主题：急需知道---近红外光谱仪器

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<近红外光谱分析基础与应用>

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近红外光谱分析仪器提供具有高测量精度的光谱，作为被测样品信息的载体，是整个近红外分析的基础。

一、仪器构造
        近红外光谱仪器不管按何种方式设计，一般由光源、分光系统、载样器件、检测器和数据处理以及记录仪（或打印机）等几部分构成。

1、光源
        光源的基本要求是在所测量光谱区域内发射足够强度的光辐射，并具有良好的稳定性。光源的稳定性主要通过高性能的光源能量监控和可靠电路系统来实现的。另外，为避免低波长的辐射光对样品吸收近红外光的影响，在光源和分光系统间常加有滤光片。
        最常见的光源为溴钨灯。由于溴钨灯有一定的使用寿命，更换灯时要注意灯的位置和安装角度。 

2、分光系统
        分光系统的作用是将多色光转化为单色光，是近红外光谱仪器的核心部件。根据分光原理的不同，现代近红外光谱仪器的分光器件主要有滤光片、扫描光栅、傅立叶干涉仪、二极管阵列、声光可调滤光器等几种类型。

3、检样器件
       
  检样器件是指承载样品或与样品作用的器件。由于近红外光及样品近红外光谱的特点，近红外光谱仪器的检测器件随测样方式的不同有较大的差异。
    就实验室常规分析而言，液体样品根据选定使用的光谱区域可采用不同尺寸的玻璃或石英样品池；固体样品可采用积分球或特定的漫反射载样器件；有时根据样品的具体情况也可以采用一些特殊的载样器件。在定位或在线分析中经常采用光纤载样器件。

4、检测器
      检测器由光敏元件构成，其作用是检测近红外光与样品作用后携带样品信息的光信号，将光信号转变为电信号，并通过模数转换器以数字信号形式输出。检测器有单通道和多通道两种检测方式。前者是经过光谱扫描，逐一接受每个波长下的光信号。

5、控制及数据处理分析系统
    一般由仪器控制、采谱和光谱处理分析两个软件系统和相应的硬件设备构成。前者主要功能是控制仪器各部分的工作状态，设定光谱采集的有关参数，如光谱测量方式、扫描次数、设定光谱的扫描范围等，设定检测器的工作状态并接受检测器的光谱信号。光谱处理分析软件主要对检测器所采集的光谱进行处理，实现定性或定量分析。   

6、记录仪
    一般用打印机作为记录仪，用来打印样品的光谱或定性、定量分析的结果。

二、仪器性能指标

1、仪器的波长范围
  对任何一台特定的近红外光谱仪器，都有其有效的光谱范围，光谱范围主要取决于仪器的光路设计、检测器的类型以及光源。近红外光谱仪器的波长范围通常分两段，700～1100nm的短波近红外光谱区域和1100～2500nm的长波近红外光谱区域。

2、光谱的分辨率
  光谱的分辨率主要取决于光谱仪器的分光系统，对用多通道检测器的仪器，还与仪器的像素有关。分光系统的带宽越窄，其分辨率越高，对光栅分光仪器而言，分辨率的大小还与狭缝的设计有关。仪器的辨率能否满足要求，要看仪器的分析对象，即分辨率的大小能否满足样品信息的提取要求。例如二甲苯异构体的分析，一般要求仪器的分辨率好于1nm。

3、波长准确性
  光谱仪器波长准确性是指仪器测定标准物质某一谱峰的波长与该谱峰的标定波长之差。波长的准确性对保证近红外光谱仪器间的模型传递非常重要。为了保证仪器间校正模型的有效传递，波长的准确性在短波近红外范围要求好于0.5nm，长波近红外范围好于1.5nm。

4、波长重现性
  波长的重现性指对样品进行多次扫描，谱峰位置间的差异，通常用多次测量某一谱峰位置所得波长或波数的标准偏差表示（许多傅立叶变换的近红外光谱仪器习惯用波数cm-1表示）。波长重现性是体现仪器稳定性的一个重要指标，对校正模型的建立和模型的传递均有较大的影响，同样也会影响最终分析结果的准确性。一般仪器波长的重现性应好于0.1nm

5、吸光度准确性
    吸光度准确性是指仪器对某标准物质进行透射或漫反射测量，测量的吸光度值与该物质标定值之差。对那些直接用吸光度值进行定量的近红外方法，吸光度的准确性直接影响测定结果的准确性。

6、吸光度噪音
  吸光度噪音也称光谱的稳定性，是指在确定的波长范围内对样品进行多次扫描，得到光谱的均方差。吸光度噪音是体现仪器稳定性的重要指标。将样品信号强度与吸光度噪音相比可计算出信噪比。

7、吸光度范围
  吸光度范围也称光谱仪的动态范围，是指仪器测定可用的最高吸光度与最低能检测到的吸光度之比。吸光度范围越大，可用于检测样品的线性范围也越大。

8、基线稳定性
    基线稳定性是指仪器相对于参比扫描所得基线的平整性，平整性可用基线漂移的大小来衡量。基线的稳定性对我们获得稳定的光谱有直接的影响。

9、杂散光
  杂散光定义为除要求的分析光外其它到达样品和检测器的光量总和，是导致仪器测量出现非线性的主要原因，特别对光栅型仪器的设计，杂散光的控制非常重要。杂散光对仪器的噪音、基线及光谱的稳定性均有影响。一般要求杂散光小于透过率的0.1％。

10、扫描速度
    扫描速度是指在一定的波长范围内完成1次扫描所需要的时间。
    不同设计方式的仪器完成1次扫描所需的时间有很大的差别。例如，电荷器件多通道近红外光谱仪器完成1次 扫描只需20ms，速度很快；一般傅立叶变换仪器的扫描速度在1次/s左右；传统的光栅扫描型仪器的扫描速度相对较慢，但目前也有一些光栅扫描型仪器采用新的设计形式，扫描速度达到了2次/s；最新出现的AOTF近红外仪器由于采用了先进的声光调制器件，其速度可达到16000波长点/s，即30次/秒。

11、数据采样间隔
    采样间隔是指连续记录的两个光谱信号间的波长差。
    很显然，间隔越小，样品信息越丰富，但光谱存储空间也越大；间隔过大则可能丢失样品信息，比较合适的数据采样间隔设计应当小于仪器的分辨率。

12、测样方式
    测样方式在此指仪器可提供的样品光谱采集形式。有些仪器能提供透射、漫反射、光纤测量等多种光谱采集形式。

13、软件功能
    软件是现代近红外光谱仪器的重要组成部分。
    软件一般由光谱采集软件和光谱化学计量学处理软件两部分构成。前者不同厂家的仪器没有很大的区别，而后者在软件功能设计和内容上则差别很大。 软件功能的评价要看软件的内容能否满足实际工作的需要。

还有英贤仪器的王艳玲撰写的《近红外原理基础》