在线专题第二期---近红外(NIR)技术之我见

一．NIR技术简介之一：概述

    近红外(NIR)光谱技术是一种简单快捷(分析时间<10秒)对样品无破坏的分析技术.主要对固体和液体中有机物进行分析,并可获得与传统分析方法相同的精确度和准确度.NIR技术无需做任何样品前处理.用于农业,食品,制药,化工(烟草,纺织,石油)等行业,实现对原料,产品质量和生产过程的检测.

    当进行原料检测时,直接从原料中采样对其进行扫描,并利用图形识别法对其成分及质量进行确认.

    NIR作为在线检测工具,可提供实时的化学信息,并采用统计方法对化工生产过程,溶剂回收体系,干燥,混合和聚合物挤出等过程进行控制.

一. NIR技术简介之二:光谱谱带

    NIR光谱谱带介于可见光谱末端(700nm或14285cm-1)和中红外(IR)初始端(2500nm或4000cm-1)之间.NIR的吸收信号是有机物内的C-H,N-H,O-H,S-H共价键振动(伸展和摆动).其吸收强度和情况与C-H,N-H,O-H,S-H共价键的含量与它们"所处环境"有关.比如:高密度聚乙烯和低密度聚乙烯成分相同,但由于密度不同,即共价键所处环境不同,也可以在NIR中区分开.

    NIR吸收强度通常比相应中红外弱10-100倍.这一特点实际上是NIR分析中的一大优点.因为它把浆料,悬浮液,膏状物及粉体等在中红外具有强吸收物料的直接分析变为可能.另外,NIR吸收带较宽(峰宽为50-100nm)且相互重叠,在较大波长处吸收峰比短波长处更强,更尖锐,分辨率更高.

    NIR光谱除可提供样品化学成分的信息外,还包含样品的物理信息.如:粒径不同会产生基线偏移;颗粒越粗糙,NIR光的穿透就越大,从而吸收也越大.

    在NIR光谱范围,光散射效率和吸收度随波长增加而增加,而谱带重叠和穿透深度则随波长增加而减少.因此,用于某一特定分析的最佳光谱范围,可通过对NIR区的光谱性质和所需分析内容,采样要求(实验室,在线)以及样品物理性能等因素的综合研究来决定.例如:当欲测组分光谱带不能很好地与样品中其他组分分开或该组分浓度过低时,我们可选择具有短光程和浅穿透深度的长波长光谱区来完成实验.

    对于NIR技术的介绍还有很多,相关资料上都有详细介绍,非我讨论的重点.如果大家有兴趣,下次将介绍市场上常见的几种NIR及其优缺点.