近紅外光譜儀是一種廣泛應用于化學、生物醫學、食品、農業等領域的分析儀器。它采用了近紅外光譜技術,可以非破壞性地對樣品進行快速分析,具有高靈敏度、高準確性和高重復性等優點
一、近紅外光譜儀的原理
近紅外光譜儀主要是利用近紅外光與物質相互作用產生的吸收、散射等現象來進行分析檢測。
分子吸收光譜
近紅外光的波長范圍一般在 780nm 至 2526nm 之間。當近紅外光照射到物質上時，物質中的分子會對特定波長的近紅外光產生吸收。這種吸收是由于分子中的化學鍵（如 C-H、O-H、N-H 等）在近紅外光的作用下發生振動和轉動能級的躍遷。
根據朗伯 - 比爾定律，物質對光的吸收程度與物質的濃度、光程長度以及吸收系數成正比。通過測量物質對不同波長近紅外光的吸收強度，可以建立吸收光譜與物質成分或性質之間的關系。
化學計量學方法
二、近紅外光譜儀的應用范圍
農業領域
農產品品質檢測：可以快速、無損地檢測農產品中的水分、蛋白質、脂肪、糖分等成分含量，以及農產品的成熟度、硬度等品質指標。例如，在水果采摘前，可以用近紅外光譜儀預測水果的甜度和成熟度，確定采摘時間；在糧食收購和加工過程中，可以檢測糧食的水分、蛋白質含量等，確保糧食質量。
土壤分析：用于分析土壤中的有機質含量、水分含量、氮、磷、鉀等養分含量，為合理施肥和土壤管理提供依據。
飼料分析：檢測飼料中的水分、蛋白質、纖維等成分含量，確保飼料的質量和營養價值，滿足動物的營養需求。
食品工業
食品成分分析：可以快速檢測食品中的水分、脂肪、蛋白質、糖分等成分含量，以及食品的酸度、甜度等品質指標。例如，在乳制品生產中，可以檢測牛奶中的脂肪、蛋白質含量；在飲料生產中，可以檢測飲料中的糖分、酸度等。
食品真偽鑒別：通過對食品的近紅外光譜進行分析，可以鑒別食品的真偽和產地。例如，對于葡萄酒、茶葉等高檔食品，可以通過近紅外光譜分析鑒別其品種、產地和年份等信息。
食品加工過程監測：在食品加工過程中，可以實時監測食品的成分和品質變化，優化加工工藝參數，提高食品質量和生產效率。例如，在烘焙過程中，可以監測面包的水分含量和色澤變化，確定的烘焙時間和溫度。
制藥行業
藥品質量控制：用于檢測藥品中的有效成分含量、水分含量、雜質含量等，確保藥品的質量和安全性。例如，在藥品生產過程中，可以實時監測藥品的成分和質量變化，及時調整生產工藝參數；在藥品出廠前，可以對藥品進行全面的質量檢測，確保藥品符合質量標準。
藥品真偽鑒別：通過對藥品的近紅外光譜進行分析，可以鑒別藥品的真偽和產地。例如，對于一些偽劣藥品，可以通過近紅外光譜分析快速鑒別其真偽，保障患者的用藥安全。
中藥材鑒別：可以對中藥材的品種、產地、質量等進行鑒別和分析。例如，通過對不同產地的中藥材進行近紅外光譜分析，可以建立中藥材的產地鑒別模型，確保中藥材的質量和療效。
石油化工領域
石油產品分析：可以快速檢測石油產品中的水分、硫含量、芳烴含量、烯烴含量等成分指標，以及石油產品的密度、粘度等物理性質。例如，在煉油廠中，可以用近紅外光譜儀實時監測原油和成品油的質量變化，優化生產工藝參數。
化工產品分析：用于分析化工產品中的成分含量、純度等指標，以及化工產品的物理性質。例如，在塑料、橡膠、化纖等化工行業中，可以檢測原材料和產品中的成分含量，確保產品質量。
石油化工過程監測：在石油化工生產過程中，可以實時監測反應過程中的成分變化和物理性質變化，優化生產工藝參數，提高生產效率和產品質量。例如，在聚合反應過程中，可以監測反應體系中的單體轉化率、聚合物分子量等參數，確定的反應時間和溫度。
其他領域
環境保護：可以用于監測水體中的有機物含量、重金屬含量等污染物指標，以及大氣中的污染物濃度。例如，在水質監測中，可以用近紅外光譜儀快速檢測水中的化學需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）等指標；在大氣污染監測中，可以檢測空氣中的二氧化硫、氮氧化物等污染物濃度。
紡織行業：用于檢測紡織品中的纖維成分含量、水分含量等指標，以及紡織品的顏色、光澤等品質指標。例如，在紡織品生產過程中，可以實時監測紡織品的成分和質量變化，優化生產工藝參數。
造紙行業：可以檢測紙漿中的水分含量、纖維長度等指標，以及紙張的白度、強度等品質指標。例如，在造紙過程中，可以監測紙漿的質量變化，調整生產工藝參數，提高紙張質量。
近紅外光譜儀的應用范圍非常廣泛，可以用于定量分析、定性分析、成分鑒別、質量控制等多個方面。它具有非破壞性、高效快速、無需樣品處理等優點，可以提高分析效率和產品質量，促進科學研究和工業生產的發展。
