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發布時間:2020-11-08 10:22  





近紅外光譜分析儀器
近紅外光譜儀器從分光系統可分為固定波長濾光片、光柵色散、快速傅立葉變換、聲光可調濾光器和陣列檢測五種類型。濾光片型主要作專用分析儀器,如糧食水分測定儀。由于濾光片數量有限,很難分
析復雜體系的樣品。 光柵掃描式具有較高的信噪比和分辨率。 由于儀器中的可動部件(如光柵軸)在連續高強度的運行中可能存在磨損問題,從而影響光譜采集的可靠性,不太適合于在線分析。傅立葉變換近紅外光譜儀是具有較高的分辨率和掃描速度,這類儀器的弱點同樣是干涉儀中存在移動性部件,且需要較嚴格的工作環境。聲光可調濾光器是采用雙折射晶體,通過改變射頻頻率來調節掃描的波長,整個儀器系統無移動部件,掃描速度快。但這類儀器的分辨率相對較低,價格也較高。用來處理光譜資料的電腦可能位于實驗室內部,有些則是位在遠端并透過乙太網路或USB連網。隨著陣列檢測器件生產技術的日趨成熟,采用固定光路、光柵分光、陣列檢測器構成的NIR儀器,以其性能穩定、掃描速度快、分辨率高、信噪比高以及性能價格比好等特點正越來越引起人們的重視。在與固定光路相匹配的陣列檢測器中,常用的有電荷耦合器件(CCD)和二極管陣列(PDA)兩種類型,其中 Si 基 CCD 多用于近紅外短波區域的光譜儀,InGaAs 基 PDA 檢測器則用于長波近紅外區域。北京英賢儀器有限公司與石油化工科學研究院和美國微光譜公司合作, 基于陣列檢測器成功開發出了系列近紅外光譜儀,包括實驗室型和在線型儀器,光譜范圍覆蓋了整個近紅外波段(700~2500nm),根據測量對象可以選擇多種測量方式如透射、漫反射等,已在 30 余家煉廠、科研單位和高校得到成功應用。
近紅外光譜分析方法的優點為
1) 分析速度快。近紅外光譜分析儀一旦經過定標后在不到一分鐘的時間內即可完成待測樣品多個組分的同步測量,如果采用二極管列陣型檢測器結合聲光調制型分光器的分析儀,則可在幾秒鐘的時間內給出測量結果,完全可以實現過程在線定量分析。
2) 對樣品無化學污染。待測樣品視顆粒度的不同可能需要簡單的物理制備過程(如磨碎、混合、干燥等),無需任何化學干預即可完成測量過程,被稱為是一種綠色的分析技術。近紅外光譜分析模型
3) 儀器操作簡單,對操作員的素質水平要求較低。通過軟件設計可以實現極為簡單的操作要求,在整個測量過程中引入的人為誤差較小。
4) 測量準確度高。盡管該技術與傳統理化分析方法相比精度略遜一籌,但是給出的測量準確度足夠滿足生產過程中質量監控的實際要求,故而非常實用。
5) 分析成本低。由于在整個測量過程中無需任何化學試劑,儀器定標完成后測量是一項非常簡單工作,所以幾乎沒有任何損耗。
近紅外光譜分析儀的領域
1.用于生物反應過程出的研究與檢測。由于近紅外響應速度快,又可進行多組分的同時和無損檢測,因此可以獲取生物過程中的一些重要變量參數;4、遠程故障診斷及維護:如果儀器軟件出現故障,可直接上網進行故障診斷及排除。同時它還可以用于生化反應中微生物的鑒別和分類;在生命過程的研究中,被用于測定腦血流量和腦血管中CO2的活性,人體肌肉組織在運動中的氧化代謝等。
2.生物體組織的研究則主要包括皮膚中水分的測定,腦組織的研究等方面
3.在臨床醫學方面,近紅外光譜的優勢在于其對組織的透過性好,能夠進行體外或在體的非破壞、非介入分析。主要有全血或中血紅蛋白載氧量、PH、葡萄糖、尿素等含量的測定。8、全密閉防塵設計9、外接端口:可接RS-232、調制解調器、USB接口10、內置恒溫器,確保儀器長時間工作。隨著近紅外、計算機技術、光學技術等的不斷發展,研究的不斷深入,近紅外技術將在生物醫學領域中充分發揮出潛力,有望在探索生命過程的奧秘,以及重大疾病預防、診斷、處理上起到更多的實際作用。
近紅外光譜分析儀的注意事項
近紅外分析技術的一個重要特點就是技術本身的成套性,即必須同時具備三個條件:
(1)各項性能長期穩定的近紅外光譜儀,是保證數據具有良好再現性的基本要求;
(2)功能齊全的化學計量學軟件,是建立模型和分析的必要工具;
(3)準確并適用范圍足夠寬的模型。這三個條件的有機結合起來,才能為用戶真正發揮作用。因此,在購買儀器時必須對儀器提供的模型使用性有足夠的認識,特別避免個別商家為推銷儀器所做的過度宣傳的不良誘導,為此付出代價的廠家有之,因此,一定要對廠家提供模型與技術支持情況有詳細了解。近紅外分析技術分析速度快,是因為光譜測量速度很快,計算機計算結果速度也很快的原因。但近紅外分析的效率是取決于儀器所配備的模型的數目,比如測量一張光譜圖,如果僅有一個模型,只能得到一個數據,如果建立了10種數據模型,那么,僅憑測量的一張光譜,可以同時得到10種分析數據。在定標過程中,標準樣本數量的多少,直接影響分析結果的準確性,數量太少不足以反映被測樣本群體常態分布規律,數據太多,工作量太大。另外在選擇化學分析的樣本時,不僅要考慮樣品成分含量和梯度,同時要考慮樣本的物理、化學、生長地域、品種、生長條件及植物學特性,以提高定標效果,使定標曲線具有廣泛的應用范圍,對變異范圍比較大的樣本可以根據特定的篩選原則,進行多個定標,以提高定標效果及檢驗的準確性。一般來講,單類純樣本由于樣本性質穩定,含化學信息量相對少,因此定標相對容易,如玉米、小麥、大豆等純樣;目前來講,能夠提供整套近紅外光譜分析技術(近紅外光譜分析儀器、化學計量學軟件、應用模型)的公司仍是屈指可數。混合樣本樣品信息復雜,在本譜區會引起多種基團譜峰的重疊,信息解析困難,定標困難,如畜牧生產中的各種全價飼料、配合飼料、濃縮飼料等。