近紅外光譜儀的分析原理

　　近紅外光譜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)向高能級躍遷時(shí)產(chǎn)生的，記錄的主要是含氫基團X－H（X=C、N、O）振動(dòng)的倍頻和合頻吸收。不同團或同一基團在不同化學(xué)環(huán)境中的近紅外吸收波長(cháng)與強度都有明顯差別，NIR光譜具有豐富的結構和組成信息，非常適合用于碳氫有機物質(zhì)的組成與性質(zhì)測量。但在NIR區域，吸收強度弱，靈敏度相對較低，吸收帶較寬且重疊嚴重。因此，依靠傳統的建立工作曲線(xiàn)方法進(jìn)行定量分析是十分困難的，化學(xué)計量學(xué)的發(fā)展為這一問(wèn)題的解決奠定了數學(xué)基礎。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參數之間的對應關(guān)系（稱(chēng)為分析模型），那么，只要測得樣品的光譜，通過(guò)光譜和上述對應關(guān)系，就能很快得到所需要的質(zhì)量參數數據。分析方法包括校正和預測兩個(gè)過(guò)程：

　?。?）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），在測量其光譜圖的同時(shí)，根據需要使用有關(guān)標準分析方法進(jìn)行測量，得到樣品的各種質(zhì)量參數，稱(chēng)之為參考數據。通過(guò)化學(xué)計量學(xué)對光譜進(jìn)行處理，并將其與參考數據關(guān)聯(lián)，這樣在光譜圖和其參考數據之間建立起一一對應映射關(guān)系，通常稱(chēng)之為模型。雖然建立模型所使用的樣本數目很有限，但通過(guò)化學(xué)計量學(xué)處理得到的模型應具有較強的普適性。對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 )和拓撲方法等。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)，與待測的性質(zhì)數據有關(guān)，還與測量所要求達到的分析精度范圍有關(guān)。實(shí)際應用中，建立模型都是通過(guò)化學(xué)計量學(xué)軟件實(shí)現的，并且有嚴格的規范（如ASTM6500標準）。

　?。?）在預測過(guò)程中，首先使用近紅外光譜儀測定待測樣品的光譜圖，通過(guò)軟件自動(dòng)對模型庫進(jìn)行檢索，選擇正確模型計算待測質(zhì)量參數。