近紅外光(NIR)是介于可見(jiàn)區(qū)和中紅外區(qū)間的電磁波,不同文獻(xiàn)中對(duì)其波長(zhǎng)范圍的劃分不盡相同,美國(guó)試驗(yàn)和材料協(xié)會(huì)(ASTM)規(guī)定為700nm至2500nm。NIR常被化分為短波近紅外(SW-NIR)和長(zhǎng)波近紅外(LW-NIR),其波段范圍分別為700—1100nm和1100—2500 nm。
1800年,Herschel發(fā)現(xiàn)了NIR光譜區(qū);1900年前后,NIR光譜儀器使用玻璃棱鏡和膠片記錄器,其光譜范圍局限于700nm—1600nm。50年代的商品NIR光譜儀使用硫化鉛光敏電阻作檢測(cè)器,其波長(zhǎng)范圍能延伸至3000nm,能用于定量分析,但,由于NIR消光系數(shù)低和譜帶寬而解析困難,該技術(shù)并沒(méi)有獲得廣泛應(yīng)用。60年代,KarlNorris
使用漫反射技術(shù)對(duì)麥子水分、蛋白和脂肪含量進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)NIR光譜用于常規(guī)分析的實(shí)用價(jià)值。隨計(jì)算機(jī)發(fā)展和化學(xué)計(jì)量學(xué)(Chemometrics)誕生,NIR和化學(xué)計(jì)量學(xué)結(jié)合產(chǎn)生了現(xiàn)代NIR光譜學(xué)。NIRzui先應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。80年代,光譜儀器制作和計(jì)算機(jī)技術(shù)水平有了大的提高,NIR被廣泛應(yīng)用于在工業(yè)和其它領(lǐng)域。近幾屆匹司堡分析儀器會(huì)議上,NIR已成為紅外光譜分析報(bào)道的熱點(diǎn)。NIR在線(xiàn)分析應(yīng)用給石化工業(yè)帶來(lái)了巨大經(jīng)濟(jì)效益,更是引人注目。
根據(jù)紅外輻射在地球大氣層中的傳輸特性,通常分為近紅外(0.75μm到3μm)、中紅外(3μm到30μm)、遠(yuǎn)紅外(30μm到1000μm)。
主要區(qū)別是波長(zhǎng)不同,應(yīng)用領(lǐng)域不同。
紅外吸收光譜法是定性鑒定化合物及其結(jié)構(gòu)的重要方法之一,在生物學(xué)、化學(xué)和環(huán)境科學(xué)等研究領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。無(wú)論樣品是固體、液體和氣體,純物質(zhì)還是混合物,有機(jī)物還是無(wú)機(jī)物,都可以進(jìn)行紅外分析。紅外光譜法廣泛應(yīng)用于高分子材料、礦物、食品、環(huán)境、纖維、染料、粘合劑、油漆、毒物、藥物等諸多方面,在未知化合物剖析方面具有獨(dú)到之處。
(NIR)分析技術(shù)是近年來(lái)分析化學(xué)領(lǐng)域迅猛發(fā)展的高新分析技術(shù),越來(lái)越引起國(guó)內(nèi)外分析專(zhuān)家的注目,在分析化學(xué)領(lǐng)域被譽(yù)為分析“巨人”,它的出現(xiàn)可以說(shuō)帶來(lái)了又一次分析技術(shù)的革命。
近紅外區(qū)域按ASTM定義是指波長(zhǎng)在780~2526nm范圍內(nèi)的電磁波,是人們zui早發(fā)現(xiàn)的非可見(jiàn)光區(qū)域。由于物質(zhì)在該譜區(qū)的倍頻和合頻吸收信號(hào)弱,譜帶重疊,解析復(fù)雜,受當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平限制,近紅外光譜“沉睡” 了近一個(gè)半世紀(jì)。直到20世紀(jì)50年代,隨著商品化儀器的出現(xiàn)及Norris等人所做的大量工作,使得近紅外光譜技術(shù)曾經(jīng)在農(nóng)副產(chǎn)品分析中得到廣泛應(yīng)用。到60年代中后期,隨著各種新的分析技術(shù)的出現(xiàn),加之經(jīng)典近紅外光譜分析技術(shù)暴露出的靈敏度低、抗干擾性差的弱點(diǎn),使人們淡漠了該技術(shù)在分析測(cè)試中的應(yīng)用,從此,近紅外光譜進(jìn)入了一個(gè)沉默的時(shí)期。80年代后期,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,帶動(dòng)了分析儀器的數(shù)字化和化學(xué)計(jì)量學(xué)的發(fā)展,通過(guò)化學(xué)計(jì)量學(xué)方法在解決光譜信息提取和背景干擾方面取得的良好效果,加之近紅外光譜在測(cè)樣技術(shù)上所*的特點(diǎn),使人們重新認(rèn)識(shí)了近紅外光譜的價(jià)值,近紅外光譜在各領(lǐng)域中的應(yīng)用研究陸續(xù)展開(kāi)。進(jìn)入90年代,近紅外光譜在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用全面展開(kāi),有關(guān)近紅外光譜的研究及應(yīng)用文獻(xiàn)幾乎呈指數(shù)增長(zhǎng),成為發(fā)展zui快、zui引人注目的一門(mén)獨(dú)立的分析技術(shù)。由于近紅外光在常規(guī)光纖中具有良好的傳輸特性,使近紅外光譜在在線(xiàn)分析領(lǐng)域也得到了很好的應(yīng)用,并取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,從此近紅外光譜技術(shù)進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展的新時(shí)期。
我國(guó)對(duì)近紅外光譜技術(shù)的研究及應(yīng)用起步較晚,除一些專(zhuān)業(yè)分析工作人員以外,近紅外光譜分析技術(shù)還鮮為人知。但1995年以來(lái)已受到了多方面的關(guān)注,并在儀器的研制、軟件開(kāi)發(fā)、基礎(chǔ)研究和應(yīng)用等方面取得了較為可喜的成果。但是目前國(guó)內(nèi)能夠提供整套近紅外光譜分析技術(shù)(近紅外光譜分析儀器、化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件、應(yīng)用模型)的公司仍是。隨著中國(guó)加入WTO及經(jīng)濟(jì)化的浪潮,國(guó)外許多大型分析儀器生產(chǎn)商紛紛登陸中國(guó),想在*時(shí)間占領(lǐng)中國(guó)的近紅外光譜分析儀器市場(chǎng)。由此也可以看出近紅外光譜分析技術(shù)在分析界炙手可熱的發(fā)展趨勢(shì)。在不久的未來(lái),近紅外光譜分析技術(shù)在分析界必將為更多的人所認(rèn)識(shí)和接受。
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