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【近红外法傅里叶红外光谱仪】近红外法傅里叶红外光谱仪及近红外光谱仪的原理

承天示优官方账号 2023-04-11 资讯 383 views 0


一、近红外法傅里叶红外光谱仪原理

近红外法(Near-infrared Spectroscopy,简称NIRS)是指在780-2500 nm波长范围内进行分析的一种非破坏性静态或动态分析技术。由于该波段被许多重要化合物吸收和散射,因此具有出色的分析灵敏度和选择性。其基本原理是:利用样品中可见透过而能部分吸收入射光电磁辐射,在接收端检测到跟入射同相位的反馈信号(即漫反射),并将其转换成曲线图形。(如下图所示)

可以看到,在激发器处向样品表面方向发射的可见/紫外辐射经过进料系统、冷镜与高通滤光片后依次穿过样品;从样品目标区域经过宽带滤镜再通过聚焦镜至读数装置得到微弱信号。

当固体、液体或气体样品受到不同诱因影响而发生光谱响应时,近红外分析仪会将其反映成复合的弛豫振动和拉曼光谱学结构。首先,它们具有氢键(vibrations)、伸缩(vibrations)或扭转(rocking and twisting vibrations)模式;第二,与所分子本身总势场相互作用的流体环境也会对波峰位置、形状造成明显影响。

然而,由于NIR技术灵敏度有限(大概都在10^-5 cm^-1以上)以及该技术只能测量较低精密度区域内的液态物质或无机盐类固体(如陶土),因此在实验设计之前必须小心考虑选择优化样品制备方法及使用经过标准化后有效的数据处理算法。

二、近红外光谱仪原理

采用非接触式高速数字信号处理芯片使得近红外光谱仪具有许多出色特点:拥有最大8000 nm高无损检测范围;提供了一个稳定可靠且准确紧密匹配目标中信号发射器与监视装置之间距离的光电系统;具有性能优良的图片数字化处理部件,可以以极快速度捕获数据且地位显赫(即不存在转向误差问题)。

近红外光谱仪采用一组LED灯作为独立发射器和检测器,这种方式使得整个实验平台减少了许多成本费用,并且在分析样品时也更加可靠稳定。另外,在选择闪烁时间之前还需要考虑到观察者和目标之间存在的距离、亮度等因素。

NIR技术最常见的应用领域是农业、食品科学以及医药物理学。例如:通过对水果吸收的太阳辐射能力进行研究,可以提高其新鲜程度并避免潜在危险(如霉变等);同时,这种技术也被广泛运用于监测胚胎或癌细胞中細胞色素c氧化量的变化情况。

三、总结

以上两种方法不仅都非常适合人们解决生活中实际问题所涉及到区别相当大跨度范围内复杂样品物质特征的要求,而且还是近几年“绿色”扩散实验技术的一种代表。在进行实际检测时,我们应该对其工作原理、特点以及合理使用方法等方面有更为充分的了解并且尽可能保证整个氛围正常,这样才能更加鲜明地体现出其重要性和价值。

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