近红外光谱仪器比较

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近红外光谱分析仪的组成

近红外光谱分析仪的组成

近红外光谱分析仪的组成近红外光谱仪器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。

滤光片型主要作专用分析仪器,如粮食水分测定仪。

由于滤光片数量有限,很难分析复杂体系的样品。

光栅扫描式具有较高的信噪比和分辨率。

由于仪器中的可动部件(如光栅轴)在连续高强度的运行中可能存在磨损问题,从而影响光谱采集的可靠性,不太适合于在线分析。

傅立叶变换近红外光谱仪是具有较高的分辨率和扫描速度,这类仪器的弱点同样是干涉仪中存在移动性部件,且需要较严格的工作环境。

声光可调滤光器是采用双折射晶体,通过改变射频频率来调节扫描的波长,整个仪器系统无移动部件,扫描速度快。

但目前这类仪器的分辨率相对较低,价格也较高。

随着阵列检测器件生产技术的日趋成熟,采用固定光路、光栅分光、阵列检测器构成的NIR仪器,以其性能稳定、扫描速度快、分辨率高、信噪比高以及性能价格比好等特点正越来越引起人们的重视。

在与固定光路相匹配的阵列检测器中,常用的有电荷耦合器件(CCD)和二极管阵列(PDA)两种类型,其中Si 基CCD多用于近红外短波区域的光谱仪,InGaAs基PDA检测器则用于长波近红外区域。

近红外光谱仪器的主要性能指标在近红外光谱仪器的选型或使用过程中,考虑仪器的哪些指标来满足分析的使用要求,这是分析工作者需要考虑的问题。

对一台近红外光谱仪器进行评价时,必须要了解仪器的主要性能指标,下面就简单做一下介绍。

1、仪器的波长范围对任何一台特定的近红外光谱仪器,都有其有效的光谱范围,光谱范围主要取决于仪器的光路设计、检测器的类型以及光源。

近红外光谱仪器的波长范围通常分两段,700~1100nm的短波近红外光谱区域和1100~2500nm的长波近红外光谱区域。

2、光谱的分辨率光谱的分辨率主要取决于光谱仪器的分光系统,对用多通道检测器的仪器,还与仪器的像素有关。

分光系统的光谱带宽越窄,其分辨率越高,对光栅分光仪器而言,分辨率的大小还与狭缝的设计有关。

近红外光谱分析仪的组成

近红外光谱分析仪的组成

近红外光谱分析仪的组成近红外光谱仪器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。

滤光片型主要作专用分析仪器,如粮食水分测定仪。

由于滤光片数量有限,很难分析复杂体系的样品。

光栅扫描式具有较高的信噪比和分辨率。

由于仪器中的可动部件(如光栅轴)在连续高强度的运行中可能存在磨损问题,从而影响光谱采集的可靠性,不太适合于在线分析。

傅立叶变换近红外光谱仪是具有较高的分辨率和扫描速度,这类仪器的弱点同样是干涉仪中存在移动性部件,且需要较严格的工作环境。

声光可调滤光器是采用双折射晶体,通过改变射频频率来调节扫描的波长,整个仪器系统无移动部件,扫描速度快。

但目前这类仪器的分辨率相对较低,价格也较高。

随着阵列检测器件生产技术的日趋成熟,采用固定光路、光栅分光、阵列检测器构成的NIR仪器,以其性能稳定、扫描速度快、分辨率高、信噪比高以及性能价格比好等特点正越来越引起人们的重视。

在与固定光路相匹配的阵列检测器中,常用的有电荷耦合器件(CCD)和二极管阵列(PDA)两种类型,其中Si 基CCD多用于近红外短波区域的光谱仪,InGaAs基PDA检测器则用于长波近红外区域。

近红外光谱仪器的主要性能指标在近红外光谱仪器的选型或使用过程中,考虑仪器的哪些指标来满足分析的使用要求,这是分析工作者需要考虑的问题。

对一台近红外光谱仪器进行评价时,必须要了解仪器的主要性能指标,下面就简单做一下介绍。

1、仪器的波长范围对任何一台特定的近红外光谱仪器,都有其有效的光谱范围,光谱范围主要取决于仪器的光路设计、检测器的类型以及光源。

近红外光谱仪器的波长范围通常分两段,700~1100nm的短波近红外光谱区域和1100~2500nm的长波近红外光谱区域。

2、光谱的分辨率光谱的分辨率主要取决于光谱仪器的分光系统,对用多通道检测器的仪器,还与仪器的像素有关。

分光系统的光谱带宽越窄,其分辨率越高,对光栅分光仪器而言,分辨率的大小还与狭缝的设计有关。

光谱仪近红外

光谱仪近红外

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

近红外光谱

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三、近红外光谱定量及定性分析

3.1近红外光谱的定量分析

3.2近红外光谱的定性分析
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3.1近红外光谱的定量分析

近红外光谱的定量分析就利用化学分析 数据和近红外光谱数据建立模型,确定 模型参数,然后以这个模型去定量预测 某些信息(如浓度)的方法。
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定量分析过程具体步骤如下:
1.选择足够多的且有代表性的样品组成校 正集; 2.通过现行标准方法测定校正模型样品 的组成或性质; 3.测定校正模型样品的近红外光谱;
24
1.3近红外光谱分析技术的特点


1)分析速度快,测量过程大多可在1min 内完成。因此在日常分析中,包括了样 品准备等工作时间,在5min以内即可得 到数据。近红外光谱分析技术的另一个 特点是通过样品的一张光谱,可以测得 各种性质或组成。 2)适用的样品范围广,通过相应的测样器 件可以直接测量液体、固体、半固体和 胶状体等不同物态的样品光谱。
近红外光谱记录的是分子中单个化学键 的基频振动的倍频和合频信息,它常常 受含氢基团X-H(X-C、N、O)的倍频 和合频的重叠主导,所以在近红外光谱 范围内,测量的主要是含氢基团X-H振动 的倍频和合频吸收。
9

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测量。 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。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,化学计量学的发展 为这一问题的解决奠定了数学基础。
17

虽然建立模型所使用的样本数目很有限, 但通过化学计量学处理得到的模型应具有 较强的普适性。对于建立模型所使用的校 正方法,视样品光谱与待分析的性质关系 不同而异,常用的有多元线性回归、主成 分回归、偏最小二乘法、人工神经网络和 拓扑方法等

近红外光谱标准

近红外光谱标准

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

近红外光谱分析仪的使用 分析仪技术指标

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。

近红外光谱分析仪

近红外光谱分析仪

图2 滤光片近红外光谱分析仪光路图近红外光谱分析仪现代近红外光谱分析技术始于上世纪80年代末,90年代初,至今已有20余年的快速发展,该分析技术日臻成熟,已经在各个领域中发挥了巨大作用。

近红外光谱分析技术具有分析速度快、同时测量多种性质、测量精度高、操作简单、仪器种类多的特点,适合化验室、在线和现场便携等使用。

近红外光谱测量方式可归结为:透射,漫反射和衰减全反射,如图1所示。

(a )透射 (b )漫反射 (c )ATR图1 近红外光谱测量方式1 常见近红外分析仪器产品种类近红外分析仪器是光谱仪器,在结构上,与紫外-可见分光光度计、红外光谱仪类似,具有光源、分光、检测和电路控制等单元。

根据分光方式,近红外光谱仪器可划分为滤光片近红外分析仪、光电发光二极管近红外分析仪、光栅扫描近红外光谱仪、傅里叶近红外光谱仪、阵列检测近红外光谱仪、声光过滤调制近红外光谱仪和MEMS 近红外光谱仪。

按照仪器用途和功能,近红外光谱仪器可分为便携近红外分析仪、实验室台式近红外光谱仪、在线近红外光谱仪以及专用分析仪。

这些光谱仪器的分光原理和功能具有显著不同,在结构、性能和用途上差别很大。

1.1 滤光片近红外分析仪光源发出的复合光中部分窄波段光通过滤光片。

不同的滤光片可提供系列窄波段,通常多达8~9种滤光片。

这类仪器结构相对简单(如图2所示),成本低,适合用于便携和专用分析仪。

虽然光谱分辨率低,但对很多应用如水分分析等,可以满足常规分析要求。

如同其他类型的近红外光谱仪,这类仪器对温度要求也非常苛刻。

1.2 光栅扫描近红外光谱仪图3 光栅扫描近红外光谱仪光路示意这是最为经典的光谱仪器,如图3所示,通过单色器(一般为光栅)将复合光色散为单色光,各单色光通过转动光栅按照波长顺序依次通过出射狭缝,通过样品,到达检测器检测。

这类仪器的光谱范围取决于选用的光栅和检测器,可以是短波(700~1100nm,硅检测器)或是长波(1100~2500nm,硫化铅,或砷镓铟)。

5种近红外光谱仪采集药品光谱的一致性检验_张锐

5种近红外光谱仪采集药品光谱的一致性检验_张锐
一致性检验方法对本文中5种仪器采集得到的近红外光谱之间的差异非常敏感造成ci值的数值和范围都很大用于比较不同仪器测得的药品光谱的相似程度过于严格不能清晰的反映不同仪器测得的药品光谱的相似程度考虑探索其他适用性更好的方法
药物分析杂志 Chin J Pharm Anal 2013,33( 6)
— 1067 —
3
1
乙胺吡嗪利福异烟片( ethambutol
10
1
hydrochloride,pyrazinamide,
rifampicin and isoniazid tablets)
异福胶囊
10
1
( rifampicin and isoniazid capsules)
异福片
10
1
( rifampicin and isoniazid tablets)
使用 OPUS 光谱处理软件,近红外光谱一致性检验 批号为 100901 和 100902 的异福片样品的近红外光
方法,光 谱 预 处 理 方 法: 一 阶 导 数 化 ( 13 个 平 滑 谱和其他 8 个批次的一致性有较大的差异。异福酰
点) + 矢量归一化,CI 限度设为 6,每批样品采集 5 胺胶囊 10 个批次的近红外光谱在 5 种仪器上一致
TANGO FT - NIR Spectrometer
Bruker
漫反射积分球
FT
OPUS
( integrating sphere)
11500 - 4000
Spotlight 400 FTIR Imaging System
Perkin Elmer
漫反射积分球
FT
SP
( integrating sphere)

近红外光谱仪的结构性原理分析 光谱仪工作原理

近红外光谱仪的结构性原理分析 光谱仪工作原理

近红外光谱仪的结构性原理分析光谱仪工作原理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。

近红外光谱分析仪保养工作做得好,就能够延长使用寿命,可以把工作做得更好。

光纤光谱仪功能光纤光谱仪是一种测量工具,紧要用于测量紫外、可见、近红外和红外波段光强的仪器,具有测量精准、精准明确度高、使用快捷、牢靠性好等优点。

红外光谱测量方法介绍

红外光谱测量方法介绍

红外光谱测量方法介绍红外光谱是一种广泛应用于化学、生物、药物、材料科学、环境科学等领域的分析技术。

基于物质分子吸收红外辐射的原理,红外光谱能够提供关于分子的结构、键合状态、功能团以及其他化学性质的信息。

在本文中,我们将介绍几种常用的红外光谱测量方法。

一、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)傅里叶变换红外光谱仪是目前最常用的红外光谱测量仪器。

它使用光源发射出一段宽频谱的红外辐射,经过样品后,红外辐射被光谱仪探测器收集,并经过傅里叶变换将信号转换为光谱图。

FT-IR光谱仪具有高分辨率、高灵敏度和快速测量的优点,可应用于液体、固体和气体样品的红外光谱分析。

二、近红外光谱仪(NIRS)近红外光谱(NIR)具有更高的穿透性,适用于非破坏性、快速的样品分析。

近红外光谱仪测量的波长范围一般介于700纳米到2500纳米之间。

NIRS仪器使用近红外光源照射样品,收集其反射光谱,并通过与参考样品进行比较,计算得出样品中不同成分的浓度。

近红外光谱在农产品、食品、医疗和制药等领域有广泛应用。

三、偏振红外光谱(IR-ATR)偏振红外光谱(IR-ATR)是一种通过测量样品边界表面产生的红外辐射来获取样品信息的方法。

它使用一块具有高折射率的晶体将光引导进样品表面,通过折射和全反射的过程,样品表面会产生强烈的吸收现象。

IR-ATR光谱不需要对样品进行任何处理,对液体和固体样品有着广泛的适用性。

四、拉曼光谱拉曼光谱是一种通过测量样品分子散射光谱来获取信息的技术。

拉曼光谱与红外光谱类似,也能提供关于分子的结构和化学性质的信息。

相比于红外光谱,拉曼光谱更适合于固体和液体样品的分析,对于有机化合物和无机材料的表征有着广泛的应用。

五、显微红外光谱显微红外光谱结合了显微镜和红外光谱的功能,可以在显微级别上分析样品。

这种方法对于微观颗粒、涂层、纤维和细胞等样品的红外光谱分析非常有用。

显微红外光谱可以进一步提供空间分辨率和化学信息的关联性,被广泛应用于材料科学、生物学和药物领域等。

傅里叶红外光谱仪分类

傅里叶红外光谱仪分类

傅里叶红外光谱仪可以分为以下几类:
1. 经典傅里叶红外光谱仪(Classical Fourier Transform Infrared Spectrometer,CFTIR):是一种采用经典傅里叶变换原理的红外光谱仪。

它通过样品吸收光的方式来测量样品的分子结构,具有高灵敏度和高精度的优点,被广泛应用于化学、生物、医药等领域的研究中。

2. 近红外光谱仪(Near-Infrared Spectroscopy,NIRS):是一种基于近红外波段进行光谱分析的仪器。

相比于经典傅里叶红外光谱仪,近红外光谱仪具有更高的分辨率和更快的数据采集速度,适用于实时监测和快速分析的应用场景,如食品、环境、材料科学等领域。

3. 表面增强拉曼光谱仪(Surface-Enhanced Raman Spectroscopy,SERS):是一种利用表面增强拉曼效应进行光谱分析的仪器。

它可以在无需破坏样品的情况下获取样品表面的振动信息,因此具有非侵入性、高灵敏度和快速响应的优点,被广泛应用于生物医学、环境监测、材料表征等领域。

4. 多波长傅里叶红外光谱仪(Multi-Wavelength Fourier Transform Infrared Spectrometer,MWFT-NIRS):是一种同时测量多个波长的红外光谱仪。

它可以在同一样品中同时获得多个波长的光谱信息,从而提高分析的准确性和可靠性,被广泛应用于复杂样品的分析中。

红外光谱仪的种类和工作原理

红外光谱仪的种类和工作原理

一、红外光谱仪的种类红外光谱仪的种类有:①棱镜和光栅光谱仪。

属于色散型,它的单色器为棱镜或光栅,属单通道测量。

②傅里叶变换红外光谱仪。

它是非色散型的,其核心部分是一台双光束干涉仪。

当仪器中的动镜移动时,经过干涉仪的两束相干光间的光程差就改变,探测器所测得的光强也随之变化,从而得到干涉图。

经过傅里叶变换的数学运算后,就可得到入射光的光谱。

这种仪器的优点:①多通道测量,使信噪比提高。

②光通量高,提高了仪器的灵敏度。

③波数值的精确度可达0.01厘米-1。

④增加动镜移动距离,可使分辨本领提高。

⑤工作波段可从可见区延伸到毫米区,可以实现远红外光谱的测定。

近红外光谱仪种类繁多,根据不用的角度有多种分类方法。

从应用的角度分类,可以分为在线过程监测仪器、专用仪器和通用仪器。

从仪器获得的光谱信息来看,有只测定几个波长的专用仪器,也有可以测定整个近红外谱区的研究型仪器;有的专用于测定短波段的近红外光谱,也有的适用于测定长波段的近红外光谱。

较为常用的分类模式是依据仪器的分光形式进行的分类,可分为滤光片型、色散型(光栅、棱镜)、傅里叶变换型等类型。

下面分别加以叙述。

二、滤光片型近红外光谱仪器:滤光片型近红外光谱仪器以滤光片作为分光系统,即采用滤光片作为单色光器件。

滤光片型近红外光谱仪器可分为固定式滤光片和可调式滤光片两种形式,其中固定滤光片型的仪器时近红外光谱仪最早的设计形式。

仪器工作时,由光源发出的光通过滤光片后得到一宽带的单色光,与样品作用后到达检测器。

该类型仪器优点是:仪器的体积小,可以作为专用的便携仪器;制造成本低,适于大面积推广。

该类型仪器缺点是:单色光的谱带较宽,波长分辨率差;对温湿度较为敏感;得不到连续光谱;不能对谱图进行预处理,得到的信息量少。

故只能作为较低档的专用仪器。

三、色散型近红外光谱仪器:色散型近红外光谱仪器的分光元件可以是棱镜或光栅。

为获得较高分辨率,现代色散型仪器中多采用全息光栅作为分光元件,扫描型仪器通过光栅的转动,使单色光按照波长的高低依次通过样品,进入检测器检测。

傅里叶红外光谱仪和近红外光谱仪

傅里叶红外光谱仪和近红外光谱仪

傅里叶红外光谱仪和近红外光谱仪
傅里叶红外光谱仪和近红外光谱仪
傅里叶光谱仪是一种基于傅里叶变换原理的仪器,用于分析物质的红
外光谱。

傅里叶红外光谱(FTIR)的原理是通过将样品照射红外光,
使其分子振动,产生的红外光谱通过傅里叶变换分离成各个波数对应
的信号,从而推导出样品的分子结构和化学特性。

FTIR广泛用于生命
科学、材料科学、环境科学等领域,对于研究物质分子结构和化学反
应机理具有不可替代的作用。

相比之下,近红外光谱仪则主要用于分析有机物、无机物和生物大分
子等方面。

与FTIR不同的是,近红外光谱(NIR)的波长范围大约在700-2500nm之间,相应的波数范围大约在4000-14000cm-1。

NIR的原
理是样品分子振动和分子中的化学键弯曲等运动产生的光谱响应,然
后通过NIR仪器的检测和分析来确定样品的组分和含量。

同时,NIR技术具有快速、无损、经济的优势,可适用于固、液、气
态样品分析,还可以进行在线或实时分析,可广泛应用于食品、医药、环保、农业等领域。

此外,NIR仪器的使用也需要考虑样品制备、数
据预处理和分析等相关技术,只有仔细掌握这些技术,才能充分发挥NIR技术的良好效果。

综上所述,FTIR和NIR光谱技术都是重要的光谱分析方法,具有各自
独特的优势和适用范围。

因此,正确选择适用的光谱仪器对于科学研
究和产业应用具有重要意义。

同时,摆脱概念的束缚,将这些光谱技术与其他分析手段相结合,也能够更好地满足实际需要。

傅立叶变换近红外光谱仪

傅立叶变换近红外光谱仪

傅立叶变换近红外光谱仪傅立叶变换近红外光谱仪(Fourier Transform Near-Infrared Spectrometer,FT-NIRS)是一种使用傅立叶变换技术的近红外光谱仪器,用于分析物质的成分和特性。

这种仪器结合了傅立叶变换和近红外光谱技术,具有高灵敏度和高分辨率的优势。

主要特点和原理:
1. 傅立叶变换技术:与传统的光谱仪器相比,FT-NIRS 使用傅立叶变换技术,通过记录光谱信号的全部幅度信息,显著提高了光谱分辨率和灵敏度。

2. 近红外光谱技术:近红外光谱是在近红外区域(通常在780到2500纳米的范围内)测量的,这是分子振动吸收的典型区域。

通过分析样品对这一范围内光的吸收和反射,可以获取样品的化学成分和特性信息。

3. 高分辨率:FT-NIRS 可以提供高分辨率的光谱,使得可以更准确地分析样品中的不同成分,包括有机化合物、水分、气体等。

4. 非破坏性分析:近红外光谱是一种非破坏性的分析方法,对样品没有损害,适用于在线检测和实时监测。

5. 应用广泛:FT-NIRS 在化学、制药、食品安全、农业等领域得到广泛应用。

它可以用于原材料检测、生产过程监测、质量控制等方面。

6. 数据处理:由于傅立叶变换技术的应用,FT-NIRS 产生的光谱数据通常需要经过复杂的数据处理和分析,包括去噪、降噪、校正等步骤。

傅立叶变换近红外光谱仪通过结合这两种先进的技术,提供了一种强大的工具,可以快速、准确地分析和监测样品的化学成分和性质。

红外光谱知识点总结

红外光谱知识点总结

红外光谱知识点总结一、红外光谱的基本原理1. 红外辐射红外光波长范围为0.78~1000微米,是可见光和微波之间的一部分光谱。

物质在光谱范围内会吸收、散射和发射红外光。

这些过程可以用来获取物质的结构信息。

2. 分子振动分子在吸收红外辐射时,分子内部的振动模式会发生变化,这些振动模式会导致物质对不同波长的红外光有不同的吸收峰。

根据分子结构、键的类型和位置不同,红外吸收峰会出现在不同的波数位置。

3. 红外吸收谱红外吸收谱是将物质对不同波数的红外光的吸收强度绘制成图谱。

在红外吸收谱中,不同的振动模式会对应不同的吸收峰,通过谱图的解析可以得到物质的结构信息。

4. 红外光谱仪红外光谱仪是用于测定物质的红外吸收光谱的仪器,它主要包括光源、分光器、样品室、检测器和数据处理系统等部分。

常见的红外光谱仪有光散射型、光路差型和干涉型等。

二、红外光谱的仪器分析技术1. 光散射型红外光谱仪光散射型红外光谱仪是通过散射光进行分析的,它适用于固态样品和粉末样品的分析。

该仪器操作简单,对样品的要求不高,但是分辨率较低。

2. 光路差型红外光谱仪光路差型红外光谱仪利用干涉光进行分析,可以获得高分辨率的红外光谱。

它适用于高精度的定量分析和结构鉴定,但是对样品的平整度和光路的稳定性要求较高。

3. 干涉型红外光谱仪干涉型红外光谱仪采用光源产生的连续光通过光栅或凸透镜分散成各个不同波数的光线,对于样品吸收光线的强度进行检测,然后通过计算机进行数据处理。

其优点是分辨率高、峰型窄、精确度高,适用于各种样品的定性、定量和成分分析。

4. 远红外光谱和近红外光谱远红外光谱仪可以用于检测液体样品和气态样品,其波数范围在4000~400 cm-1之间。

而近红外光谱则适用于固态和半固态样品的分析,波数范围在12500~4000 cm-1之间。

三、红外光谱的谱图解析1. 物质的结构信息根据红外光谱谱图的解析可以获得物质的结构信息,如键的种类、键的位置、分子的构型等。

近红外光谱仪的常见分类方法和类型

近红外光谱仪的常见分类方法和类型

近红外光谱仪的常见分类方法和类型
近红外光谱仪是一种广泛应用于化学、生物、医药、食品等领域的分析仪器,根据其工作原理、构成和应用范围的不同,可以进行如下分类:
1. 根据工作原理:
近红外光谱仪可以根据其工作原理分为反射式、透射式和光纤式近红外光谱仪。

反射式光谱仪主要用于固体样品的分析,透射式光谱仪主要用于液体样品的分析,而光纤式光谱仪则可以用于在线监测和非接触式测量。

2. 根据构成和特点:
近红外光谱仪可以分为台式、便携式和在线式光谱仪。

台式光谱仪通常具有更高的分辨率和灵敏度,适用于实验室中的科研和分析工作;便携式光谱仪体积小、便于携带,适用于野外或现场快速检测;在线式光谱仪则可以实现连续监测和自动化控制。

3. 根据应用范围:
近红外光谱仪可以根据其应用领域分为食品安全检测、药品质量控制、化学品分析、生物医药等专用光谱仪。

不同的应用领域对光谱仪的性能要求和样品处理方法有所不同,因此针对不同的应用领域有专门定制的近红外光谱仪。

总的来说,近红外光谱仪的分类主要是根据其工作原理、构成和应用范围的不同进行的。

不同类型的近红外光谱仪在不同的领域和场景中发挥着重要作用,为化学分析和质量控制提供了有力的技术支持。

药检培训(仪器)liuxu-近红外光谱仪器简介

药检培训(仪器)liuxu-近红外光谱仪器简介

分子振动
分子转动
电磁转动
Wavelength (m)
1010
10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1
1
101
振动光谱理论
I0 I反射.
光源
I透射
I散射.
反射率: 透过率:
R = Iscatt/I0. T = Itrans/I0.
透过率: 透过率 Beer定律 定律
3,960 cm -1 (2,526 nm) 104
近 红 外
108
107
106
105
103
中红 外 红外
102
101
1
10-1 10-2 10-3
核磁 振动 Radio, TV 无 线电波
γ-射线X–射 线来自紫外可 见远红外
电子自旋振 动 微波
Interaction
原子核转变
内层电 子的跃 迁
外层电子的跃迁
仪器自检时参数的物理意义
信噪比: 用峰/峰值计)表示仪器的灵敏度, 信噪比:(用峰/峰值计)表示仪器的灵敏度,允许最小 值是625(针对光纤),如果低于625则光谱图的噪音 值是625(针对光纤),如果低于625则光谱图的噪音 625 ),如果低于625 较大,仪器自动检验将不能通过。 较大,仪器自动检验将不能通过。
测样方式
测样方式在此指仪器可提供的样品光谱采集形式, 测样方式在此指仪器可提供的样品光谱采集形式,有些仪 器能够提供透射、漫反射、光纤等多种测量方式。 器能够提供透射、漫反射、光纤等多种测量方式。
软件功能以及数据处理能力
软件是现代近红外光谱仪器的重要组成部分, 软件是现代近红外光谱仪器的重要组成部分,软件一 般由光谱采集软件和化学计量学处理软件两部分组成 。不同公司的软件差异较大,光谱化学计量学软件一 不同公司的软件差异较大, 般由谱图的预处理、定性或定量校正模型的建立和未 般由谱图的预处理、 知样品的预测三大部分组成。 知样品的预测三大部分组成。有些公司的软件的智能 化程度较高,可以推荐最佳主成分维数等指标, 化程度较高,可以推荐最佳主成分维数等指标,适于 初学者和经验丰富的科学工作者使用; 初学者和经验丰富的科学工作者使用;有些软件的智 能化程度则差些,仅仅适合经验丰富的使用者。 能化程度则差些,仅仅适合经验丰富的使用者。

近红外分析仪的概述

近红外分析仪的概述

近红外光谱仪的文献综述1、近红外光谱仪的发展概况英国科学家William 在1800 年发现热线,也就是红外线。

但是第一台实验用红外光谱分析设备的发明却是在二战前夕。

二战结束后,红外光谱仪迎来了飞速发展。

红外光谱分为三类:近红外(780〜2500nm、中红外(2500〜25000nn)和远红外(25000〜1000000nn、⑴。

20世纪40年代出现了第一台商用红外光谱仪[2]。

但是直到80 年代我国才开始近红外光谱仪的应用研究。

早期的研究中近红外谱区常常被称为“被遗忘的谱区”。

当人们采用摄谱的方法获得了有机化合物的近红外光谱,并对相关基因的光谱特征进行了解析之后,这个“被遗忘的谱区”才在分析技术中占得一席之地。

制造技术的提升和计算机技术的发展使得近红外分析技术也得到了飞跃。

20世纪50年代,Kaye率先发明了透射式近红外光仪器[3]。

早期近红外光谱仪噪声高,缺乏完善的数据处理系统。

60年代,Norris 的研究工作极大地促进了近红外光谱仪器的发展。

1971 年,Dickey-John 公司生产了第一台商用近红外光谱仪器并获得了美国专利。

1975 年Dickey-John 公司和Technicon 公司联合推出了Infra An-alyzer25 型近红外光谱分析仪。

这时的近红外光谱仪器在稳定性和温度补偿功能上有了很大的进步。

随着微处理器的应用,仪器的测量精确度更高,数据处理系统更完善。

80 年代出现了高分辨率的傅里叶变换近红外光谱仪器,新技术层出不穷。

90 年代,声光可调滤光型近红外技术的出现,大大降低了仪器的成本[4]。

此时,光纤探头在近红外技术中也得到了应用。

现代的近红外光谱分析技术越来越成熟,正朝着小型化、专业化和便捷化的方向发展。

2、近红外光谱仪的原理及特点在近红外光谱区不同物质的含氢基团(C-H、O-H、N-H 等、都有不同的吸收强度和吸收峰位置。

朗伯- 比尔吸收定律是近红外光谱分析的理论基础:样品光谱特征随其组成成分和内在结构变换而变化[5]。

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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。


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。

 
2.光栅扫描型 
原理:光源发出的复色光束,经准直后通过入射狭缝,照射到单色器(光栅)上,将复色光色散为单色光,从单色器出射的不同波长单色光的出射角度不同,通过转动光栅按照波长顺序依次通过出射狭缝,与待测样品发生作用后,到达检测器被检测。

 
优点:结构不复杂、容易制造。

与中红外相比,由于近红外光谱仪区可采用高能量的光源和高灵敏度的检测器,其信噪比较高。

 
缺点:仪器的分辨率较傅里叶变换型仪器稍差,波长的准确性也有所下降。

因光栅转动,不利于仪器的稳定性。

 
光栅型的新进展:基于MEMS(微电子机械系统)开发出来的新型的近红外光谱仪 3.阵列检测器 
固定光路阵列检测器型仪器是20世纪90年代发展起来的一种新型的仪器。

 
原理:此类仪器多采用后分光方式,即光源发出的光首先经过样品,再由光栅分光,光栅不需要转动,经过色散后的光聚焦在阵列检测器的焦面上同时被检测。

 
优点:分光系统中无可移动光学部件,结构简单,成本低,极容易实现小型化,仪器的长期稳定性和抗干扰性能好,且扫描速度快。

 
缺点:分辨率相对较低、仪器之间的一致性比光栅扫描型仪器更难保证。

(光栅扫描型的一致性不如傅立叶型) 
4.声光可调(AOTF)型 
原理:以双折射晶体为分光原件,采用声光衍射的原理对光进行色散。

AOTF 是由双折射晶体、射频辐射源、电声转换器和声波吸收器组成。

 
优点:分光系统中无可移动部件、扫描速度快。

既可以实现扫描范围内的全光谱扫描,也可以在扫描范围内任意选定一组波长进行扫描,对于固定的应用对象,可以大大节省测量时间。

仪器体积小、重量轻,便于小型化。

 
缺点:分辨率不如光栅型与傅里叶型,价格也高,由于晶体制作等原因,仪器间的一致性(吸光度与波长的准确性)不好。

 
5.傅里叶变换型 
20世纪80年代以后,傅里叶变换型的光谱仪器已成为红外光谱仪器的主导产品。

 
优点:扫描速度快、分辨率高、波长准确性好。

但信噪比优势不明显。

其采用单色性极好的He-Ne 激光器对干涉系统进行监控,且光谱的分辨率高,使得这类仪器具有较好的波长准确性与重复性,仪器间的一致性好。

 
6.其他 
阿达玛(Hadamard)变换和MEMS可编程光栅等类型的仪器。

 
傅里叶型仪器的具体介绍,参考《化学计量学方法与分子光谱分析技术》-褚小立 P197。

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