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(zhǎng)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(lái)解決其譜峰重疊、丈量信息高背景低強(qiáng)度、圖譜測(cè)定的不穩(wěn)定造成的光譜失真三大難點(diǎn)。通過(guò)化學(xué)計(jì)量學(xué)的多元校正方法來(lái)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(lái)校正圖譜測(cè)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(cè)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(cè)樣品置于作用光與檢測(cè)器之間，檢測(cè)器所檢測(cè)到的分析光是作用光通過(guò)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(guò)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(cè)器與光源置于待測(cè)樣品的同一側(cè)，檢測(cè)器檢測(cè)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(lái)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(guò)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(guò)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(cè)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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