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近红外光谱分析仪,近红外光谱分析仪的组成

admin admin 发表于2024-04-11 11:25:23 浏览19 评论0

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近红外光谱分析仪波长分辨率越低越好吗

近红外光谱分析仪的波长分辨率越低并不一定越好。波长分辨率是指光谱仪能够区分光谱中两个波长之间最小可分辨的差异。较高的波长分辨率意味着仪器可以更精确地分辨不同波长的光线。对于近红外光谱分析仪来说,波长分辨率的选择应根据具体的应用需求进行评估。一般来说,较高的波长分辨率可以提供更详细的光谱信息,能够更好地识别和分析样品中的各种成分。但是,较高的分辨率也可能导致信噪比降低,分析时间延长,以及仪器成本的增加。因此,在选择近红外光谱分析仪时,需要综合考虑实际需求和所能接受的噪声水平。如果关注样品中不同成分或谱带的细微差异,需要较高的波长分辨率。如果样品中的成分相对简单,要求分析速度和信噪比较重要,较低的波长分辨率可能更合适。总的来说,波长分辨率的选择应该根据具体的应用目标和实验条件来决定,在提供足够信息的同时,保证实验的有效性和经济性。

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。

红外光谱仪在哪些领域应用?

红外光谱仪主要用于检测物质的红外辐射谱,可以提供关于物质分子的结构、组成、功能和状态的信息。
红外光谱仪通过测量物质在红外波段的吸收、散射、透射和反射等特性,实现对物质的分析和识别。红外光谱仪在化学、材料科学、生命科学、环境监测等领域有广泛的应用。在化学中,红外光谱仪可以用于物质的定性和定量分析,例如鉴别有机物的官能团和化学键,分析聚合物的结构等。
在材料科学中,可以利用红外光谱仪研究材料的晶体结构、表面性质、热学性能等。在生命科学中,可以通过红外光谱仪来研究蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的结构和功能。在环境监测中,可以利用红外光谱仪来检测大气污染物、水质污染物、土壤成分等。
红外光谱仪具有高分辨率、高灵敏度、非破坏性等特点,可以提供准确和可靠的分析结果。它是一种重要的分析工具,帮助科学家和工程师深入研究物质的性质和特征,推动科学研究、工业生产和环境保护的发展。
红外光谱特点:
1、高精度:红外光谱仪能够提供高精度的光谱数据,可以准确分析物质的组成和结构。
2、宽波长范围:红外光谱仪可以覆盖广泛的波长范围,从近红外到远红外,适用于各种物质的分析。
3、非破坏性:红外光谱仪通过检测物质的红外辐射而不直接接触样品,无需破坏样品结构,可以实现非破坏性分析。
4、快速分析:红外光谱仪具有快速的样品分析速度,可以在短时间内获取详细的红外谱图。
5、多样性应用:红外光谱仪广泛应用于化学、材料科学、生命科学等领域,用于物质识别、结构分析、质量控制等。
6、易于操作:红外光谱仪具有简单易用的特点,操作界面友好,操作技术门槛较低。
7、高灵敏度:红外光谱仪对分析物质的红外辐射具有高灵敏度,能够检测到微量成分。

在线光谱分析仪怎么样

在线式近红外光谱分析仪的性能特点及用途:
  1、在线式近红外光谱分析仪是一种用于电子与通信技术领域的仪器。
  2、近红外光谱分析技术包括定性分析和定量分析,定性分析的目的是确定物质的组成与结构,而定量分析则是为了确定物质中某些组分的含量或是物质的品质属性的值。
  3、与常用的化学分析方法不同,近红外光谱分析法是一种间接分析技术,是用统计的方法在样品待测属性值与近红外光谱数据之间建立一个关联模型。
  4、技术确保使用简单和定标的无缝转移。
  5、采用标准石英比色皿和一次性样品瓶。
  6、能对几乎所有液体或悬浮物进行控温分析。
  7、无需样品制备,无需试剂,无任何废弃物。
  8、面向集中数据库管理的网络分析仪。
  9、配有积分球漫反射系统、大采样光斑和样品旋转台,确保不均匀样品的重现效果。
  10、多台仪器间能够进行良好的模型传递,每台仪器严格按照行业推荐方法进行校准、鉴定和验证,所有测试均使用NIST可溯源的标准品。
  11、可选择多种样品杯及附件,满足颗粒、粉状、液体和薄膜的测试。
  12、仪器实时监测环境温湿度并存储于光谱文件中,便于用户查阅和优化测量条件。
  13、软件操作简单,界面直观,权限管理功能可满足不同场合的使用需求。
  14、结合中国农业大学近红外光谱分析软件,可建立专业的近红外定量、定性分析模型。
  15、仪器结构紧凑小巧,开放式工作平台方便清扫。

岛津近红外光谱分析仪怎么样?

岛津光谱仪是知名的进口光谱分析仪之一,是岛津制作所的主要生产产品之一,其拥有悠久的历史,于1956年参加中华人民共和国第一次国际商品展览会,并开始了与中国的友好贸易往来,并且在中国北京正式设立第一个办事处。1999年8月11日成立岛津企业管理(中国)有限公司。在接下来的二十年间,岛津在中国迅速展开业务,在各大主要城市均设立了办事处。至今,岛津公司在中国已经走过了半个世纪的历程。
光谱仪
在经营的过程中一直保持着“为了人类和地球的健康”这一愿望作为公司的经营思想,以光技术、X射线技术、图像处理技术这三大核心为基础,不断革新,不断挑战,一如既往地对科学技术发展做出贡献。特别是在2002年岛津制作所的田中耕一荣获诺贝尔化学奖,开创了公司研究人员获奖的先河。

红外光谱仪的工作原理是什么?

红外光谱仪一般分为两类,一种是光栅扫描的,很少使用;另一种是迈克尔逊干涉仪扫描的,称为傅立叶变换红外光谱,这是目前最广泛使用的。
光栅扫描的是利用分光镜将检测光(红外光)分成两束,一束作为参考光,一束作为探测光照射样品,再利用光栅和单色仪将红外光的波长分开,扫描并检测逐个波长的强度,最后整合成一张谱图。
傅立叶变换红外光谱是利用迈克尔逊干涉仪将检测光(红外光)分成两束,在动镜和定镜上反射回分束器上,这两束光是宽带的相干光,会发生干涉。相干的红外光照射到样品上,经检测器采集,获得含有样品信息的红外干涉图数据,经过计算机对数据进行傅立叶变换后,得到样品的红外光谱图。傅立叶变换红外光谱具有扫描速率快,分辨率高,稳定的可重复性等特点,被广泛使用。
红外光谱是分子能选择性吸收某些波长的红外线,而引起分子中振动能级和转动能级的跃迁,检测红外线被吸收的情况可得到物质的红外吸收光谱,又称分子振动光谱或振转光谱。
在有机物分子中,组成化学键或官能团的原子处于不断振动的状态,其振动频率与红外光的振动频率相当。所以,用红外光照射有机物分子时,分子中的化学键或官能团可发生振动吸收,不同的化学键或官能团吸收频率不同,在红外光谱上将处于不同位置,从而可获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。
20世纪60年代,随着Norris等人所做的大量工作,提出物质的含量与近红外区内多个不同的波长点吸收峰呈线性关系的理论,并利用近红外漫反射技术测定了农产品中的水分、蛋白、脂肪等成分,才使得近红外光谱技术一度在农副产品分析中得到广泛应用。60年代中后期,随着各种新的分析技术的出现,加之经典近红外光谱分析技术暴露出的灵敏度低、抗干扰性差的弱点,使人们淡漠了该技术在分析测试中的应用,此后,近红外光谱再次进入了一个沉默的时期。
70年代产生的化学计量学(Chemometrics)学科的重要组成部分--多元校正技术在光谱分析中的成功应用,促进了近红外光谱技术的推广。到80年代后期,随着计算机技术的迅速发展,带动了分析仪器的数字化和化学计量学的发展,通过化学计量学方法在解决光谱信息提取和背景干扰方面取得的良好效果,加之近红外光谱在测样技术上所独占的特点,使人们重新熟悉了近红外光谱的价值,近红外光谱在各领域中的应用研究陆续展开。进入90年代,近红外光谱在产业领域中的应用全面展开,有关近红外光谱的研究及应用文献几乎呈指数增长,成为发展最快、最引人注目的一门独立的分析技术。由于近红外光在常规光纤中具有良好的传输特性,使近红外光谱在在线分析领域也得到了很好的应用,并取得良好的社会效益和经济效益,从此近红外光谱技术进入一个快速发展的新时期。
红外光谱仪是利用物质对不同波长的红外辐射的吸收特性,进行分子结构和化学组成分析的仪器。红外光谱仪通常由光源,单色器,探测器和计算机处理信息系统组成。根据分光装置的不同,分为色散型和干涉型。对色散型双光路光学零位平衡红外分光光度计而言,当样品吸收了一定频率的红外辐射后,分子的振动能级发生跃迁,透过的光束中相应频率的光被减弱,造成参比光路与样品光路相应辐射的强度差,从而得到所测样品的红外光谱。
电磁光谱的红外部分根据其同可见光谱的关系,可分为近红外光、中红外光和远红外光。 远红外光(大约400-10 cm-1)同微波毗邻,能量低,可以用于旋转光谱学。中红外光(大约4000-400 cm-1)可以用来研究基础震动和相关的旋转-震动结构。更高能量的近红外光(14000-4000 cm-1)可以激发泛音和谐波震动。红外光谱法的工作原理是由于震动能级不同,化学键具有不同的频率。共振频率或者振动频率取决于分子等势面的形状、原子质量、和最终的相关振动耦合。为使分子的振动模式在红外活跃,必须存在永久双极子的改变。具体的,在波恩-奥本海默和谐振子近似中,例如,当对应于电子基态的分子哈密顿量能被分子几何结构的平衡态附近的谐振子近似时,分子电子能量基态的势面决定的固有振荡模,决定了共振频率。然而,共振频率经过一次近似后同键的强度和键两头的原子质量联系起来。这样,振动频率可以和特定的键型联系起来。简单的双原子分子只有一种键,那就是伸缩。更复杂的分子可能会有许多键,并且振动可能会共轭出现,导致某种特征频率的红外吸收可以和化学组联系起来。常在有机化合物中发现的CH2组,可以以 “对称和非对称伸缩”、“剪刀式摆动”、“左右摇摆”、“上下摇摆”和“扭摆”六种方式振动。

近红外光谱分析仪和原子吸收光谱仪、原子吸收分光光度计的区别主要在哪里?

原子吸收光谱仪、原子吸收分光光度计 这两个是一种东西,都是利用原子的特征谱线吸收以及比尔定律来进行定量和定性分析,主要测量金属含量
近红外光谱,利用分子内振动的波长特性来进行定性和半定量分析,一般用于测量有机物
原子吸收光谱仪、原子吸收分光光度计 这两个是一种东西,都是利用原子的特征谱线吸收以及比尔定律来进行定量和定性分析,主要测量金属含量
近红外光谱,利用分子内振动的波长特性来进行定性和半定量分析,一般用于测量有机物

近红外光谱的性能指标

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,下面简单做下介绍。1. 仪器的波长范围傅立叶变换近红外光谱仪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。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,较快的扫描速度也不过2次/s左右。12. 数据采样间隔近红外光谱图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。

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。

红外分光光度计和红外光谱仪是一种东西吗

这两种仪器的运用原理都一样,都是使用近红外光来进行分析,但是两者是有比较大差别的。
主要区别  
  红外光谱仪一般来说构造比较复杂,红外光谱仪的单色器结构主要是迈克尔逊干涉仪,这类型的单色器结构比较复杂,精度也比较高,同时在进行光谱数据处理的时候也充分运用傅里叶变换和反傅里叶变换。
  红外分光光度计的单色器一般都是用光栅进行扫描分光,这部分的结构就比迈克尔逊干涉仪简单一些了,因此单色器结构也简单一些。在光谱数据处理方面主要运用求导、平滑、中心化、小波变换、最小二乘法、偏最小二乘法等方法进行处理。
详细资料
红外光谱仪
  红外光谱仪是利用物质对不同波长的红外辐射的吸收特性,进行分子结构和化学组成分析的仪器。红外光谱仪通常由光源,单色器,探测器和计算机处理信息系统组成。根据分光装置的不同,分为色散型和干涉型。对色散型双光路光学零位平衡红外分光光度计而言,当样品吸收了一定频率的红外辐射后,分子的振动能级发生跃迁,透过的光束中相应频率的光被减弱,造成参比光路与样品光路相应辐射的强度差,从而得到所测样品的红外光谱。
红外光谱仪特点
  1、 只需三个分束器即可覆盖从紫外到远红外的区段;
  2、 专利干涉仪,连续动态调整,稳定性极高;
  3、 可实现LC/FTIR、TGA/FTIR、GC/FTIR等技术联用;
  4、 智能附件即插即用,自动识别,仪器参数自动调整;
  5、 光学台一体化设计,主部件对针定位,无需调整。
红外分光光度计
  由光源发出的光,被分为能量均等对称的两束,一束为样品光通过样品,另一束为参考光作为基准。这两束光通过样品室进入光度计后,被扇形镜以一定的频率所调制,形成交变。
基本工作原理
  用一定频率的红外线聚焦照射被分析的试样,如果分子中某个基团的振动频率与照射红外线相同就会产生共振,这个基团就吸收一定频率的红外线,把分子吸收的红外线的情况用仪器记录下来,便能得到全面反映试样成份特征的光谱,从而推测化合物的类型和结构。IR光谱主要是定性技术,但是随着比例记录电子装置的出现,也能迅速而准确地进行定量分析。
特点
  一般的红外光谱是指2.5-50微米(对应波数4000--200厘米-1)之间的中红外光谱,这是研究研究有机化合物最常用的光谱区域。红外光谱法的特点是:快速、样品量少(几微克-几毫克),特征性强(各种物质有其特定的红外光谱图)、能分析各种状态(气、液、固)的试样以及不破坏样品。红外光谱仪是化学、物理、地质、生物、医学、纺织、环保及材料科学等的重要研究工具和测试手段,而远红光谱更是研究金属配位化合物的重要手段。