近红外光谱的实验装置

A. 近红外光谱仪器

转载：《分析测试网络网》关于近红外光谱仪器的主要性能指标

一、波长范围：

仪器的波长范围是指近红外光谱仪所能记录的光谱范围。对任何一台特定的近红外光谱仪器，都会有其特定的光谱范围，光谱范围主要取决于仪器的光路设计、分光种类、检测器的类型以及光源。通用型近红外光谱仪器往往覆盖了整个近红外的光谱范围12000-4000cm-1（800-2500nm）。

二、分辨率（Resolution）：

近红外光谱仪的分辨率是指仪器对于紧密相邻的峰可以分辨的最小波长间隔，表示仪器实际分开相邻峰的能力，即ν/△ν或（λ/△λ）,ν为两峰中任一峰的波数，△ν为两峰波数之差。它是最主要的仪器指标之一，也是仪器质量的综合反映。

仪器的分辨率主要取决于仪器分光系统的性能。对于色散型仪器而言，其分辨率取决于分光后狭缝截取的波段精度，狭缝越小截取的波段越窄，分辨率越高。但随之而来的是能量急剧下降，灵敏度不断降低，为了兼顾检出灵敏度，就不能让狭缝无限制地缩小来提高分辨率，因此，要想让色散型的仪器分辨率达到0.1cm- 1，又能得到一张质量良好的谱图是很困难的事。而对于傅里叶型的近红外光谱仪，由于有多路通过的特点，无狭缝的限制，因此仪器的分辨率仅取决于干涉采样数据点的多少，即取决于动镜移动的距离，由于动镜的移动由激光控制，因此可以很轻松地得到一张高质量、高分辨率的谱图。

三、准确性（Accuracy）：

近红外光谱仪的准确性包括波长准确性和光度准确性两部分。

波长准确度指测定时仪器显示的波长值和分光系统实际输出的单色光的波长值之间的符合程度。波长准确度一般用波长误差，即上述两值之差来表示。由于近红外分析是用已知样品所建立的模型来分析未知样品的，如果仪器的波长准确度不能保证，则不同测定光谱就会因仪器波长的移动（即X轴发生了平移），而使整组光谱数据产生偏移，进而造成分析结果的误差。因此保证波长准确度不仅是近红外光谱仪能够准确测试样品的前提，也是保证分析结果准确的前提，更是保证模型能够准确传递的前提。仪器的波长准确度主要取决于其光学系统的结构，此外还会受到环境温度的影响。滤光片型近红外光谱仪和色散型近红外光谱仪受其关心光学系统结构的限制，其波长准确度较低，使用中需要经常用已知波长且性质稳定的标准物质对仪器进行校正。相比之下，傅里叶近红外光谱仪的光学系统结构简单，干涉仪单色性能极好的氦-氖干涉系统作为采样标尺，且内部一般还装有波长校准系统，因此仪器的波长准确度一般都非常高。

光度准确性指仪器对某物质进行测量时，测得的光度值与该物质真实值之差。仪器ideas光度准确性主要由检测器、放大器、信号处理电路的非线性引起，在光谱图中表现为Y轴的误差，通常直接影响近红外定量分析结果的准确性。

四、精密度（Precision）：

精密度反映不同次实验的重现程度，但不一定是正确值。近红外光谱仪的波长精密性是体现仪器稳定性的最重要指标。波长精密度又被称为波长重复性，是表征对同一样品进行多次扫描测定时，样品光谱峰位置的差异或重复性。通常用规定的测试条件下，对某一样品多次测量所得到的谱峰波长的标准差来表示。波长精密度主要取决于仪器光学系统的可动部件越少，仪器的波长精密度越高。

五、信噪比（Signal to noise ratio）：

信噪比是指样品吸光度与仪器吸光度噪声的比值。仪器吸光度噪声可通过在一定的测试条件下，在确定的波长范围内对空白相应变化的分析获得，用其最大噪声峰值或该波长范围内所有噪声峰值的均方根值（RMS）表征，通常采用峰值表征更为直观。当在确定的波长范围内对同一样品进行多次测量时，仪器吸光度噪声表现为测得的样品吸光度的标准差。仪器的噪声主要取决于仪器光源的稳定性、电子系统的噪声、检测器产生的噪声以及环境影响所产生的噪声，如电子系统设计不良、仪器接地不良、外界电磁干扰等因素都会使仪器的噪声增大。近红外光谱分析是一门弱信号分析技术，即从一个很强的背景信号中提取出相对较弱的有用信息，得到分析结果，因此信噪比是近红外光谱仪器非常重要的指标之一，直接影响分析结果的准确度和精确度。

六、杂散光（Stray radiation）

杂散光是指达到检测器的除去所需波长的分析光以外的其他波长的光。通常以没有吸收样品时达到检测器的总能量或总功率的百分率来表示。杂散光主要是由于光学器件表面的缺陷、光学系统设计不良以及机械零件表面处理不佳等因素引起，尤其在色散型近红外光谱仪器的设计中，对杂散光的控制非常关键，其往往是导致仪器测量出现非线性的主要原因。杂散光的存在，使测出的吸光值比真实值低。在强吸收谱带处，杂散光造成的影响是严重的，甚至导致错误的结论，但其对高透过率的弱谱带的影响较小。由于光源长波部分的辐射能量小，因而光源辐射能量大的短波部分的散射光会在长波区造成较大的影响。抗杂散光能力越强，仪器的灵敏度越高。傅里叶型近红外光谱检测器上检测到的信号，不是光的实际信号，而是按照f=2vν（其中f—调制频率；v—动镜移动速度；ν—波数）调制的声频信号，故外界的高杂散光不会干扰检测，可当作直流分量处理。一般情况下，傅里叶型仪器的杂散光信号可以忽略不计，只有在考察光栅型仪器时才需要考虑这个指标。

七、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，软件一般由光谱采集软件和化学计量学处理软件两部分组成。光谱采集软件通常由仪器的设计所决定，而化学计量学软件和使用者的日常工作关系密切。光谱化学计量学软件一般由谱图的预处理、建立定性或定量校正模型和未知样品的预测三大部分组成。不同公司 的仪器装载的化学计量学软件差异较大。有些软件的智能化程度较高，可以推荐最佳主成分维数等指标，适合初学者和从事科研的科学工作者使用；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。

在近红外光谱仪的使用过程中，如何对其各项性能进行客观的评价是分析工作者要考虑的问题，在对一台近红外光谱仪进行客观评价时，要注意下列的性能指标。

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B. 紫外可见近红外光谱仪与近红外光谱仪应用上有什么区别

========================================================= 近红外漫反射技术测定精氨酸阿司匹林的含量 原理：近红外定量分析需要一个待测成分已知的标准样品集(简称标样集)，根据标样集中样品的近红外光谱运用化学计量学方法建立光谱特征值(如吸光度)与待测成分之间的数学关系(简称数学模型)。当测定未知样品时，只需测定该样品的近红外光谱，然后用已建好的数学模型预测出待测成分的含量。与常规的光谱定量分析不同之处是，近红外光谱分析时所用样品可以不经预处理，通过求解光谱矩阵与待测成分的浓度矩阵来建立数学模型，进行定量。检测固体样品一般采用漫反射技术，对于液体样品的检测用透射方法。建立数学模型的方法主要有：多元线性回归、主成分法、偏最小二乘法等。贴算法相对而言是一种较新的多元数据处理技术，它与逐步回归、主成分回归的显著差异在于考虑全谱区各波长是光谱参数的同时，还兼顾了被分析样品内部各成分之间的关系，因此在nir分析中得到广泛应用。 仪器：bruker公司vector22/n近红外光谱仪,带漫反射光纤探头波长区间4000-11000cm-1 样品: 精氨酸阿司匹林固体粉末含阿司匹林48．0％-53．0％, 蔗糖酯(片剂辅料，作为润滑剂) 实验方法：用1／1000扭力天平准确称取不同比例的精氨酸阿司匹林与蔗糖酯，共10份，分别混合均匀，用压片机压片，得到精氨酸阿司匹林含量不同的片剂(以此含量做为精氨酸阿司匹林片的理论含量一真值)，每种各100片。从每种100片中随机选取10片，用仪器的漫反射光纤探头压住药片，每片正反面各测1次，取平均光谱做为样品光谱。扫描区间为4000-11000cm-1，分辨率为8cm-1。用bruker公司bruker公司quant/2软件分析，光谱数据采用加性散射校正预处理，以消除药片表面不同引起的误差，即可得到测量值。 =========================================================

C. 近红外光谱仪有什么需要注意的事项

近红外光谱仪的注意事项有以下10条：

1、测定时实验室的温度应在15～30℃，相对湿度应在65%以下，所用电源应配备有稳压装置和接地线。因要严格控制室内的相对湿度，因此红外实验室的面积不要太大，能放得下必须的仪器设备即可，但室内一定要有除湿装置。

2、如所用的是单光朿型傅里叶红外分光光度计(目前应用最多)，实验室里的CO2含量不能太高，因此实验室里的人数应尽量少，无关人员最好不要进入，还要注意适当通风换气。

3、如供试品为盐酸盐，因考虑到在压片过程中可能出现的离子交换现象，标准规定用氯化钾(也同溴化钾一样预处理后使用)代替溴化钾进行压片，但也可比较氯化钾压片和溴化钾压片后测得的光谱，如二者没有区别，则可使用溴化钾进行压片。

4、为防止仪器受潮而影响使用寿命，红外实验室应经常保持干燥，即使仪器不用，也应每周开机至少两次，每次半天，同时开除湿机除湿。特别是霉雨季节，最好是能每天开除湿机。

5、红外光谱测定最常用的试样制备方法是溴化钾(KBr)压片法(药典收载品种90%以上用此法)，因此为减少对测定的影响，所用KBr最好应为光学试剂级，至少也要分析纯级。使用前应适当研细(200目以下)，并在120℃以上烘4小时以上后置干燥器中备用。如发现结块，则应重新干燥。制备好的空KBr片应透明，与空气相比，透光率应在75%以上。

6、压片法时取用的供试品量一般为1～2mg，因不可能用天平称量后加入，并且每种样品的对红外光的吸收程度不一致，故常凭经验取用。一般要求所没得的光谱图中绝大多数吸收峰处于10%～80%透光率范围在内。最强吸收峰的透光率如太大(如大于30%)，则说明取样量太少；相反，如最强吸收峰为接近透光率为0%，且为平头峰，则说明取样量太多，此时均应调整取样量后重新测定。

7、测定用样品应干燥，否则应在研细后置红外灯下烘几分钟使干燥。试样研好并具在模具中装好后，应与真空泵相连后抽真空至少2分钟，以使试样中的水分进一步被抽走，然后再加压到0.8～1GPa(8～10T/cm2)后维持2～5min。不抽真空将影响片子的透明度。

8、压片时KBr的取用量一般为200mg左右(也是凭经验)，应根据制片后的片子厚度来控制KBr的量，一般片子厚度应在0.5mm以下，厚度大于0.5mm时，常可在光谱上观察到干涉条纹，对供试品光谱产生干扰。

9、压片时，应先取供试品研细后再加入KBr再次研细研匀，这样比较容易混匀。研磨所用的应为玛瑙研钵，因玻璃研钵内表面比较粗糙，易粘附样品。研磨时应按同一方向(顺时针或逆时针)均匀用力，如不按同一方向研磨，有可能在研磨过程中使供试品产生转晶，从而影响测定结果。研磨力度不用太大，研磨到试样中不再有肉眼可见的小粒子即可。试样研好后，应通过一小的漏斗倒入到压片模具中(因模具口较小，直接倒入较难)，并尽量把试样铺均匀，否则压片后试样少的地方的透明度要比试样多的地方的低，并因此对测定产生影响。另外，如压好的片子上出现不透明的小白点，则说明研好的试样中有未研细的小粒子，应重新压片。

10、压片用模具用后应立即把各部分擦干净，必要时用水清洗干净并擦干，置干燥器中保存，以免锈蚀。

以上内容便是使用近红外光谱仪需要注意的事项！查看原文>>

D. 近红外光谱仪的简介

近红外光谱技术（NIR）是 90 年代以来发展最快、最引人注目的分析技术之一。随着 NIR 分析方法的深入应用和发展，已逐渐得到大众的普遍接受和官方的认可。 1978年美国和加大就采用近红外法作为分析小麦蛋白质的标准方法， 1998 年美国材料试验学会制订了近红外光谱测定多元醇（聚亚安酯原材料）中羟值含量的ASTM D6342 标准方法。2003年，在我国也正式实施了近红外光谱方法测定饲料中水分、粗蛋白质、粗纤维、粗脂肪、赖氨酸、蛋氨酸的国家标准 GB/T 188682002
由于近红外光在常规光纤中有良好的传输特性，且其仪器较简单、分析速度快、非破坏性和样品制备量小、几乎适合各类样品（液体、粘稠体、涂层、粉末和固体）分析、多组分多通道同时测定等特点，成为在线分析仪表中的一枝奇葩。近几年，随着化学计量学、光纤和计算机技术的发展，在线近红外光谱分析技术正以惊人的速度应用于包括农牧、食品、化工、石化、制药、烟草等在内的许多领域，为科研、教学以及生产过程控制提供了一个十分广阔的使用空间。

E. 近红外显微光谱仪具有怎样的特性

测定时实验室的温度应在15～30℃，相对湿度应在65%以下，所用电源应配备有稳压装置和接地线。因要严格控制室内的相对湿度，因此红外实验室的面积不要太大，能放得下必须的仪器设备即可，但室内一定要有除湿装置。

F. 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。仪器的分辨率能否满足要求，要看仪器的分析对象，即分辨率的大小能否满足样品信息的提取要求。有些化合物的结构特征比较接近，要得到准确的分析结果，就要对仪器的分辨率提出较高的要求，例如二甲苯异构体的分析，一般要求仪器的分辨率好于1nm。[1]
3、波长准确性
光谱仪器波长准确性是指仪器测定标准物质某一谱峰的波长与该谱峰的标定波长之差。波长的准确性对保证近红外光谱仪器间的模型传递非常重要。为了保证仪器间校正模型的有效传递，波长的准确性在短波近红外范围要求好于0.5nm，长波近红外范围好于1.5nm。
4、波长重现性
波长的重现性指对样品进行多次扫描，谱峰位置间的差异，通常用多次测量某一谱峰位置所得波长或波数的标准偏差表示（傅立叶变换的近红外光谱仪器习惯用波数cm-1表示）。波长重现性是体现仪器稳定性的一个重要指标，对校正模型的建立和模型的传递均有较大的影响，同样也会影响最终分析结果的准确性。一般仪器波长的重现性应好于0.1nm。
5、吸光度准确性
吸光度准确性是指仪器对某标准物质进行透射或漫反射测量，测量的吸光度值与该物质标定值之差。对那些直接用吸光度值进行定量的近红外方法，吸光度的准确性直接影响测定结果的准确性。
6、吸光度重现性
吸光度重现性指在同一背景下对同一样品进行多次扫描，各扫描点下不同次测量吸光度之间的差异。通常用多次测量某一谱峰位置所得吸光度的标准偏差表示。吸光度重现性对近红外检测来说是一个很重要的指标，它直接影响模型建立的效果和测量的准确性。一般吸光度重现性应在0.001～0.0004A之间。
7、吸光度噪音
吸光度噪音也称光谱的稳定性，是指在确定的波长范围内对样品进行多次扫描，得到光谱的均方差。吸光度噪音是体现仪器稳定性的重要指标。将样品信号强度与吸光度噪音相比可计算出信噪比。
8、吸光度范围
吸光度范围也称光谱仪的动态范围，是指仪器测定可用的最高吸光度与最低能检测到的吸光度之比。吸光度范围越大，可用于检测样品的线性范围也越大。
9、基线稳定性
基线稳定性是指仪器相对于参比扫描所得基线的平整性，平整性可用基线漂移的大小来衡量。基线的稳定性对我们获得稳定的光谱有直接的影响。
10、杂散光
杂散光定义为除要求的分析光外其它到达样品和检测器的光量总和，是导致仪器测量出现非线性的主要原因，特别对光栅型仪器的设计，杂散光的控制非常重要。杂散光对仪器的噪音、基线及光谱的稳定性均有影响。一般要求杂散光小于透过率的0.1％。
11、扫描速度

扫描速度是指在一定的波长范围内完成1次扫描所需要的时间。不同设计方式的仪器完成1次扫描所需的时间有很大的差别。例如，电荷耦合器件多通道近红外光谱仪器完成1次扫描只需20ms，速度很快；一般傅立叶变换仪器的扫描速度在1次/s左右；传统的光栅扫描型仪器的扫描速度相对较慢，目前较快的扫描速度也不过2次/s左右。

12、数据采样间隔
采样间隔是指连续记录的两个光谱信号间的波长差。很显然，间隔越小，样品信息越丰富，但光谱存储空间也越大；间隔过大则可能丢失样品信息，比较合适的数据采样间隔设计应当小于仪器的分辨率。
13、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。有些仪器能提供透射、漫反射、光纤测量等多种光谱采集形式。
14、软件功能
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光谱化学计量学处理软件两部分构成。前者不同厂家的仪器没有很大的区别，而后者在软件功能设计和内容上则差别很大。光谱化学计量学处理软件一般由谱图的预处理、定性或定量校正模型的建立和未知样品的预测三大部分组成，软件功能的评价要看软件的内容能否满足实际工作的需要。

G. 近红外光谱的光谱分析

近红外光谱分析方法的优点为：
1） 分析速度快。近红外光谱分析仪一旦经过定标后在不到一分钟的时间内即可完成待测样品多个组分的同步测量，如果采用二极管列阵型检测器结合声光调制型分光器的分析仪，则可在几秒钟的时间内给出测量结果，完全可以实现过程在线定量分析。
2） 对样品无化学污染。待测样品视颗粒度的不同可能需要简单的物理制备过程（如磨碎、混合、干燥等），无需任何化学干预即可完成测量过程，被称为是一种绿色的分析技术。
3） 仪器操作简单，对操作员的素质水平要求较低。通过软件设计可以实现极为简单的操作要求，在整个测量过程中引入的人为误差较小。
4） 测量准确度高。尽管该技术与传统理化分析方法相比精度略逊一筹，但是给出的测量准确度足够满足生产过程中质量监控的实际要求，故而非常实用。
5） 分析成本低。由于在整个测量过程中无需任何化学试剂，仪器定标完成后测量是一项非常简单工作，所以几乎没有任何损耗。 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、声光可调滤光器四种类型。
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CCD多用于近红外短波区域的光谱仪，PDA检测器则用于长波近红外区域。 在近红外光谱图谱上，依据不同种类物质所含化学成分的不同，含氢基团倍频与合频振动频率不同，则近红外图谱的峰位、峰数及峰强是不同的，样品的化学成分差异越大，图谱的特征性差异越强。采用简易的峰位鉴别可对不同品种的中药进行鉴别采用峰位鉴别法主要是分析组分相差较大的不同种物质，这种方法直观、简便，但对于性质相近的样品鉴别却无能为力。因此必须需要其它的方法，如化学计量学方法等来鉴别。
模式识别在六十年代末被引入到化学领域，它基于一个十分直观的基本假设，即“物以类聚”，认为性质相近的样本在模式空间中所处的位置相近，它们在空间形成“簇”。模式识别方法具有明显的优点，它不需要数学模型需要的先验知识很少擅长处理复杂事物和多元数据等。在实际工作中，经常遇到只需要知道样品的类别或等级，并不需要知道样品中含有的组分数与其含量的问题，这时需要应用模式识别法。模式识别法主要用于光谱的定性分析。在近红外光谱定性分析中常用的模式识别方法很多，有聚类分析、判别分析、主成分分析和人工神经网络方法。
在中草药及其产品的应用中，模式识别方法主要用于产品的分类与鉴定。系统聚类分析是依据一种事先选定的相似性或非相似性如距离来度量类在分类空间中的距离，再根据谱系图决定分类结果。逐步聚类分析动态聚类法是依据距离进行分类的一种迭代方法。与系统聚类法相比，它的计算速度快，并节省储存单元，但需事先指定分类数和适当初定值，每步迭代都对各类的中心凝聚点进行调整并按分类对象与中心的距离之远近进行归类，直到不变为止。
主成分分析是一种简化数据结构、突出主要矛盾的多变量统计分类方法。利用主成分分析可以降低数据的维数，根据主因子得分对样品进行分类。逐步判别分析能在筛选变量的基础上建立线性判别模型。筛选是通过检验逐步进行的。每一步选取满足指定水平最显著的变量，并剔除因新变量的引入而变得不显著的原引入变量，直到不能引入也不能剔除变量为止。
人工神经网络作为一种智能型算法，具有很强的非线性映照能力，在非线性多元校正中已显露出一定的优势，关于误差反向传播神经网络的研究和应用较多。由于具有良好的自组织、自学习和处理复杂非线性问题的能力，因而对于复杂的、非线性的体系，可取得更好的效果，已被用于许多领域。 近红外光谱分析技术在近几十年内得到了快速的发展而且在多个应用领域得到了广泛的认可，它的魅力在于其可以在很短的时间内无需复杂的样品制备过程即可完成物质成份多组分的同步快速定量分析，并且可以给出很高的分析精度，不产生任何化学污染且分析成本很低，易于在实验室尤其是工业现场或在线分析领域得到推广使用。
NIR 定量分析的过程
该技术应用实施过程中需要前期进行一些必要的准备工作，其中包括：
（1） 具有广泛代表性的定标和预测样品集的收集和成份理化定量分析；
（2） 定标和预测样品集的近红外光谱采集和光谱解析；
（3） 物质各待测成份在近红外分析仪器上的定标建模和模型优化；
（4） 已有定标模型的实际预测分析。
在以上的前期工作中需要进行较多的实验验证，而且需要对近红外光谱定量分析技术中的每一个环节上全方面考虑多种干扰因素（如温度、湿度等）的影响。一旦定标模型通过预测检验分析后，近红外光谱分析仪器将在较长的时间内保持很高的稳定性和分析精度，操作人员很容易在较短的时间内掌握该仪器的操作程序，这就是该技术在一个新的应用领域很容易得到推广的主要优势所在。但是近红外分析仪器定标模型精确度会由于环境因素影响、自身器件的老化以及参考标准样品的变化而发生微小的变化，为了确保分析结果的准确性需要对模型进行周期性的检验和修正，这就需要用户长期拥有检测样品的理化分析能力，尽管并不需要太多的工作量，所以近红外光谱定量分析技术需要其他成份定量分析技术为依托，经常通过少量经过理化分析的新样品来验证近红外定标模型的精确度，这也是该技术的弱点所在。

H. 近红外光谱仪与液相、气相色谱仪的区别，

1. 气相色谱法和高压液相色谱法都属于色谱法，
二者的区别是气相色谱法的载体是气体，高压液相色谱法的载体是液体。
原理：混合物中各组分在两相间的分配。
（各组分先后被载体带出色谱柱进入检测池）
特点：高效，选择性好, 操作简单，灵敏度高，可用于痕量分析( <ppm )
缺点：（1）气相色谱法只能检测气体或易汽化的液体样品；
（2）液相色谱法只能检测液体样品；
（3）只能检测化学组成；
（4）二者难实现在线分析；
2.近红外可以不经预处理，直接检测各种类型的样品，除液体外，还可检测粉末、纤维、糊
状、乳状等形式样品。
物体对光的色散随波长的减短而增大，因而近红外更适合作漫反射和散射光谱分析；
适用于近红外光谱区的光学材料多可以使用光纤传输，使得近红外更适合在线分析；

I. 请哪位高手列举一些红外、近红外光谱仪在生产过程控制中的实际应用例子，迫切期待！

红外一般是用在QC实验室中产品鉴别方面，对于PCT来说，目前应用较多的是使用近红外在线水分仪监测烟草或农作物、药品中的水分含量，以及极有应用推广前景的产品成分含量在线监测方面，如药品提取或制粒混合后的成分含量在线监控，是未来技术应用的重点。

J. 现代近红外光谱分析技术的近红外光谱仪器发展概况

现代近红外光谱仪器 从分光系统可分为固定波长滤光片、 光栅色散、 快速傅立叶变换和声光可调滤光器(AOTF)四种类型。 光栅色散型仪器根据使用检测器的差异又分为扫描式和固定光路两种。
在各种类型仪器中, 滤光片型主要作专用分析仪器,为提高测定结果的准确性, 现在的滤光片型仪器往往装有多个滤光片供用户选择。
光栅扫描式是最常用的仪器类型, 采用全息光栅分光、 PbS 或其他光敏元件作检测器,具有较高的信噪比。 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目前近红外光谱仪器的主导产品, 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。
AOTF 是 90 年代初出现的一类新型分光器件, 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, 具有较好的仪器稳定性 , 特别适合用于在线分析[ 6 ～ 8] 。 但目前这类仪器的分辨率相对较低,AOTF 的价格也较高。
随着多通道检测器件生产技术的日趋成熟, 采用固定光路、 光栅分光、 多通道检测器构成的 NIR仪器, 以其性能稳定、 扫描速度快、 分辨率高、 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多通道检测器中, 常用的有二极管阵列 (Photodio de-array简称 PDA)和电荷耦合器件 (Charg e Coupled Devices 简称CCD)两种类型。
图 2 为近红外光谱仪结构示意图。
在研制新型近红外光谱仪器, 提高仪器性能 的同时, 为适合各类样品的分析, 近红外光谱测样器件的研制也越来越引起人们的重视。 在各类测样器件中, 最引人注目的是各种光纤测样器件的开发。 通过光纤测样器件, 一方面可以方便测样过程, 另一方面可以利用光纤的远距离传输特性, 将近红外光谱技术用于在线分析。