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《红外光谱的研究与发展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、红外光谱的发展与展望红外光谱一般分为近红外(NearInfraredSpectrum),中红外(MiddleInfraredSpectrum)和远红外(FarInfraredSpectrum)三个区域,波长分别为780)3000nm,3000)25000nm和25)50Lm。众所周知中红外光谱是广泛应用的一种分析手段。近红外光谱几十年来一直没有在理论上和应用受到重视,其主要原因在于该区内的吸收是O)H、N)H、C)H等基团的振动吸收。这些吸收谱带复杂,多为合频吸收,且吸收强度较弱,难以在分析上应用。近年来,随着仪器制造技术的发展,新的光谱理论和光度分析新方法不断建立,特别是化学计量学的
2、深入研究和广泛使用,促进了NIR分析技术的复兴和发展。1近红外光谱分析技术根据NIR光谱的发生机理,使用的NIR分析技术主要有以下几种:1.透射测定法使用于透明样品的分析,透射光强度与物质量间的吸收关系符合比尔定律。2.漫透射测定法试样中含有光散射物质(折射率与基体材料不同的小颗粒),光在穿透分析样品时,除了吸收外还有多次的散射,在这个过程中比尔定律不适用。3.反射测定法近红外光照射到样品表面后,根据样品表面状态和结构的不同,光线可以有规则的反射、漫反射和透反射三种。这种方法常用于粗糟和粉末状样品的测定。目前市场上常见的NIR光谱仪大多属于反射型尤其是漫反射型,有个别的专用的NIR分析
3、仪器是在UV/IR光度计基础上改进的NIR透射型分析仪。NIR和MIR一样,反映的是分子的振动频谱,其结果直接与分子的内部结构、分子官能团及分子状态有关,从NIR谱中同样可以得到分子的定量定性信息。与MIR不同的是NIR反射谱还可以得到一系列物理性质,如密度、粒子尺寸、纤维直径、大分子聚合度等特殊信息。根据NIR光谱发生的机理可知NIR谱带较弱,这样给长光程试样池特别是粘滞样品、流体试样的在线分析提供了极大的便利。使得分析时不需要对分析样品进行复杂预处理,池长对分析结果影响较小,定量分析的范围大等优点。NIR光谱分析的另一个特点是光源强度较大,探测器的反应灵敏度较高,因而检测信噪比高,
4、尤其在散射效应强时,散射/吸收比高。在反射和散射NIR中,高的信噪比,可以得到良好的线性关系,对分析样品的外观宽容度大,既可以用于清澈的气、液、固样品的测定,又可对粉末状、糊状、丝状和不规则状样品的分析。NIR分析还有价格便宜耐用的透明材料(一般的光学玻璃)作为分析窗口,便于实现快速、实时、在线分析和控制。光纤传感技术的迅速发展,也为NIR分析技术提供了长距离检测传输、遥测、遥控等应用的可能性,特别是在有毒、易爆、放射性及其它难以直接测量的样品或现场更有意义。NIR光谱在使用中也有一定的局限性,主要是结构复杂,谱图重叠多,在进行定性定量分析中必须采用一定的数据处理才能获得准确可靠的分析
5、结果。在定量分析中,导数光谱的应用可明显的消除基线漂移的影响,二阶导数可消除基线倾斜所造成的误差,两个相邻波长的一阶导数之比,可对光谱重叠和光谱干扰进行校正。多元线性回归分析方法是进行多组分分析的常用方法,选择合适的波长点和波长间隔,可用统计分析的方法验证分析结果。偏最小二乘法(partialleast-squarePLS)则是一种全光谱分析方法,该法充分利用了多个波长下的有用信息,不须刻意的选择波长,并且能滤去原始数据的噪音,提高信噪比可解决一些有交互影响的非线性问题,很适合在NIR中使用。主成分分析法(principalcomponentregressionPCR)与PLS法一样可
6、以利用较多的光谱仪信息,在NIR光谱分析中得到广泛的应用。它可以从全谱图上抽取主成分和得到定量分析结果。人工神经网络方法(artificalneuralnet-worksANN)是近几年得到迅速推广的一种算法,在NIR分析中也显出了优越性,复杂的NIR谱图可以方便的建立起ANN定量分析模型。PLS、PCR、ANN等方法的处理结果都优于简单的线性回归法。2近红外光谱在药物分析中的应用NIR分析技术自上世纪七十年代以来在应用方面也取得了重要进展,农产品析中已把NIR分析技术作为小麦和奶类中蛋白测定的标准方法,NIR分析技术在药物分析中也得到了重视,已有大量文献介绍NIR了分析技术在这些方面
7、的应用。OZAKIYUKIHIRO用30篇文献综述NIR了光谱在生物化学、生物物理和药物分析中的应用,Blanco.M介绍了NIR分析技术制药工业中作为质量控制分析的作用和前景,Morisseau.K.M介绍了NIR在制药行业的应用可能性,指出NIR分析方法以其方便、灵活、快速和节约的特点,在医药行业会得到良好的应用。NIR分析技术在药物分析中得到普偏重视与医药工业的发展有着密切的关系。就国际范围来讲,一个整体的趋势是政府和管理部门对药品生产和
