤维丝束外油分析的数学模型，并建立了滤棒中三醋酸甘油酯含量测定的数学模型嗍。
王家俊等[57]应用SIMCA分类法与PLS算法结合傅里叶变换近红外光谱，建立了卷烟纸的分类模型，用于卷烟纸的判别分类，同时建立了测定卷烟纸定量、厚度、透气度、水分和灰分等性质的校正模型。
三、展望
一、近红外光谱
近红外光谱分析技术作为分析化学领域迅猛发展的高新技术，它的出现带来了又一次分析技术的革命。近几届匹兹堡会议的方法学分类中，“近红外”从“红外及拉曼”中分离出来单独列为一类，因而受到持续关注。近年来该项技术在烟草行业已成为研究热点，并得到广泛应用。
1、近红外光谱原理
近红外光谱及其在烟草行业中的应用
冉霞
一、近红外光谱 1、近红外光谱原理 2、近红外光谱分析技术的优点 3、近红外光谱分析技术的不足 4、近红外光谱分析技术的发展
二、近红外光谱在烟草行业中的应用 1、常规化学成分分析 2、烟气分析 4、烟叶类型或产地判别 5、卷烟配方识别 6、卷烟真伪鉴别 7、卷烟材料分析 8、烟叶物理指标测定
7、烟叶物理指标测定
近红外光谱分析技术已初步应用于烟叶物理指标测定。
周汉平等[59]采用外观质量评价法给250个烟叶样品的叶片结构和油分赋值。而后用近红外光谱仪在3 500～12 000 cm-1波长范围对这些烟叶样品进行扫描，并采用偏最小二乘法建立了叶片结构和油分的近红外预测模型。
王东丹等[52]应用近红外聚类分析，对不同牌号、类型的样品进行了定性分析。

近红外光谱理论PPT课件

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弯曲振动 – 面外弯曲 (2)
Dedicated Analytical Solutions
2020年5月11日星期一
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15
光谱理论….
频率是指单位时间的振动数目振幅是振动双极的振动距离
Dedicated Analytical Solutions
2020年5月11日星期一
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16
0.6
二级倍频吸收带
0.4
三级倍频吸收带
0.2
合频吸收带
0 700
1000
Dedicated Analytical Solutions
2020年5月11日星期一
1300 1600 1900 波长 (纳米)
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2200
2500
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随波长变化的一些因素变化趋势
吸光度
波带叠加在样品中穿透
700nm
1100nm
光谱理论….
当光能与分子振动能量相匹配时，分子将吸收光能，振动能级将跃迁为新能级，表征为振动振幅的增加
在新能级时，分子振动频率保持不变
Dedicated Analytical Solutions
2020年5月11日星期一
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17
分子振动能级跃迁
Dedicated Analytical Solutions
这些工作为NIR技术在我国农业上的应用提供了大量的基础数据
Dedicated Analytical Solutions
2020年5月11日星期一
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7
NIR技术已正式列入我国饲料国标
GB /T 18868-2002 饲料中水分、粗蛋白、粗纤维、粗脂肪、赖氨酸、蛋氨酸、快速测定近红外光谱法

近红外光谱分析技术课件

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一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利
近红外光谱定量分析的八个环节
• （1）样品的选择 • （2）样品近红外谱图的扫描 • （3）谱图的预处理 • （4）样品中各待测成分化学值的测定 • （5）剔除异常值 • （6）分析谱区的选定 • （7）建立模型 • （8）检验与评价模型
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一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利
反射光谱法
• 反射光谱分析时，检测器与光源置于待测样品的同一侧，检测器检测到的分析光是光源发出的作用光投射到物体后，以各种方式反射回来的光。物体对光的反射分为规则反射光（镜面反射）与漫反射。规则反射光指在物体表面按入射角等于反射角的反射定律发生的反射。漫反射是光投向漫反射体（颗粒或粉末）后，在物体表面或内部发生的方向不定的反射。
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一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利
近红外光谱分析技术
• 定性分析 • 定量分析
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一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利
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一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利
• 多元线性回归（MLR） MLR方法是从光谱中找出与某种成分或指标相关显著的几个波长点的吸光度进行多元回归得到标准方程，预测未知样品。该方法在1985 年以前普遍使用

近红外光谱分析2021专用PPT

对称伸缩振动---非对称伸缩振动---摇摆振动---摇摆振动---弯曲振动---剪切振动
对称伸缩振动---非对称伸缩振动---摇摆振动---摇摆振动---弯曲振动---剪切振动
（2）模型需要不断的维护改进；
近红外光谱定量分析的流程与步骤
成分鉴别、产地鉴别、真伪鉴别
对称伸缩振动---非对称伸缩振动---摇摆振动---摇摆振动---弯曲振动---剪切振动
样品是透明的真溶液，则分析光在样品中经过的路程一定，透射光的强度与样品组分浓度由比耳定律决定。
不同化合物基团在近红外区的吸收谱带
透射光谱法
• 透射光谱法就是把待测样品置于作用光与检测器之间，检测器所检测到的分析光是作用光通过样品体与样品分子相互作用后的光，若样品是透明的真溶液，则分析光在样品中经过的路程一定，透射光的强度与样品组分浓度由比耳定律决定。
近红外光谱的常规分析方法
透射光谱法反射光谱法
近红外光谱分析技术
定性分析定量分析
近红外光谱分析仪器
按分光系统分类
波长固定滤光片型光栅色散型快速傅立叶变换型声光可调滤光器阵列检测型
近红外光谱技术的应用
食品
酒制品、饮料、调味品、乳制品、食用油、烘焙食品、肉类等成分鉴别、产地鉴别、真伪鉴别
近红外光谱定性分析利用模式识别与聚类的一些算法，主要用于鉴定。
药药物物分分析析对称有有效效伸成成缩分分分分振析析动（（多多--成成-非分分））对中中称药药伸分分析析缩振动---摇摆振动---摇摆振动---弯曲振动---剪切振动
透射光谱法就是把待测样品置于作用光与检测器之间，检测器所检测到的分析光是作用光通过样品体与样品分子相互作用后的光，若

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农牧
谷类作物、烟草、咖啡、水果、蔬菜、茶叶等成分鉴别、成熟度、品质分级、品种鉴定、产地鉴别、真伪鉴别
ห้องสมุดไป่ตู้
石油炼制原油、天然气、汽油等成分鉴别、重整
药物分析有效成分分析（多成分）中药分析
近红外光谱分析技术的优缺点
优点：（1）快速，通常30秒内就可给出分析结果，可进行在线分析；（2）制样简单；（3）信息量大，可同时测定多组分；（4）经定标建模后，无须用其他常规化学分析手段，不使用有毒有机
反射光谱法
• 反射光谱分析时，检测器与光源置于待测样品的同一侧，检测器检测到的分析光是光源发出的作用光投射到物体后，以各种方式反射回来的光。物体对光的反射分为规则反射光（镜面反射）与漫反射。规则反射光指在物体表面按入射角等于反射角的反射定律发生的反射。漫反射是光投向漫反射体（颗粒或粉末）后，在物体表面或内部发生的方向不定的反射。
德国布鲁克公司在 2001 年推出的真正非接触式在线傅立叶近红外分析仪器： MATRIX-E
试剂，无污染；（5）非破坏性分析，可实现产品的无损质量检测；（6）可使用光纤，从而可实现远程分析检测。
缺点：（1）建立模型需要大量有代表性且化学值已知的样品；（2）模型需要不断的维护改进；（3）近红外测定精度与参比分析精度直接相关，在参比方法精度
不够的情况下，无法得到满意结果。

谢谢

定量分析
• 近红外光谱分析与其它吸收光谱按照比耳定律作定量分析类似。作常规光谱定量分析时，需要建立光谱参数与样品含量间的关系（标准曲线）。但对复杂样品作近红外光谱定量分析时，为了解决近红外谱区重叠与谱图测定不稳定的问题，必须充分应用全光谱的信息。
近红外光谱定量分析的流程与步骤
傅立叶近红外分析仪器
近红外光谱分析技术
———分析化学领域的“巨人”
近红外光
近红外光（Near Infrared，NIR）是介于可见光（VIS）和中红外光（MIR）之间的电磁波，波长范围为780~2526nm，习惯上又将近红外区分为近红外短波（780~1100nm）和近红外长波（1100~2526nm）两个区域。
定性分析
• 近红外光谱定性分析利用模式识别与聚类的一些算法，主要用于鉴定。在模式识别运算时需要有一组用于计算机“学习”的样品集，通过计算机运算，得出学习样品在数学空间的范围，对未知样品运算后，若也在此范围内，则该样品属于学习样品集类型，反之则否定。聚类运算时不需学习样品集，它通过待分析样品的光谱特征，根据光谱近似程度进行分类。
近红外光谱的常规分析方法

透射光谱法
反射光谱法
近红外光谱分析技术

定性分析
定量分析
近红外光谱分析仪器
按分光系统分类

波长固定滤光片型光栅色散型快速傅立叶变换型声光可调滤光器阵列检测型
近红外光谱技术的应用
食品
酒制品、饮料、调味品、乳制品、食用油、烘焙食品、肉类等成分鉴别、产地鉴别、真伪鉴别
近红外光谱谱区示意图
分子的不同振动形式
对称伸缩振动---非对称伸缩振动---摇摆振动---摇摆振动---弯曲振动---剪切振动
不同化合物基团在近红外区的吸收谱带
透射光谱法
• 透射光谱法就是把待测样品置于作用光与检测器之间，检测器所检测到的分析光是作用光通过样品体与样品分子相互作用后的光，若样品是透明的真溶液，则分析光在样品中经过的路程一定，透射光的强度与样品组分浓度由比耳定律决定。
近红外光谱分析原理
• 近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的，记录的主要是含氢基团X-H（X=C、N、 O）振动的倍频和合频吸收。不同基团（如甲基、亚甲基、苯环等）或同一基团在不同化学环境中的近红外吸收波长与强度都有明显差别，NIR光谱具有丰富的结构和组成信息，非常适合用于碳氢有机物质的组成与性质的测量。