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近紅外光譜技術與儀器的發(fā)展和推廣應用

2010-10-12

                                      近紅外光譜技術與儀器的發(fā)展和推廣應用

      出現(xiàn)在近紅外波長區(qū)的光譜由于倍頻、合頻的形成機理，表現(xiàn)為普帶較寬而且重疊明顯，因此難以分辨，加上其光譜吸收較弱，因而在中紅外（MIR）光譜技術實用化后一直被人們淡忘了幾十年。直到上世紀70年代以后才出現(xiàn)了一些簡單的濾光片近紅外光譜儀，被用于牧草和某些農產品的定量分析工作中；上世紀80年代以后，由于光譜儀器技術的發(fā)展，更重要的是計算機硬件技術及在化學計量學發(fā)展基礎誰能夠的軟件技術的發(fā)展，近紅外光譜又得到較多應用和人們的重視，被認為是NIRS技術的復興。除了因多元分析等數(shù)據(jù)處理手段和計算機軟件技術的發(fā)展可在相當程度上解決NIRS譜帶寬、重疊大等問題以外，因NIRS吸光度低而致的分析式樣處理（制備）要求低（甚至不經(jīng)處理即可分析）的優(yōu)點，以及NIRvana光透射度大、散射強、對式樣無損傷、可作多組分同時分析等等優(yōu)點（相對于MIRS），使NIRS分析技術特別適合于在線連續(xù)多組分的分析的要求；在分析過程中不用試劑（無污染、“綠光”技術），分析后式樣無破壞可直接使用也是當前受到歡迎的優(yōu)點。工作在近紅外區(qū)而帶來的一切簡單（光源、單色器、吸收池、探測器。。。）、價格低廉、使用方便等特點，也使NIRS分析技術越來越受歡迎（尤其是對象明確、大批量、重復性分析的應用場合）。
      但是，事物的兩面性也決定了NIRS分析技術、NIRS儀器的推廣應用受到了明確的限制。除了不能完成MIRS分析的高分辨、準確定性量分析和結構分析等任務以為，繁復的校正集式樣測定，難以掌握也難于推廣應用的合適數(shù)據(jù)處理和軟件開發(fā)技術也明顯地限制了NIRS的推廣應用。NIRS數(shù)據(jù)與處理、校正集模型的建立及其可傳遞性、通用性，不但工作兩大，而且普適性差，成為NIRS技術推廣應用的明顯障礙。基于種種原因，至今在全球范圍內ＮＩＲＳ技術和儀器的推廣應用，還是一個全球各方面在努力探索的前沿課題。
　 從理論上說，近紅光譜儀器技術并不是原理上特別困難的問題。相反，在ＮＩＲ 區(qū)（相對于中紅外、遠紅外區(qū)）有高強度的光譜光源、有廣泛而且廉價的光學材料及光學系統(tǒng)（如聚光系統(tǒng)、分光系統(tǒng)等）、有高信噪比的探測器件，因此設計、制作NIR光譜儀器并不是前所未有的困難任務；在NIR區(qū)工作的光譜儀器要求的高穩(wěn)定性、高重復性、高信噪比等性能指標，也是當前儀器設計、制造、調試技術和具體研發(fā)無活動元件單色器，采用光纖技術原理在不良環(huán)境中實現(xiàn)遠距離直接分析扥也都已成熟，可以相當方便地應用到NIRvana儀器研發(fā)中去。
       NIRS研發(fā)的主要困難還在于NIRS技術的推廣應用還沒有達到應有的程度，沒有形成量大面廣的NIRS儀器的市場需求和應用潮流，因此不能給光譜儀器研發(fā)、生產領域形成需求要了和明亮的NIRS光譜儀器市場前景，不能把人們的目光和注意力從已經(jīng)是量大面掛鉤的紫外可見光譜儀器、 Fourier紅外光譜儀等類儀器的研發(fā)潮流中，調向到NIRS方向。