近紅外光譜分析的基礎(chǔ)知識(shí)

　　一.近紅外光譜分析的化學(xué)基礎(chǔ)
　　
　　近紅外光譜分析的范圍一般為4000cm-1以上，即波長2.5μm以下，由于有不同級(jí)別的倍頻譜帶及不同形式組合的合頻吸收，使得譜帶復(fù)雜，信息豐富。
　　
　　近紅光的信息強(qiáng)度比中紅外要低一個(gè)數(shù)目級(jí)左右，由于近紅外譜區(qū)吸收弱，所以可以對(duì)不經(jīng)稀釋的樣品進(jìn)行直接丈量，分析樣品可以不需任何物理、化學(xué)制備與預(yù)處理，也不需要分析的后處理，一但近紅外的數(shù)學(xué)模型建立后，對(duì)操縱職員進(jìn)行分析的知識(shí)背景與經(jīng)驗(yàn)背景可以大幅降低。
　　
　　二.近紅外光譜分析的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
　　
　　作為一種軟件技術(shù)，近紅外光譜分析著重用數(shù)學(xué)方法來解決其譜峰重疊、丈量信息高背景低強(qiáng)度、圖譜測定的不穩(wěn)定造成的光譜失真三大難點(diǎn)。通過化學(xué)計(jì)量學(xué)的多元校正方法來解決譜峰重疊、丈量信息高背景低強(qiáng)度的難點(diǎn)；用信息處理技術(shù)來校正圖譜測定不穩(wěn)定造成的光譜失真。
　　
　　三.近紅外光譜常規(guī)分析方法
　　
　　近紅外光譜的分析測定技術(shù)大體可以分為兩大類：一類為透射光譜法，一類為反射光譜法。
　　
　　透射光譜法就是把待測樣品置于作用光與檢測器之間，檢測器所檢測到的分析光是作用光通過樣品體與樣品分子相互作用后的光，若樣品是透明的真溶液，則分析光在樣品中經(jīng)過的路程一定，透射光的強(qiáng)度與樣品組分濃度由比耳定律決定。
　　
　　反射光譜分析時(shí)，檢測器與光源置于待測樣品的同一側(cè)，檢測器檢測到的分析光是光源發(fā)出的作用光投射到物體后，以各種方式反射回來的光。物體對(duì)光的反射分為規(guī)則反射光(鏡面反射)與漫反射。規(guī)則反射光指在物體表面按進(jìn)射角即是反射角的反射定律發(fā)生的反射。漫反射是光投向漫反射體(顆?；蚍勰?后，在物體表面或內(nèi)部發(fā)生的方向不定的反射。
　　
　　四.近紅外光譜分析的用途
　　
　　近紅外光譜分析主要包括定性分析和定量分析。
　　
　　1)定性分析
　　
　　近紅外光譜定性分析利用模式識(shí)別與聚類的一些算法，主要用于鑒定。在模式識(shí)別運(yùn)算時(shí)需要有一組用于計(jì)算機(jī)“學(xué)習(xí)”的樣品集，通過計(jì)算機(jī)運(yùn)算，得出學(xué)習(xí)樣品在數(shù)學(xué)空間的范圍，對(duì)未知樣品運(yùn)算后，若也在此范圍內(nèi)，則該樣品屬于學(xué)習(xí)樣品集類型，反之則否定。聚類運(yùn)算時(shí)不需學(xué)習(xí)樣品集，它通過待分析樣品的光譜特征，根據(jù)光譜近似程度進(jìn)行分類。
　　
　　2)定量分析
　　
　　近紅外光譜分析與其它吸收光譜按照比耳定律作定量分析類似。作常規(guī)光譜定量分析時(shí)，需要建立光譜參數(shù)與樣品含量間的關(guān)系(標(biāo)準(zhǔn)曲線)。但對(duì)復(fù)雜樣品作近紅外光譜定量分析時(shí)，為了解決近紅外譜區(qū)重疊與譜圖測定不穩(wěn)定的題目，必須充分應(yīng)用全光譜的信息。這是由于在近紅外光譜中和各個(gè)譜區(qū)內(nèi)都包含多種成分的信息(即譜峰重疊)，而同一種組份的信息分布在近紅外光譜的多個(gè)譜區(qū)：不同組分固然在某一譜區(qū)可能重疊，但在全光譜范圍內(nèi)不可能完全相同，因此，為了區(qū)別不同組分，必須應(yīng)用全光譜的信息，建立全譜區(qū)的光譜特征與待丈量之間的關(guān)系——即數(shù)學(xué)模型。

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