什么是近红外光谱及其工作原理

NIR 是缩写词 N耳朵 nfraR红外光谱学,它指的是使用近红外辐射分析样品的成分或特征特征的分析技术。近红外也被用来描述 N耳朵-红外线 R反射率。其他类似的术语包括 NIRS (N耳朵 红外线 Spectroscopy)和 NIT(N耳朵 红外线 T透射光谱学)。所有这些技术都是相关的,依赖于近红外光来表征材料。

好处

近红外于20世纪70年代开始商业化,现已成为一种流行且广泛的分析技术,用于分析食品、农业、药品和化工产品。近红外分析仪具有以下优点:

  • 易于使用-正常操作包括装入样品池和启动仪器。
  • 很少的样品制备-大多数样品可以按原样进行分析,也可以通过简单的研磨或缩小粒径进行分析。
  • 没有危险的化学废物-根本不使用任何化学品。
  • 快速分析-典型分析时间为 10 秒-2 分钟。
  • 多个参数的同步结果-通过一次样本分析可预测多个成分。
  • 可靠的结果-对于大多数分析,近红外仪器的预测精度在参考方法误差的1.5倍以内,精度要高得多。
  • 具有成本效益-一位分析师通常可以在一天内分析数百个样本,而无需消耗成本。

NIR 是如何工作的?

近红外是电磁频谱中的一个区域,具有独特的特性,因此对表征材料非常有用。近红外光区域介于 700 到 2500 nm 之间。电磁频谱的这一区域具有分析大多数固体、浆液和液体样品的最佳属性组合。

该区域的光与 OH、NH 和 CH 键相互作用,某些波长(频率)与每种键类型相关。当向含有这些键的化合物含量高的样品提供近红外光时,样品会在这些特定波长下吸收一些能量,因此反射光在这些区域的强度较低。反射信号(频谱)的差异可以与化学浓度差异相关,这构成了近红外校准的基础。一旦建立了这种校准,它就可以用来预测未知样品的化学浓度。

例如,蛋白质的特征是存在于单个氨基酸中的NH键。NH 键可吸收近红外光谱中多个区域的不同水平的近红外辐射。样本中的蛋白质越多,这些区域吸收的能量就越多,反射能量在该区域的强度也越小。可以开发校准来定义样品的近红外光谱与目标成分之间的关系,然后将这些校准用于常规用途来分析新样品。

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