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近红外光介绍

(2019-03-22 20:38:53)
标签:

近红外光

光谱

中红外光

近红外短波

近红外长波

分类: 近红外
1、近红外光(Near Infrared,NIR)是介于可见光(S)和中红外光(MIR)之间的电磁波,按ASTM(美国试验和材料检测协会)定义是指波长在780~2526nm范围内的电磁波,习惯上又将近红外区划分为近红外短波(780~1100nm)和近红外长波(1100~2526nm)两个区域。近红外区域是人们最早发现的非可见光区域。

近红外光谱属于分子振动光谱的倍频和主频吸收光谱,主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的,具有较强的穿透能力。近红外光主要是对含氢基团X-H(X=C、N、O)振动的倍频和合频吸收,其中包含了大多数类型有机化合物的组成和分子结构的信息。由于不同的有机物含有不同的基团,不同的基团有不同的能级,不同的基团和同一基团在不同物理化学环境中对近红外光的吸收波长都有明显差别,且吸收系数小,发热少,因此近红外光谱可作为获取信息的一种有效的载体。近红外光照射时,频率相同的光线和基团将发生共振现象,光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子;而近红外光的频率和样品的振动频率不相同,该频率的红外光就不会被吸收。因此,选用连续改变频率的近红外光照射某样品时, 由于试样对不同频率近红外光的选择性吸收,通过试样后的近红外光线在某些波长范围内会变弱,透射出来的红外光线就携带有机物组分和结构的信息。通过检测器分析透射或反射光线的光密度, 就可以确定该组分的含量。

近红外光介绍

2、近红外光谱分析技术优点与缺点

优点:样品不需要预处理,近红外区内光穿透深度大,使得近红外光谱技术可以用漫反射技术对样品直接测定,同时还具有分析具有非破坏性、分析速度快、远距离测定和实时分析、测定重现性好、适用的样品范围广、分析成本较低、对操作人员的要求较低等优点。缺点:不适用于分散性样品的分析、不适用于痕量分析。

近红外光谱分析技术用于木材成份的定量测定时,谱带较宽并且容易重叠,需要有化学计量学方法进行分析(主成分分析PCA、主成分回归PCR、多元线性回归、偏最小二乘法PLS、ANN),应用最多的为PCA、PLS。

测定固体样品的NIR光谱时,一般要测定样品不同面的光谱以减少测定误差并获得可靠的信息,有时可以进行光谱的重复测定以提高光谱图的信噪比。在得到NIR光谱图后,一般还需要对光谱进行预处理(基线校正、一阶导数、二阶导数和正交信号校正),但是也有人认为这些处理技术会使回归系数的化学解析变得特别复杂,因此不进行预任何处理。

用于近红外光谱分析技术分析的木材样品有实木木块(无节木材)、木粉和生长锥等不同形式,技术有漫反射和透射2种技术,多为漫反射光谱技术(NIR光对木材的穿透能力较弱)。

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