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認(rèn)識(shí)近紅外光譜分析儀,從現(xiàn)在開(kāi)始

來(lái)源:無(wú)錫迅杰光遠(yuǎn)科技有限公司   2021年09月26日 07:31  
   近紅外光譜分析儀是利用氣體或液體對(duì)紅外線(xiàn)進(jìn)行選擇性吸收的原理制成的一種分析儀表,它具有靈敏度高反應(yīng)速度快分析范圍寬選擇性好抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于石油化工冶金等工業(yè)生產(chǎn)中。
  近紅外光譜分析儀的光源是采用上下兩個(gè)電極的方法,通上電流,電極之間就形成一個(gè)火花式光譜儀光源。在這火花式光譜儀光源中,電極之間空氣或其他氣體一般處于大氣壓力。因此放電是在充有氣體的電極之間發(fā)生,是依靠電極間流過(guò)的電流使氣體發(fā)光,是建立在氣體放電的基礎(chǔ)上。
  近紅外光譜分析儀主要是由于分子振動(dòng)的非諧振性使分子振動(dòng)從基態(tài)向高能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的,記錄的主要是含氫基團(tuán)X-H(X=C、N、O)振動(dòng)的倍頻和合頻吸收。不同團(tuán)或同一基團(tuán)在不同化學(xué)環(huán)境中的近紅外吸收波長(zhǎng)與強(qiáng)度都有明顯差別,光譜具有豐富的結(jié)構(gòu)和組成信息,非常適合用于碳?xì)溆袡C(jī)物質(zhì)的組成與性質(zhì)測(cè)量。但在
  NIR區(qū)域,吸收強(qiáng)度弱,靈敏度相對(duì)較低,吸收帶較寬且重疊嚴(yán)重。因此,依靠傳統(tǒng)的建立工作曲線(xiàn)方法進(jìn)行定量分析是十分困難的,化學(xué)計(jì)量學(xué)的發(fā)展為這一問(wèn)題的解決奠定了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。其工作原理是,如果樣品的組成相同,則其光譜也相同,反之亦然。如果我們建立了光譜與待測(cè)參數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系(稱(chēng)為分析模型),那么,只要測(cè)得樣品的光譜,通過(guò)光譜和上述對(duì)應(yīng)關(guān)系,就能很快得到所需要的質(zhì)量參數(shù)數(shù)據(jù)。分析方法包括校正和預(yù)測(cè)兩個(gè)過(guò)程:
  (1)在校正過(guò)程中,收集一定量有代表性的樣品(一般需要80個(gè)樣品以上),在測(cè)量其光譜圖的同時(shí),根據(jù)需要使用有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分析方法進(jìn)行測(cè)量,得到樣品的各種質(zhì)量參數(shù),稱(chēng)之為參考數(shù)據(jù)。通過(guò)化學(xué)計(jì)量學(xué)對(duì)光譜進(jìn)行處理,并將其與參考數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián),這樣在光譜圖和其參考數(shù)據(jù)之間建立起一一對(duì)應(yīng)映射關(guān)系,通常稱(chēng)之為模型。雖然建立模型所使用的樣本數(shù)目很有限,但通過(guò)化學(xué)計(jì)量學(xué)處理得到的模型應(yīng)具有較強(qiáng)的普適性。對(duì)于建立模型所使用的校正方法視樣品光譜與待分析的性質(zhì)關(guān)系不同而異,常用的有多元線(xiàn)性回歸,主成分回歸,偏最小二乘,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和拓?fù)浞椒ǖ?。顯然,模型所適用的范圍越寬越好,但是模型的范圍大小與建立模型所使用的校正方法有關(guān),與待測(cè)的性質(zhì)數(shù)據(jù)有關(guān),還與測(cè)量所要求達(dá)到的分析精度范圍有關(guān)。實(shí)際應(yīng)用中,建立模型都是通過(guò)化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件實(shí)現(xiàn)的,并且有嚴(yán)格的規(guī)范。
  (2)在預(yù)測(cè)過(guò)程中,首先使用近紅外光譜儀測(cè)定待測(cè)樣品的光譜圖,通過(guò)軟件自動(dòng)對(duì)模型庫(kù)進(jìn)行檢索,選擇正確模型計(jì)算待測(cè)質(zhì)量參數(shù)。

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