近紅外光譜分析技術(shù)

近紅外光譜分析技術(shù)一、本文概述近紅外光譜分析技術(shù)是一種基于物質(zhì)在近紅外光譜區(qū)域（780-2500納米）的吸收和散射特性的分析技術(shù)。本文將對(duì)近紅外光譜分析技術(shù)的原理、應(yīng)用、優(yōu)勢(shì)以及挑戰(zhàn)進(jìn)行全面的概述。我們將介紹近紅外光譜分析技術(shù)的基本原理。近紅外光譜分析主要利用物質(zhì)在近紅外光譜區(qū)域的吸收和散射特性，通過(guò)測(cè)量和分析這些特性，可以對(duì)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析。我們將詳細(xì)探討近紅外光譜分析技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。這些領(lǐng)域包括但不限于農(nóng)業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)藥、石油化工、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。在這些領(lǐng)域中，近紅外光譜分析技術(shù)被廣泛應(yīng)用于物質(zhì)成分的檢測(cè)、品質(zhì)的評(píng)估、過(guò)程的監(jiān)控等方面。然后，我們將討論近紅外光譜分析技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。這種技術(shù)具有非破壞性、快速、簡(jiǎn)便、無(wú)需樣品預(yù)處理等優(yōu)點(diǎn)，因此在實(shí)際應(yīng)用中受到了廣泛的歡迎。我們也將對(duì)近紅外光譜分析技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行討論。這些挑戰(zhàn)包括光譜解析的復(fù)雜性、儀器設(shè)備的精度和穩(wěn)定性要求、以及數(shù)據(jù)處理和分析方法的改進(jìn)等。近紅外光譜分析技術(shù)是一種強(qiáng)大的分析工具，具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，為了更好地發(fā)揮這種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，我們還需要在理解其基本原理、優(yōu)化其應(yīng)用方法、以及解決其面臨的挑戰(zhàn)等方面做出更多的努力。二、近紅外光譜分析技術(shù)原理近紅外光譜分析技術(shù)（Near-InfraredSpectroscopy，NIRS）是一種基于物質(zhì)對(duì)近紅外光（波長(zhǎng)范圍通常在780-2500nm）吸收特性的分析方法。近紅外光譜包含了有機(jī)物質(zhì)分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷的信息，這些信息能夠反映物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)。因此，通過(guò)測(cè)量和分析近紅外光譜，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)成分和性質(zhì)的快速、無(wú)損檢測(cè)。近紅外光譜分析的基本原理是，當(dāng)近紅外光通過(guò)物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)中的分子會(huì)吸收與其振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)相匹配的光能，導(dǎo)致光的強(qiáng)度減弱。這種吸收作用與物質(zhì)的組成和分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，因此不同的物質(zhì)在近紅外光譜上表現(xiàn)出不同的吸收特征。通過(guò)收集和分析這些吸收特征，可以獲取物質(zhì)的成分和性質(zhì)信息。近紅外光譜分析技術(shù)通常包括光譜采集和數(shù)據(jù)處理兩個(gè)步驟。在光譜采集階段，需要使用近紅外光譜儀對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)量，獲取樣品的近紅外光譜數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)處理階段，則需要對(duì)采集到的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、特征提取和定量分析或定性識(shí)別等步驟，以獲取有用的信息。近紅外光譜分析技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)，如快速、無(wú)損、無(wú)需化學(xué)試劑、可同時(shí)檢測(cè)多種成分等。因此，它在農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥、石油化工等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。例如，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，近紅外光譜分析技術(shù)可用于檢測(cè)糧食作物的水分、蛋白質(zhì)、脂肪等成分，以評(píng)估糧食的質(zhì)量和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；在食品領(lǐng)域，該技術(shù)可用于檢測(cè)食品的營(yíng)養(yǎng)成分、添加劑、水分等，以確保食品的安全和質(zhì)量；在醫(yī)藥領(lǐng)域，該技術(shù)可用于藥物成分的分析和質(zhì)量控制等。近紅外光譜分析技術(shù)是一種基于物質(zhì)對(duì)近紅外光吸收特性的分析方法，具有快速、無(wú)損、無(wú)需化學(xué)試劑等優(yōu)點(diǎn)，在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，近紅外光譜分析技術(shù)在未來(lái)將有更廣闊的應(yīng)用前景。三、近紅外光譜儀器與設(shè)備近紅外光譜分析技術(shù)的廣泛應(yīng)用，離不開(kāi)先進(jìn)的近紅外光譜儀器與設(shè)備的支持。這些設(shè)備的設(shè)計(jì)與發(fā)展，極大地推動(dòng)了近紅外光譜技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的深入應(yīng)用。近紅外光譜儀器主要包括光源、單色器、樣品室、檢測(cè)器和信號(hào)處理器等幾個(gè)部分。光源是近紅外光譜儀器的核心部件之一，通常采用近紅外發(fā)光二極管（NIRLED）或鹵鎢燈等作為光源，其光譜范圍覆蓋了近紅外區(qū)域的大部分。單色器則負(fù)責(zé)從光源發(fā)出的復(fù)合光中分離出單一波長(zhǎng)的光，常見(jiàn)的單色器有濾光片、光柵和干涉儀等。樣品室是放置待測(cè)樣品的地方，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到樣品的特性，如固體、液體或氣體，以及是否需要特殊的溫度或壓力控制。檢測(cè)器則負(fù)責(zé)接收經(jīng)過(guò)樣品吸收后的光信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以供后續(xù)處理。常見(jiàn)的檢測(cè)器有光電倍增管、硅光二極管和InGaAs線性陣列檢測(cè)器等。隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)代的近紅外光譜儀器還配備了先進(jìn)的信號(hào)處理器和計(jì)算機(jī)軟件，用于對(duì)檢測(cè)到的光譜信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理、定性和定量分析，以及結(jié)果的展示和輸出。這些軟件不僅提高了光譜分析的準(zhǔn)確性和效率，也使得非專(zhuān)業(yè)人士也能輕松操作近紅外光譜儀器。為了滿足不同領(lǐng)域和場(chǎng)景的需求，近紅外光譜儀器還衍生出了多種類(lèi)型，如便攜式近紅外光譜儀、在線近紅外光譜儀和多通道近紅外光譜儀等。這些儀器各有其特點(diǎn)，為近紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用提供了更廣闊的空間。近紅外光譜儀器與設(shè)備的發(fā)展，為近紅外光譜技術(shù)的推廣和應(yīng)用提供了有力的支持。隨著科技的不斷發(fā)展，我們有理由相信，未來(lái)的近紅外光譜儀器將更加先進(jìn)、便捷和高效，為更多的科研和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域帶來(lái)更多的可能性。四、近紅外光譜數(shù)據(jù)處理與分析方法近紅外光譜分析技術(shù)的核心在于對(duì)光譜數(shù)據(jù)的處理與分析。這一環(huán)節(jié)直接決定了光譜信息能否有效轉(zhuǎn)化為對(duì)樣品性質(zhì)的準(zhǔn)確描述。以下將詳細(xì)介紹幾種常用的近紅外光譜數(shù)據(jù)處理與分析方法。光譜預(yù)處理：光譜預(yù)處理是數(shù)據(jù)分析的第一步，其目的是減少或消除光譜中的非目標(biāo)信息，如噪聲、基線漂移等。常見(jiàn)的預(yù)處理方法包括平滑處理、導(dǎo)數(shù)處理、歸一化等。平滑處理可以減少光譜中的隨機(jī)噪聲；導(dǎo)數(shù)處理可以強(qiáng)化光譜中的吸收峰，消除基線漂移；歸一化處理則可以使光譜在相同尺度上比較。特征提?。禾卣魈崛∈菑念A(yù)處理后的光譜中提取出能夠代表樣品性質(zhì)的關(guān)鍵信息。常用的特征提取方法包括主成分分析（PCA）、小波變換等。PCA通過(guò)正交變換將原始光譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一系列線性無(wú)關(guān)的主成分，這些主成分能夠反映光譜數(shù)據(jù)中的主要變化趨勢(shì)；小波變換則能夠在不同尺度上分析光譜數(shù)據(jù)，提取出與特定性質(zhì)相關(guān)的特征。定量與定性分析：基于提取的特征，可以進(jìn)一步進(jìn)行定量或定性分析。定量分析是通過(guò)建立光譜特征與樣品性質(zhì)之間的數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品性質(zhì)的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。常見(jiàn)的定量分析方法包括多元線性回歸（MLR）、主成分回歸（PCR）、偏最小二乘回歸（PLSR）等。定性分析則是通過(guò)比較未知樣品的光譜特征與已知樣品的光譜特征，實(shí)現(xiàn)對(duì)未知樣品的識(shí)別與分類(lèi)。常見(jiàn)的定性分析方法包括模式識(shí)別、聚類(lèi)分析等。模型優(yōu)化與驗(yàn)證：為了提高模型的預(yù)測(cè)精度和穩(wěn)定性，需要對(duì)建立的模型進(jìn)行優(yōu)化和驗(yàn)證。模型優(yōu)化可以通過(guò)調(diào)整模型參數(shù)、引入新的特征變量等方式實(shí)現(xiàn)。模型驗(yàn)證則通常使用交叉驗(yàn)證、獨(dú)立樣本驗(yàn)證等方法，以評(píng)估模型的泛化能力和預(yù)測(cè)精度。近紅外光譜數(shù)據(jù)處理與分析方法涵蓋了光譜預(yù)處理、特征提取、定量與定性分析以及模型優(yōu)化與驗(yàn)證等多個(gè)環(huán)節(jié)。這些方法的合理運(yùn)用能夠充分挖掘近紅外光譜中的信息，為快速、準(zhǔn)確地分析樣品性質(zhì)提供有力支持。五、近紅外光譜分析技術(shù)在各行業(yè)的應(yīng)用案例近紅外光譜分析技術(shù)以其快速、準(zhǔn)確、無(wú)損的特點(diǎn)，在眾多行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。下面，我們將通過(guò)幾個(gè)具體的應(yīng)用案例，來(lái)展示近紅外光譜分析技術(shù)在不同領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用效果。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，近紅外光譜分析技術(shù)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)和分類(lèi)。例如，在谷物檢測(cè)中，該技術(shù)可以快速準(zhǔn)確地測(cè)定谷物中的水分、蛋白質(zhì)、脂肪等關(guān)鍵指標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)谷物品質(zhì)的快速評(píng)估。這不僅提高了檢測(cè)效率，還為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了有力的技術(shù)支持。在制藥行業(yè)，近紅外光譜分析技術(shù)也被用于藥品的質(zhì)量控制。通過(guò)對(duì)藥品的近紅外光譜進(jìn)行分析，可以準(zhǔn)確地測(cè)定藥品中的活性成分含量、雜質(zhì)等關(guān)鍵指標(biāo)，從而確保藥品的質(zhì)量和安全性。這種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)不僅提高了藥品生產(chǎn)的效率，還有助于減少藥品生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。在石油化工領(lǐng)域，近紅外光譜分析技術(shù)同樣發(fā)揮著重要作用。該技術(shù)可以用于石油產(chǎn)品的成分分析、質(zhì)量控制以及生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控等方面。例如，在煉油過(guò)程中，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)原料和產(chǎn)品的近紅外光譜，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的異常情況，從而采取相應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。近紅外光譜分析技術(shù)還在食品工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。在食品工業(yè)中，該技術(shù)可以用于食品營(yíng)養(yǎng)成分的快速測(cè)定和食品安全檢測(cè)等方面；在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，該技術(shù)則可以用于水質(zhì)分析、大氣污染物檢測(cè)等方面。這些應(yīng)用不僅提高了相關(guān)行業(yè)的工作效率和質(zhì)量，還有助于推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)。近紅外光譜分析技術(shù)在各行業(yè)的應(yīng)用案例充分展示了其在快速檢測(cè)、質(zhì)量控制、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控等方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，相信近紅外光譜分析技術(shù)將在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用和推廣。六、近紅外光譜分析技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)近紅外光譜分析技術(shù)作為一種現(xiàn)代分析手段，在多個(gè)領(lǐng)域都展現(xiàn)出了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)?？焖贌o(wú)損檢測(cè)：近紅外光譜分析能夠在不破壞樣品的前提下，快速獲取其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組成信息，這對(duì)于食品、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域中的質(zhì)量控制和過(guò)程監(jiān)控具有重要意義。多組分同時(shí)分析：近紅外光譜分析技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)組分的同時(shí)測(cè)定，大大提高了分析效率，特別適用于復(fù)雜體系的快速分析。綠色環(huán)保：與傳統(tǒng)的濕化學(xué)分析方法相比，近紅外光譜分析無(wú)需使用化學(xué)試劑，減少了環(huán)境污染，符合綠色化學(xué)的發(fā)展理念。易于實(shí)現(xiàn)在線分析：近紅外光譜儀器的小型化和自動(dòng)化程度不斷提高，使得其能夠方便地集成到生產(chǎn)線上，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線分析，有助于生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化和控制。盡管近紅外光譜分析技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際應(yīng)用中也面臨著一些挑戰(zhàn)。光譜解析困難：近紅外光譜信息復(fù)雜，容易受到樣品物理狀態(tài)、溫度、濕度等因素的影響，導(dǎo)致光譜解析的準(zhǔn)確性受到挑戰(zhàn)。模型泛化能力有限：目前，近紅外光譜分析大多依賴于建立校正模型，然而模型的泛化能力往往有限，對(duì)于不同來(lái)源或不同批次的樣品，可能需要重新建立模型。儀器性能差異：不同品牌和型號(hào)的近紅外光譜儀器在性能上存在差異，這可能導(dǎo)致相同樣品在不同儀器上獲得的光譜結(jié)果存在差異，影響分析準(zhǔn)確性。標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化需求：近紅外光譜分析技術(shù)的廣泛應(yīng)用需要更多的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化工作，以提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。近紅外光譜分析技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域都展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景，但同時(shí)也面臨著一些技術(shù)和實(shí)踐上的挑戰(zhàn)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和研究的深入，相信這些挑戰(zhàn)將逐漸被克服，近紅外光譜分析技術(shù)將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。七、結(jié)論隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，近紅外光譜分析技術(shù)已經(jīng)在諸多領(lǐng)域展現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用潛力。近紅外光譜作為一種快速、無(wú)損、環(huán)保的分析方法，其應(yīng)用已經(jīng)從最初的農(nóng)業(yè)和食品科學(xué)領(lǐng)域擴(kuò)展到了石油化工、醫(yī)藥制造、環(huán)境保護(hù)等多個(gè)領(lǐng)域。本文詳細(xì)介紹了近紅外光譜分析技術(shù)的基本原理、儀器設(shè)備、數(shù)據(jù)處理方法以及在實(shí)際應(yīng)用中的案例分析。通過(guò)對(duì)比分析，我們發(fā)現(xiàn)近紅外光譜分析技術(shù)具有操作簡(jiǎn)便、分析速度快、對(duì)樣品無(wú)損傷等特點(diǎn)，為現(xiàn)代分析化學(xué)提供了新的手段。同時(shí)，我們也看到了近紅外光譜分析技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中面臨的挑戰(zhàn)和限制，如光譜信息的復(fù)雜性、干擾因素的影響以及模型的通用性和穩(wěn)定性等問(wèn)題。這些問(wèn)題需要我們進(jìn)一步深入研究，通過(guò)改進(jìn)分析方法、優(yōu)化數(shù)據(jù)處理流程和提高儀器性能等方式，提升近紅外光譜分析技術(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性。展望未來(lái)，隨著、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)的不斷發(fā)展，近紅外光譜分析技術(shù)有望在數(shù)據(jù)處理和模型優(yōu)化方面實(shí)現(xiàn)更大的突破。隨著環(huán)境保護(hù)意識(shí)的日益增強(qiáng)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的深入實(shí)施，近紅外光譜分析技術(shù)作為一種綠色、環(huán)保的分析方法，將在更多領(lǐng)域發(fā)揮其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，為推動(dòng)科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。近紅外光譜分析技術(shù)作為一種重要的現(xiàn)代分析手段，已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用潛力。我們期待通過(guò)不斷的研究和探索，進(jìn)一步提升這一技術(shù)的性能和準(zhǔn)確性，為科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。參考資料：近紅外光是指波長(zhǎng)在780～2526nm范圍內(nèi)的電磁波,是人們認(rèn)識(shí)最早的非可見(jiàn)光區(qū)域。習(xí)慣上又將近紅外光劃分為近紅外短波(780～1100nm)和長(zhǎng)波(1100～2526nm)兩個(gè)區(qū)域。現(xiàn)代近紅外光譜是90年代以來(lái)發(fā)展最快、最引人注目的光譜分析技術(shù),是光譜測(cè)量技術(shù)與化學(xué)計(jì)量學(xué)學(xué)科的有機(jī)結(jié)合,被譽(yù)為分析的巨人。量測(cè)信號(hào)的數(shù)字化和分析過(guò)程的綠色化又使該技術(shù)具有典型的時(shí)代特征。近紅外光譜(NIR)是介于可見(jiàn)光(VIS)和中紅外光(MIR)之間的電磁波譜，波數(shù)約為：10000~4000cm-1。近紅外光譜法是利用含有氫基團(tuán)（-H，為：C，O，N，S等）化學(xué)鍵(-H)伸縮振動(dòng)倍頻和合頻，在近紅外區(qū)的吸收光譜，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)計(jì)量學(xué)多元校正方法，把校正樣品的近紅外吸收光譜與其成分濃度或性質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，建立校正樣品吸收光譜與其成分濃度或性質(zhì)之間的關(guān)系-校正模型。在進(jìn)行未知樣品預(yù)測(cè)時(shí)，應(yīng)用已建好的校正模型和未知樣品的吸收光譜，就可定量預(yù)測(cè)其成分濃度或性質(zhì)。另外，通過(guò)選擇合適的化學(xué)計(jì)量學(xué)模式識(shí)別方法，也可分離提取樣本的近紅外吸收光譜特征信息，并建立相應(yīng)的類(lèi)模型。在進(jìn)行未知樣品的分類(lèi)時(shí)，應(yīng)用已建立的類(lèi)模型和未知樣品的吸收光譜，便可定性判別未知樣品的歸屬。具體而言，近紅外光譜的分析技術(shù)與其他常規(guī)分析技術(shù)不同?，F(xiàn)代近紅外光譜是一種間接分析技術(shù),是通過(guò)校正模型的建立實(shí)現(xiàn)對(duì)未知樣本的定性或定量分析。圖1給出了近紅外光譜分析模型建立及應(yīng)用的框圖,其分析方法的建立主要通過(guò)以下幾個(gè)步驟完成。近紅外光譜技術(shù)之所以成為一種快速、高效適合過(guò)程在線分析的有利工具,是由其技術(shù)特點(diǎn)決定的,近紅外光譜分析的主要技術(shù)特點(diǎn)如下：(1)分析速度快。由于光譜的測(cè)量過(guò)程一般可在1min內(nèi)完成(多通道儀器可在1Sec之內(nèi)完成),通過(guò)建立的校正模型可迅速測(cè)定出樣品的組成或性質(zhì)。(2)分析效率高。通過(guò)一次光譜的測(cè)量和已建立的相應(yīng)的校正模型,可同時(shí)對(duì)樣品的多個(gè)組成或性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定。在工業(yè)分析中,可實(shí)現(xiàn)由單項(xiàng)目操作向車(chē)間化多指標(biāo)同時(shí)分析的飛躍,這一點(diǎn)對(duì)多指標(biāo)監(jiān)控的生產(chǎn)過(guò)程分析非常重要,在不增加分析人員的情況下可以保證分析頻次和分析質(zhì)量,從而保證生產(chǎn)裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。(3)分析成本低。近紅外光譜在分析過(guò)程中不消耗樣品,自身除消耗一點(diǎn)電外幾乎無(wú)其他消耗,與常用的標(biāo)準(zhǔn)或參考方法相比,測(cè)試費(fèi)用可大幅度降低。(4)測(cè)試重現(xiàn)性好。由于光譜測(cè)量的穩(wěn)定性,測(cè)試結(jié)果很少受人為因素的影響,與標(biāo)準(zhǔn)或參考方法相比,近紅外光譜一般顯示出更好的重現(xiàn)性。(5)樣品測(cè)量一般勿需預(yù)處理,光譜測(cè)量方便。由于近紅外光較強(qiáng)的穿透能力和散射效應(yīng),根據(jù)樣品物態(tài)和透光能力的強(qiáng)弱可選用透射或漫反射測(cè)譜方式。通過(guò)相應(yīng)的測(cè)樣器件可以直接測(cè)量液體、固體、半固體和膠狀類(lèi)等不同物態(tài)的樣品。(6)便于實(shí)現(xiàn)在線分析。由于近紅外光在光纖中良好的傳輸特性,通過(guò)光纖可以使儀器遠(yuǎn)離采樣現(xiàn)場(chǎng),將測(cè)量的光譜信號(hào)實(shí)時(shí)地傳輸給儀器,調(diào)用建立的校正模型計(jì)算后可直接顯示出生產(chǎn)裝置中樣品的組成或性質(zhì)結(jié)果。另外通過(guò)光纖也可測(cè)量惡劣環(huán)境中的樣品。(7)典型的無(wú)損分析技術(shù)。光譜測(cè)量過(guò)程中不消耗樣品,從外觀到內(nèi)在都不會(huì)對(duì)樣品產(chǎn)生影響。鑒于這一特點(diǎn),該技術(shù)在活體分析和醫(yī)藥臨床領(lǐng)域正得到越來(lái)越多的應(yīng)用。(8)現(xiàn)代近紅外光譜分析也有其固有的弱點(diǎn)。一是測(cè)試靈敏度相對(duì)較低,這主要是因?yàn)榻t外光譜作為分子振動(dòng)的非諧振吸收躍遷幾率較低,一般近紅外倍頻和合頻的譜帶強(qiáng)度是其基頻吸收的10到10000分之一,就對(duì)組分的分析而言,其含量一般應(yīng)大于1%；二是一種間接分析技術(shù),方法所依賴的模型必須事先用標(biāo)準(zhǔn)方法或參考方法對(duì)一定范圍內(nèi)的樣品測(cè)定出組成或性質(zhì)數(shù)據(jù),因此模型的建立需要一定的化學(xué)計(jì)量學(xué)知識(shí)、費(fèi)用和時(shí)間,另外分析結(jié)果的準(zhǔn)確性與模型建立的質(zhì)量和模型的合理使用有很大的關(guān)系?，F(xiàn)代近紅外光譜儀器從分光系統(tǒng)可分為固定波長(zhǎng)濾光片、光柵色散、快速傅立葉變換和聲光可調(diào)濾光器(AOTF)四種類(lèi)型。光柵色散型儀器根據(jù)使用檢測(cè)器的差異又分為掃描式和固定光路兩種。在各種類(lèi)型儀器中,濾光片型主要作專(zhuān)用分析儀器,為提高測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性,現(xiàn)在的濾光片型儀器往往裝有多個(gè)濾光片供用戶選擇。光柵掃描式是最常用的儀器類(lèi)型,采用全息光柵分光、PbS或其他光敏元件作檢測(cè)器,具有較高的信噪比。由于儀器中的可動(dòng)部件(如光柵軸)在連續(xù)高強(qiáng)度的運(yùn)行中可能存在磨損問(wèn)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目前近紅外光譜儀器的主導(dǎo)產(chǎn)品,具有較高的分辨率和掃描速度,這類(lèi)儀器的弱點(diǎn)同樣是干涉儀中存在移動(dòng)性部件,且需要較嚴(yán)格的工作環(huán)境。AOTF是90年代初出現(xiàn)的一類(lèi)新型分光器件,采用雙折射晶體,通過(guò)改變射頻頻率來(lái)調(diào)節(jié)掃描的波長(zhǎng),整個(gè)儀器系統(tǒng)無(wú)移動(dòng)部件,掃描速度快,具有較好的儀器穩(wěn)定性,特別適合用于在線分析。但目前這類(lèi)儀器的分辨率相對(duì)較低,AOTF的價(jià)格也較高。隨著多通道檢測(cè)器件生產(chǎn)技術(shù)的日趨成熟,采用固定光路、光柵分光、多通道檢測(cè)器構(gòu)成的NIR儀器,以其性能穩(wěn)定、掃描速度快、分辨率高、性能價(jià)格比好等特點(diǎn)正越來(lái)越引起人們的重視。在與固定光路相匹配的多通道檢測(cè)器中,常用的有二極管陣列(Photodiode-array簡(jiǎn)稱PDA)和電荷耦合器件(ChargeCoupledDevices簡(jiǎn)稱CCD)兩種類(lèi)型。在研制新型近紅外光譜儀器,提高儀器性能的同時(shí),為適合各類(lèi)樣品的分析,近紅外光譜測(cè)樣器件的研制也越來(lái)越引起人們的重視。在各類(lèi)測(cè)樣器件中,最引人注目的是各種光纖測(cè)樣器件的開(kāi)發(fā)。通過(guò)光纖測(cè)樣器件,一方面可以方便測(cè)樣過(guò)程,另一方面可以利用光纖的遠(yuǎn)距離傳輸特性,將近紅外光譜技術(shù)用于在線分析。光譜化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件是現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)的一個(gè)重要組成部分,將穩(wěn)定、可靠的近紅外光譜分析儀器與功能全面的化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件相結(jié)合也是現(xiàn)代近紅外光譜技術(shù)的一個(gè)明顯標(biāo)志。因此,光譜化學(xué)計(jì)量學(xué)方法研究在現(xiàn)代近紅外光譜技術(shù)的發(fā)展中占有非常重要的地位。從另外一個(gè)方面講,現(xiàn)代近紅外光譜技術(shù)的發(fā)展也帶動(dòng)和促進(jìn)了化學(xué)計(jì)量學(xué)學(xué)科的發(fā)展。近紅外光譜中化學(xué)計(jì)量學(xué)方法的研究主要涉及3個(gè)方面的內(nèi)容：一是光譜預(yù)處理方法的研究,目的是針對(duì)特定的樣品體系,通過(guò)對(duì)光譜的適當(dāng)處理,減弱以至于消除各種非目標(biāo)因素對(duì)光譜的影響,凈化譜圖信息,為校正模型的建立和未知樣品組成或性質(zhì)的預(yù)測(cè)奠定基礎(chǔ)；二是近紅外光譜定性和定量校正方法的研究,目的在于建立穩(wěn)定、可靠的定性或定量分析模型；三是校正模型傳遞技術(shù)的研究,也稱近紅外光譜儀器的標(biāo)準(zhǔn)化,目的是將在一臺(tái)儀器上建立的定性或定量校正模型可靠地移植到其他相同或類(lèi)似的儀器上使用,從而減少建模所需的時(shí)間和費(fèi)用?，F(xiàn)代近紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用除傳統(tǒng)的農(nóng)副產(chǎn)品的分析外已擴(kuò)展到眾多的其他領(lǐng)域,主要有石油化工和基本有機(jī)化工、高分子化工、制藥與臨床醫(yī)學(xué)、生物化工、環(huán)境科學(xué)、紡織工業(yè)和食品工業(yè)等領(lǐng)域。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,近紅外光譜可通過(guò)漫反射方法,將測(cè)定探頭直接安裝在糧食的谷物傳送帶上,檢驗(yàn)種子或作物的質(zhì)量,如水分、蛋白含量及小麥硬度的測(cè)定。還用于作物及飼料中的油脂、氨基酸、糖分、灰粉等含量的測(cè)定以及谷物中污染物的測(cè)定；近紅外光譜還被用于煙草的分類(lèi)、棉花纖維、飼料中蛋白及纖維素的測(cè)定,并用于監(jiān)測(cè)可耕土壤中的物理和化學(xué)變化。在食品分析中,近紅外光譜用于分析肉、魚(yú)、蛋、奶及奶制品等食品中脂肪酸、蛋白、氨基酸等的含量,以評(píng)定其品質(zhì)；近紅外光譜還用于水果及蔬菜如蘋(píng)果、梨中糖的分析；在啤酒生產(chǎn)中,近紅外光譜被用于在線監(jiān)測(cè)發(fā)酵過(guò)程中的酒精及糖分含量。近紅外光譜在藥物分析中的應(yīng)用始于60年代后期,在當(dāng)時(shí)藥物成分一般通過(guò)萃取以溶液形式測(cè)定。隨著漫反射測(cè)試技術(shù)的出現(xiàn),無(wú)損藥物分析在近紅外光譜分析中占有非常重要的位置?，F(xiàn)在近紅外光譜已廣泛用于藥物的生產(chǎn)過(guò)程控制。在生命科學(xué)領(lǐng)域,近紅外光譜用于生物組織的表征,研究皮膚組織的水分、蛋白和脂肪;Tong等將近紅外光譜用于乳腺癌的檢查；除此之外,近紅外光譜還用于血液中血紅蛋白、血糖及其他成分的測(cè)定及臨床研究,均取得較好的結(jié)果。近紅外光譜在石油煉制中的應(yīng)用已涉及石油加工的各個(gè)環(huán)節(jié),并為石化工業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。測(cè)定汽油的辛烷值是近紅外光譜在油品分析中最早也是最成功的應(yīng)用。在其后續(xù)工作中,又嘗試了近紅外光譜在測(cè)定汽油族組成中的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代儀器研制技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及與化學(xué)計(jì)量學(xué)方法的日趨融合，整個(gè)近紅外光譜分析系統(tǒng)，無(wú)論是硬件系統(tǒng)（近紅外光譜儀、配套專(zhuān)用測(cè)量附件等）的穩(wěn)定性、光學(xué)一致性，還是軟件系統(tǒng)（儀器操作控制軟件、數(shù)據(jù)分析軟件等）的人機(jī)對(duì)話功能，復(fù)雜數(shù)據(jù)處理和數(shù)學(xué)建模功能，均得到全面提升；加之，近年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)的興起，近紅外光譜分析技術(shù)服務(wù)于產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化，無(wú)論是應(yīng)用于離線分析，還是在線過(guò)程監(jiān)測(cè)，必將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，以下幾方面可能是研究的熱點(diǎn)：（1）近紅外光譜法在在線過(guò)程質(zhì)量監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制訂；（2）基于云計(jì)算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的近紅外光譜分析系統(tǒng)、建模服務(wù)系統(tǒng)研發(fā)；（3）基于近紅外光譜數(shù)據(jù)庫(kù)與相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用研究。近紅外光譜分析技術(shù)是一種快速、高效、無(wú)損的分析方法，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，如食品安全、藥物分析、材料科學(xué)等。本文將圍繞“我國(guó)近紅外光譜分析技術(shù)的發(fā)展”展開(kāi)，詳細(xì)介紹該技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀、應(yīng)用領(lǐng)域以及未來(lái)發(fā)展方向等方面的內(nèi)容。近紅外光譜分析技術(shù)自20世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái)，已經(jīng)經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展。目前，全球范圍內(nèi)有許多企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)在此領(lǐng)域取得了顯著成果。隨著科技的不斷進(jìn)步，近紅外光譜分析技術(shù)也在不斷完善，并向更高的精度、更快速的分析速度以及更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展。在我國(guó)，近紅外光譜分析技術(shù)的研究和應(yīng)用起步較晚，但發(fā)展迅速。目前，我國(guó)已經(jīng)有一些高校和科研機(jī)構(gòu)在此領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展。其中，以中科院上海藥物研究所、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、江南大學(xué)等為代表的機(jī)構(gòu)和企業(yè)，已經(jīng)在近紅外光譜分析技術(shù)的多個(gè)方面取得了重要成果。同時(shí)，國(guó)內(nèi)也有一些新興的科技企業(yè)開(kāi)始涉足此領(lǐng)域，進(jìn)一步推動(dòng)了近紅外光譜分析技術(shù)的發(fā)展。近紅外光譜分析技術(shù)在食品安全、藥物分析、材料科學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在食品安全領(lǐng)域，近紅外光譜分析技術(shù)可用于食品的品質(zhì)和安全性的快速檢測(cè)，如農(nóng)藥殘留、重金屬含量等。在藥物分析領(lǐng)域，近紅外光譜分析技術(shù)可以對(duì)藥物進(jìn)行有效成分的快速鑒定和含量測(cè)定，有助于提高藥物質(zhì)量和臨床療效。在材料科學(xué)領(lǐng)域，近紅外光譜分析技術(shù)可用于材料的結(jié)構(gòu)分析和性能評(píng)估，如聚合物的分子量、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度等。雖然我國(guó)近紅外光譜分析技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)取得了一定的成就，但仍然存在一些問(wèn)題和挑戰(zhàn)。我國(guó)在此領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人才相對(duì)較少，需要加強(qiáng)人才培養(yǎng)和引進(jìn)。我國(guó)在近紅外光譜分析技術(shù)的自主研發(fā)方面還有很大的提升空間，需要加強(qiáng)科技創(chuàng)新和投入。近紅外光譜分析技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化也是亟待解決的問(wèn)題，需要制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。加強(qiáng)人才培養(yǎng)和引進(jìn)：我國(guó)應(yīng)該加大對(duì)近紅外光譜分析領(lǐng)域的人才培養(yǎng)和引進(jìn)力度，建立完善的人才培養(yǎng)體系，吸引更多的優(yōu)秀人才投身于該領(lǐng)域的研究和應(yīng)用工作。加強(qiáng)科技創(chuàng)新和投入：政府和企業(yè)應(yīng)該共同加大對(duì)近紅外光譜分析技術(shù)的科技創(chuàng)新和投入力度，推動(dòng)我國(guó)在此領(lǐng)域的自主研發(fā)能力提升。同時(shí)，鼓勵(lì)企業(yè)與高校、研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作，共同推進(jìn)技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范：政府和相關(guān)機(jī)構(gòu)應(yīng)該制定近紅外光譜分析技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用的規(guī)范化管理，保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。同時(shí)，加強(qiáng)國(guó)際合作和交流，推動(dòng)我國(guó)近紅外光譜分析技術(shù)的國(guó)際影響力提升。近紅外光譜分析技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展已經(jīng)取得了顯著的成就，在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而，仍需針對(duì)存在的問(wèn)題和挑戰(zhàn)采取有效的措施，加強(qiáng)人才培養(yǎng)和引進(jìn)、科技創(chuàng)新和投入以及標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化管理等方面的工作。只有這樣，我國(guó)近紅外光譜分析技術(shù)才能更好地為現(xiàn)代社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域提供更加精準(zhǔn)、快速和高效的分析服務(wù)，為我國(guó)的科技發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出更大的貢獻(xiàn)。近紅外光是指波長(zhǎng)在780～2526nm范圍內(nèi)的電磁波,是人們認(rèn)識(shí)最早的非可見(jiàn)光區(qū)域。習(xí)慣上又將近紅外光劃分為近紅外短波(780～1100nm)和長(zhǎng)波(1100～2526nm)兩個(gè)區(qū)域。現(xiàn)代近紅外光譜是90年代以來(lái)發(fā)展最快、最引人注目的光譜分析技術(shù),是光譜測(cè)量技術(shù)與化學(xué)計(jì)量學(xué)學(xué)科的有機(jī)結(jié)合,被譽(yù)為分析的巨人。量測(cè)信號(hào)的數(shù)字化和分析過(guò)程的綠色化又使該技術(shù)具有典型的時(shí)代特征。近紅外光譜(NIR)是介于可見(jiàn)光(VIS)和中紅外光(MIR)之間的電磁波譜，波數(shù)約為：10000~4000cm-1。近紅外光譜法是利用含有氫基團(tuán)（-H，為：C，O，N，S等）化學(xué)鍵(-H)伸縮振動(dòng)倍頻和合頻，在近紅外區(qū)的吸收光譜，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)計(jì)量學(xué)多元校正方法，把校正樣品的近紅外吸收光譜與其成分濃度或性質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，建立校正樣品吸收光譜與其成分濃度或性質(zhì)之間的關(guān)系-校正模型。在進(jìn)行未知樣品預(yù)測(cè)時(shí)，應(yīng)用已建好的校正模型和未知樣品的吸收光譜，就可定量預(yù)測(cè)其成分濃度或性質(zhì)。另外，通過(guò)選擇合適的化學(xué)計(jì)量學(xué)模式識(shí)別方法，也可分離提取樣本的近紅外吸收光譜特征信息，并建立相應(yīng)的類(lèi)模型。在進(jìn)行未知樣品的分類(lèi)時(shí)，應(yīng)用已建立的類(lèi)模型和未知樣品的吸收光譜，便可定性判別未知樣品的歸屬。具體而言，近紅外光譜的分析技術(shù)與其他常規(guī)分析技術(shù)不同?，F(xiàn)代近紅外光譜是一種間接分析技術(shù),是通過(guò)校正模型的建立實(shí)現(xiàn)對(duì)未知樣本的定性或定量分析。圖1給出了近紅外光譜分析模型建立及應(yīng)用的框圖,其分析方法的建立主要通過(guò)以下幾個(gè)步驟完成。近紅外光譜技術(shù)之所以成為一種快速、高效適合過(guò)程在線分析的有利工具,是由其技術(shù)特點(diǎn)決定的,近紅外光譜分析的主要技術(shù)特點(diǎn)如下：(1)分析速度快。由于光譜的測(cè)量過(guò)程一般可在1min內(nèi)完成(多通道儀器可在1Sec之內(nèi)完成),通過(guò)建立的校正模型可迅速測(cè)定出樣品的組成或性質(zhì)。(2)分析效率高。通過(guò)一次光譜的測(cè)量和已建立的相應(yīng)的校正模型,可同時(shí)對(duì)樣品的多個(gè)組成或性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定。在工業(yè)分析中,可實(shí)現(xiàn)由單項(xiàng)目操作向車(chē)間化多指標(biāo)同時(shí)分析的飛躍,這一點(diǎn)對(duì)多指標(biāo)監(jiān)控的生產(chǎn)過(guò)程分析非常重要,在不增加分析人員的情況下可以保證分析頻次和分析質(zhì)量,從而保證生產(chǎn)裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。(3)分析成本低。近紅外光譜在分析過(guò)程中不消耗樣品,自身除消耗一點(diǎn)電外幾乎無(wú)其他消耗,與常用的標(biāo)準(zhǔn)或參考方法相比,測(cè)試費(fèi)用可大幅度降低。(4)測(cè)試重現(xiàn)性好。由于光譜測(cè)量的穩(wěn)定性,測(cè)試結(jié)果很少受人為因素的影響,與標(biāo)準(zhǔn)或參考方法相比,近紅外光譜一般顯示出更好的重現(xiàn)性。(5)樣品測(cè)量一般勿需預(yù)處理,光譜測(cè)量方便。由于近紅外光較強(qiáng)的穿透能力和散射效應(yīng),根據(jù)樣品物態(tài)和透光能力的強(qiáng)弱可選用透射或漫反射測(cè)譜方式。通過(guò)相應(yīng)的測(cè)樣器件可以直接測(cè)量液體、固體、半固體和膠狀類(lèi)等不同物態(tài)的樣品。(6)便于實(shí)現(xiàn)在線分析。由于近紅外光在光纖中良好的傳輸特性,通過(guò)光纖可以使儀器遠(yuǎn)離采樣現(xiàn)場(chǎng),將測(cè)量的光譜信號(hào)實(shí)時(shí)地傳輸給儀器,調(diào)用建立的校正模型計(jì)算后可直接顯示出生產(chǎn)裝置中樣品的組成或性質(zhì)結(jié)果。另外通過(guò)光纖也可測(cè)量惡劣環(huán)境中的樣品。(7)典型的無(wú)損分析技術(shù)。光譜測(cè)量過(guò)程中不消耗樣品,從外觀到內(nèi)在都不會(huì)對(duì)樣品產(chǎn)生影響。鑒于這一特點(diǎn),該技術(shù)在活體分析和醫(yī)藥臨床領(lǐng)域正得到越來(lái)越多的應(yīng)用。(8)現(xiàn)代近紅外光譜分析也有其固有的弱點(diǎn)。一是測(cè)試靈敏度相對(duì)較低,這主要是因?yàn)榻t外光譜作為分子振動(dòng)的非諧振吸收躍遷幾率較低,一般近紅外倍頻和合頻的譜帶強(qiáng)度是其基頻吸收的10到10000分之一,就對(duì)組分的分析而言,其含量一般應(yīng)大于1%；二是一種間接分析技術(shù),方法所依賴的模型必須事先用標(biāo)準(zhǔn)方法或參考方法對(duì)一定范圍內(nèi)的樣品測(cè)定出組成或性質(zhì)數(shù)據(jù),因此模型的建立需要一定的化學(xué)計(jì)量學(xué)知識(shí)、費(fèi)用和時(shí)間,另外分析結(jié)果的準(zhǔn)確性與模型建立的質(zhì)量和模型的合理使用有很大的關(guān)系?，F(xiàn)代近紅外光譜儀器從分光系統(tǒng)可分為固定波長(zhǎng)濾光片、光柵色散、快速傅立葉變換和聲光可調(diào)濾光器(AOTF)四種類(lèi)型。光柵色散型儀器根據(jù)使用檢測(cè)器的差異又分為掃描式和固定光路兩種。在各種類(lèi)型儀器中,濾光片型主要作專(zhuān)用分析儀器,為提高測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性,現(xiàn)在的濾光片型儀器往往裝有多個(gè)濾光片供用戶選擇。光柵掃描式是最常用的儀器類(lèi)型,采用全息光柵分光、PbS或其他光敏元件作檢測(cè)器,具有較高的信噪比。由于儀器中的可動(dòng)部件(如光柵軸)在連續(xù)高強(qiáng)度的運(yùn)行中可能存在磨損問(wèn)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目前近紅外光譜儀器的主導(dǎo)產(chǎn)品,具有較高的分辨率和掃描速度,這類(lèi)儀器的弱點(diǎn)同樣是干涉儀中存在移動(dòng)性部件,且需要較嚴(yán)格的工作環(huán)境。AOTF是90年代初出現(xiàn)的一類(lèi)新型分光器件,采用雙折射晶體,通過(guò)改變射頻頻率來(lái)調(diào)節(jié)掃描的波長(zhǎng),整個(gè)儀器系統(tǒng)無(wú)移動(dòng)部件,掃描速度快,具有較好的儀器穩(wěn)定性,特別適合用于在線分析。但目前這類(lèi)儀器的分辨率相對(duì)較低,AOTF的價(jià)格也較高。隨著多通道檢測(cè)器件生產(chǎn)技術(shù)的日趨成熟,采用固定光路、光柵分光、多通道檢測(cè)器構(gòu)成的NIR儀器,以其性能穩(wěn)定、掃描速度快、分辨率高、性能價(jià)格比好等特點(diǎn)正越來(lái)越引起人們的重視。在與固定光路相匹配的多通道檢測(cè)器中,常用的有二極管陣列(Photodiode-array簡(jiǎn)稱PDA)和電荷耦合器件(ChargeCoupledDevices簡(jiǎn)稱CCD)兩種類(lèi)型。在研制新型近紅外光譜儀器,提高儀器性能的同時(shí),為適合各類(lèi)樣品的分析,近紅外光譜測(cè)樣器件的研制也越來(lái)越引起人們的重視。在各類(lèi)測(cè)樣器件中,最引人注目的是各種光纖測(cè)樣器件的開(kāi)發(fā)。通過(guò)光纖測(cè)樣器件,一方面可以方便測(cè)樣過(guò)程,另一方面可以利用光纖的遠(yuǎn)距離傳輸特性,將近紅外光譜技術(shù)用于在線分析。光譜化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件是現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)的一個(gè)重要組成部分,將穩(wěn)定、可靠的近紅外光譜分析儀器與功能全面的化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件相結(jié)合也是現(xiàn)代近紅外光譜技術(shù)的一個(gè)明顯標(biāo)志。因此,光譜化學(xué)計(jì)量學(xué)方法研究在現(xiàn)代近紅外光譜技術(shù)的發(fā)展中占有非常重要的地位。從另外一個(gè)方面講,現(xiàn)代近紅外光譜技術(shù)的發(fā)展也帶動(dòng)和促進(jìn)了化學(xué)計(jì)量學(xué)學(xué)科的發(fā)展。近紅外光譜中化學(xué)計(jì)量學(xué)方法的研究主要涉及3個(gè)方面的內(nèi)容：一是光譜預(yù)處理方法的研究,目的是針對(duì)特定的樣品體系,通過(guò)對(duì)光譜的適當(dāng)處理,減弱以至于消除各種非目標(biāo)因素對(duì)光譜的影響,凈化譜圖信息,為校正模型的建立和未知樣品組成或性質(zhì)的預(yù)測(cè)奠定基礎(chǔ)；二是近紅外光譜定性和定量校正方法的研究,目的在于建立穩(wěn)定、可靠的定性或定量分析模型；三是校正模型傳遞技術(shù)的研究,也稱近紅外光譜儀器的標(biāo)準(zhǔn)化,目的是將在一臺(tái)儀器上建立的定性或定量校正模型可靠地移植到其他相同或類(lèi)似的儀器上使用,從而減少建模所需的時(shí)間和費(fèi)用?，F(xiàn)代近紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用除傳統(tǒng)的農(nóng)副產(chǎn)品的分析外已擴(kuò)展到眾多的其他領(lǐng)域,主要有石油化工和基本有機(jī)化工、高分子化工、制藥與臨床醫(yī)學(xué)、生物化工、環(huán)境科學(xué)、紡織工業(yè)和食品工業(yè)等領(lǐng)域。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,近紅外光譜可通過(guò)漫反射方法,將測(cè)定探頭直接安裝在糧食的谷物傳送帶上,檢驗(yàn)種子或作物的質(zhì)量,如水分、蛋白含量及小麥硬度的測(cè)定。還用于作物及飼料中的油脂、氨基酸、糖分、灰粉等含量的測(cè)定以及谷物中污染物的測(cè)定；近紅外光譜還被用于煙草的分類(lèi)、棉花纖維、飼料中蛋白及纖維素的測(cè)定,并用于監(jiān)測(cè)可耕土壤中的物理和化學(xué)變化。在食品分析中,近紅外光譜用于分析肉、魚(yú)、蛋、奶及奶制品等食品中脂肪酸、蛋白、氨基酸等的含量,以評(píng)定其品質(zhì)；近紅外光譜還用于水果及蔬菜如蘋(píng)果、梨中糖的分析；在啤酒生產(chǎn)中,近紅外光譜被用于在線監(jiān)測(cè)發(fā)酵過(guò)程中的酒精及糖分含量。近紅外光譜在藥物分析中的應(yīng)用始于60年代后期,在當(dāng)時(shí)藥物成分一般通過(guò)萃取以溶液形式測(cè)定。隨著漫反射測(cè)試技術(shù)的出現(xiàn),無(wú)損藥物分析在近紅外光譜分析中占有非常重要的位置。現(xiàn)在近紅外光譜已廣泛用于藥物的生產(chǎn)過(guò)程控制。在生命科學(xué)領(lǐng)域,近紅外光譜用于生物組織的表征,研究皮膚組織的水分、蛋白和脂肪;Tong等將近紅外光譜用于乳腺癌的檢查；除此之外,近紅外光譜還用于血液中血紅蛋白、血糖及其他成分的測(cè)定及臨床研究,均取得較好的結(jié)果。近紅外光譜在石油煉制中的應(yīng)用已涉及石油加工的各個(gè)環(huán)節(jié),并為石化工業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。測(cè)定汽油的辛烷值是近紅外光譜在油品分析中最早也是最成功的應(yīng)用。在其后續(xù)工作中,又嘗試了近紅外光譜在測(cè)定汽油族組成中的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代儀器研制技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及與化學(xué)計(jì)量學(xué)方法的日趨融合，整個(gè)近紅外光譜分析系統(tǒng)，無(wú)論是硬件系統(tǒng)（近紅外光譜儀、配套專(zhuān)用測(cè)量附件等）的穩(wěn)定性、光