近红外光谱分析的特征

一、近红外光谱的信号特征

    在近红外光谱分析中，信号特征决定于近红外辐射的物理特征，并决定了近红外光谱仪器应用的光源、检测器与光学材料。

1.在3000K左右的色温下近红外谱区的黑体辐射效率很高，因此近红外谱区的光源比中红外谱区的光源要方便得多，一般用卤素灯。

2.近红外谱区的检测效率很高，常用的测光材料是半导体材料，如Si、PbS以及InAs、InSb等，但在该区内温度引起的热噪声很大，因此这类检测器应该在液氮下工作，或者进行半导体制冷以保持较低的恒定温度。

3.适用于近红外谱区的光学材料比中红外谱区多得多，，特别是一些透红外的玻璃，在近红外区有良好的光学性能与物理性能，价格又比较便宜，这就使近红外区仪器的造价下降。

二、近红外光谱的应用特征

1. 近红外光谱的应用范围

    近红外光谱主要是有机分子的倍频与合频吸收光谱，与中红外光谱一样，该谱区也能够得到分子的结构、组成、状态的信息，而且从近红外反射光谱还能得到样品的密度、粒度、高分子物的聚合度及纤维的直径等物质的物理状态信息。

2. 近红外光谱分析的样品状态

    有机物近红外光谱带重叠与吸收强度弱的特点给分析带来了困难：用于定量分析其检测限比中红外区的定量分析差1～2个数量级，用于结构分析因信息量小及谱峰重叠严重，也不如中红外区。但是吸收强度弱也给分析带来方便。例如：农业样品不需要经过化学等预处理直接进行分析，可以用长光径的样品池分析样品，光径的误差对分析的影响较小，粘度较大的样品也可以在近红外区进行流动分析。

3. 近红外光谱分析的信息处理

    倍频、合频吸收带比基频吸收带宽得多，这使得多组分样品的近红外光谱中不同组分的谱带、同一组分中不同基团的谱带以及同一基团不同形式的倍频、合频谱带发生严重的重叠，从而使近红外光谱的图谱解析异常困难。这也是近红外光谱在光谱分析中长期未受到重视的原因。复杂样品近红外光谱分析的信息提取主要依靠化学计量学方法与计算机数据处理才能实现。

4. 近红外漫反射光谱分析

    因为物体对光的散射率随波长的减少而增大，近红外谱区光的波长比中红外区短，其散射的效率比中红外区高，因此近红外谱区适合做漫反射光谱或散射光谱分析，可以得到较高的信噪比和较宽的线性范围。近红外分析可以检测各种类型的样品，除了可检测一般气体、液体、固体样品外，还可以用近红外漫反射光谱检测粉末样品、纤维样品、糊状样品、乳类肉类样品等。利用近红外光谱的信息量丰富、图谱的稳定性高、取得图谱比较容易、漫反射光谱分析不需要对样品做任何化学处理的优点，如果再加上傅立叶光谱仪的信息多通道传输，收集一个样品的近红外漫反射光谱相当容易。这几个优点的综合，结合现代数学方法和计算机技术，可以克服从复杂背景中提取微弱信息的困难，从而使傅立叶变换近红外漫反射光谱分析成为一种极有发展前途的光谱技术。

5. 近红外光导纤维用于实时分析

    用近红外光谱分析样品时，所用的溶剂和制样技术与中红外区不同，近红外谱区的仪器技术比中红外谱区简单，目前，在近红外谱区有高透过率的光导纤维已经商品化，这对于一些不能直接检测的样品（如有毒样品）提供了测试的方便，也给实时分析提供了条件。