近紅外光譜檢測方法

A. 有什麼方法可以檢測紅外線的存在

紅外檢測的基本方法分為兩大類型，即被動式和主動式。被動式的紅外檢測在設備的紅外檢測診斷技術中應用比較多；主動式的紅外檢測又可分為單面法和雙面法。
紅外檢測中對被測目標的加熱方式也分為穩態加熱和非穩態加熱。
紅外檢測儀器的安裝和運載方式有固定式、攜帶型、車載式和機載式(直升機裝載)等多種。
（1）被動式紅外檢測
所謂被動式系指進行紅外檢測時不對被測目標加熱，僅僅利用被測目標的溫度不同於周圍環境溫度的條件，在被測目標與環境的熱交換過程中進行紅外檢測的方式。被動式紅外檢測應用於運行中的設備、元器件和科學試驗中。由於它不需要附加熱源，在生產現場基本都採用這種方式。
（2）主動式紅外檢測
主動式紅外檢測是在進行紅外檢測之前對被測目標主動加熱，加熱源可來自被測目標的外部或在其內部，加熱的方式有穩態和非穩態兩種，紅外檢測根據不同情況可在加熱過程當中進行，也可在停止加熱有一定時間後進行。
1）單面法：對被測目標的加熱和紅外檢測在被測目標的同一側面進行。
2）雙面法：相對於上述的單面法而言，雙面法是把對被測目標的加熱和紅外檢測分別
在目標的正、反兩個側面進行。
（3）加熱方式
1）穩態加熱：將被測目標加熱到其內部溫度達到均勻穩定的狀態時，再把它置放於一個低於(或高於)該恆定溫度的環境中進行紅外檢測。
這種方式多用於材料的質量檢測，如被測物內部有裂紋、孔洞或脫粘等缺陷時，則被測物與環境的熱交換中熱流將受到缺陷的阻礙，其相應的外表面就會產生溫度的變化，與沒有缺陷的表面相比則會出現溫差。
2）非穩態加熱：對被測目標加熱，不需要使其內部溫度達到均勻穩定狀態，而在它的內部溫度尚不均勻、具有導熱的過程中即進行紅外檢測。
3)如將熱量均勻地注入被測目標，熱流進入內部的速度要由它的內部狀況決定，若內部有缺陷，則會成為阻檔熱流的熱阻，經一定時間會產生熱量堆積，在其相應的表面會產生熱的異常。缺陷造成的熱流變化取決於缺陷的位置、走向、幾何尺寸和材料的熱物理性能。

B. 紅外光譜儀的使用方法 步驟

紅外光譜儀的基本操作步驟：

1、打開紅外光譜儀的電源開關。

2、點擊電腦屏幕打開IRsolution工作站軟體。

3、點擊測定，使屏幕轉到測定界面。之後初始化儀器。

4、制備溴化鉀空白片和樣品壓片。

5、將壓制好的溴化鉀空白片（不含樣品的溴化鉀空片）放入光譜儀樣品倉內的樣品架上。

6、點擊測定按鈕下的背景按鈕，輸入光譜名稱，確認採集參比背景光譜。

7、背景譜圖採集完畢後，將待測樣品片放入光譜儀內，關上倉蓋。

8、軟體可按要求對譜圖進行各種分析處理，從文件菜單中選擇列印，將譜圖以不同形式列印出報告。

9、退出系統。

二、儀器使用注意事項

1、儀器一定要安裝在穩定牢固的實驗台上，遠離振動源。

2、供試品測試完畢後應及時取出，長時間放置在樣品室中會污染光學系統，引起性能下降。樣品室應保持乾燥，應及時更換乾燥劑。

3、所用的試劑、試樣保持乾燥，用完後及時放入乾燥器中。

4、在工作期間，不可中途斷電。

5、壓片模具及液體吸收池等紅外附件，使用完後應及時擦拭乾凈，必要時清洗，保存在乾燥器中，以免銹蝕。

6、光路中有激光，開機時嚴禁眼睛進入光路。

7、測定完畢，要及時做好儀器使用登記記錄。

C. 近紅外光譜技術在檢測應用方面有哪些進展

光譜化學計量學軟體是現代近紅外光譜分析技術的一個重要組成部分, 將穩定、 可靠的近紅外光譜分析儀器與功能全面的化學計量學軟體相結合也是現代近紅外光譜技術的一個明顯標志。 因此, 光譜化學計量學方法研究在現代近紅外光譜技術的發展中佔有非常重要的地位。

從另外一個方面講, 現代近紅外光譜技術的發展也帶動和促進了化學計量學學科的發展。近紅外光譜中化學計量學方法的研究主要涉及 3 個方面的內容：一是光譜預處理方法的研究, 目的是針對特定的樣品體系, 通過對光譜的適當處理, 減弱以至於消除各種非目標因素對光譜的影響, 凈化譜圖信息, 為校正模型的建立和未知樣品組成或性質的預測奠定基礎；二是近紅外光譜定性和定量校正方法的研究, 目的在於建立穩定、 可靠的定性或定量分析模型；三是校正模型[傳遞技術的研究, 也稱近紅外光譜儀器的標准化, 目的是將在一台儀器上建立的定性或定量校正模型可靠地移植到其他相同或類似的儀器上使用, 從而減少建模所需的時間和費用。

D. 現代近紅外光譜分析技術的近紅外光譜技術的應用

現代近紅外光譜技術的應用除傳統的農副產品的分析外已擴展到眾多的其他領域, 主要有石油化工和基本有機化工、 高分子化工、 制葯與臨床醫學、 生物化工、 環境科學、紡織工業和食品工業等領域。
在農業領域, 近紅外光譜可通過漫反射方法, 將測定探頭直接安裝在糧食的穀物傳送帶上, 檢驗種子或作物的質量, 如水分 、 蛋白含量及小麥硬度的測定 。 還用於作物及飼料中的油脂、 氨基酸、 糖分、 灰粉等含量的測定以及穀物中污染物的測定；近紅外光譜還被用於煙草的分類、棉花纖維、 飼料中蛋白及纖維素的測定, 並用於監測可耕土壤中的物理和化學變化 。
在食品分析中, 近紅外光譜用於分析肉、 魚、 蛋、 奶及奶製品等食品中脂肪酸、 蛋白、 氨基酸等的含量, 以評定其品質；近紅外光譜還用於水果及蔬菜如蘋果、 梨中糖的分析[ 55]；在啤酒生產中, 近紅外光譜被用於在線監測發酵過程中的酒精及糖分含量 。
近紅外光譜在葯物分析中的應用始於 60 年代後期, 在當時葯物成分一般通過萃取以溶液形式測定。 隨著漫反射測試技術的出現, 無損葯物分析在近紅外光譜分析中佔有非常重要的位置。 現在近紅外光譜已廣泛用於葯物的生產過程式控制制 。
在生命科學領域, 近紅外光譜用於生物組織的表徵, 研究皮膚組織的水分、 蛋白和脂肪[ 61 , 62] ;Tong[ 63] 等將近紅外光譜用於乳腺癌的檢查；除此之外, 近紅外光譜還用於血液中血紅蛋白、 血糖及其他成分的測定及臨床研究 , 均取得較好的結果。
近紅外光譜在石油煉制中的應用已涉及石油加工的各個環節, 並為石化工業帶來巨大的經濟效益。 測定汽油的辛烷值是近紅外光譜在油品分析中最早也是最成功的應用 。在其後續工作中, 又嘗試了近紅外光譜在測定汽油族組成中的應用。

E. 近紅外技術檢測畜產品質量的一般步驟是什麼

1、首先建立數學模型(分析方法、預測方程)並檢驗、優化模型的穩定性。
2、其次應用數學模型，利用未知樣品的近紅外光譜。
3、最後預測未知樣品中有關組分的含量或性質。

F. 紅外檢測原理

紅外輻射原理：掃描記錄被檢材料表面上由於缺陷或材料不同的熱性質所引起的溫度變化。可用於檢測膠接或焊接件中的脫粘或未焊透部位，固體材料中的裂紋、空洞和夾雜物等缺陷。

當一束具有連續波長的紅外光通過物質，物質分子中某個基團的振動頻率或轉動頻率和紅外光的頻率一樣時，分子就吸收能量由原來的基態振(轉)動能級躍遷到能量較高的振(轉)動能級，分子吸收紅外輻射後發生振動和轉動能級的躍遷，該處波長的光就被物質吸收。

利用近紅外光譜的優點有：

1.簡單方便，有不同的測樣器件可直接測定液體、固體、半固體和膠狀體等樣品，檢測成本低。

2.分析速度快，一般樣品可在1min內完成。

3.適用於近紅外分析的光導纖維易得到，故易實現在線分析及監測，極適合於生產過程和惡劣環境下的樣品分析。

4.不損傷樣品可稱為無損檢測。

5.解析度高可同時對樣品多個組分進行定性和定量分析等。所以目前近紅外技術在食品產業等領域應用較廣泛。

(6)近紅外光譜檢測方法擴展閱讀：

當外界電磁波照射分子時，如照射的電磁波的能量與分子的兩能級差相等，該頻率的電磁波就被該分子吸收，從而引起分子對應能級的躍遷，宏觀表現為透射光強度變小。電磁波能量與分子兩能級差相等為物質產生紅外吸收光譜必須滿足條件之一，這決定了吸收峰出現的位置。

紅外譜帶的強度是一個振動躍遷概率的量度，而躍遷概率與分子振動時偶極矩的變化大小有關，偶極矩變化愈大，譜帶強度愈大。偶極矩的變化與基團本身固有的偶極矩有關，故基團極性越強，振動時偶極矩變化越大，吸收譜帶越強；分子的對稱性越高，振動時偶極矩變化越小，吸收譜帶越弱。

當動鏡移動時，經過干涉儀的兩束相干光間的光程差就改變，探測器所測得的光強也隨之變化，從而得到干涉圖。經過傅里葉變換的數學運算後，就可得到入射光的光譜B(v)：

式中I(x)為干涉信號；v為波數；x為兩束光的光程差。

傅里葉變換光譜儀的主要優點是：

①多通道測量使信噪比提高；

②沒有入射和出射狹縫限制，因而光通量高，提高了儀器的靈敏度；

③以氦、氖激光波長為標准，波數值的精確度可達0.01厘米；

④增加動鏡移動距離就可使分辨本領提高；

⑤工作波段可從可見區延伸到毫米區，使遠紅外光譜的測定得以實現。

G. 食品安全檢測光譜方法主要分為哪些類型

食品安全檢測光譜方法主要分為4種方法，紫外可見光光度法，原子吸收分光光度法，熒光風光光度法，近紅外光譜分析法。
擴展：
質吸收波長范圍在200-760nm區間的電磁輻射能而產生的分子吸收光譜稱為該物質的紫外-可見吸收光譜，利用紫外-可紫外-可見分光
見吸收光譜進行物質的定性、定量分析的方法稱為紫外-可見光度法
分光光度法。其在食品分析領域應用相當廣泛，特別是在測定食品中的鉛、鐵、鉛、銅、鋅等離子的含量中的應用。
隨著用於准確測定生物樣品中痕量礦物質的原子吸收方法的發展，原子吸收光譜儀日漸普及，為食品分析、食品營養、食品生物化學、食品毒理學等諸多領域的空前發展鋪平了道原子吸收分光光
路。特別是採用等離子體作為原子發射光譜的激光光源，導度法
致了20世紀70年代後期開始的感應耦合等離子體發射光譜儀的商業化普及。原子吸收光譜法既能測定食品中常規金屬元素，如鋅、銅等離子，又可精密測定鉀、錯、硒等多種稀有元素。
熒光分析方法操作簡單、快速、靈敏度高、精密度和准確度好，並且線形范圍寬，檢出限低。以AFS-2201型雙道原子熒光光譜儀為例，在對食品中的鉛，進行原子熒光法測定時，熒光分光光度法
檢出限為0.3g/L,線形范圍1.00-500g/L,回收率87%-98%。而對食品中用熒光法進行相關性研究測定時，其變異系數可達到0.63%-0.66%,平均回收率為95.1%。
近紅外光譜分析方法省去了通常分析中的稱量、定容和提取分離等煩瑣步驟，一旦建立好合適的定標，就可以同時測定出同一樣品中多個不同組分的含量。在食品分析中，即能有近紅外光譜分析
效地分析食品中防腐劑成分又能對糧食中的水分、蛋白質、脂肪、氨基酸、纖維素、灰分以及穀物加工品品質進行檢測其在食品分析領域應用相當廣泛，特別在測定食品中的鉛鐵、銅、鋅等離子的含量中的應用。

H. 近紅外光譜的光譜分析

近紅外光譜分析方法的優點為：
1） 分析速度快。近紅外光譜分析儀一旦經過定標後在不到一分鍾的時間內即可完成待測樣品多個組分的同步測量，如果採用二極體列陣型檢測器結合聲光調制型分光器的分析儀，則可在幾秒鍾的時間內給出測量結果，完全可以實現過程在線定量分析。
2） 對樣品無化學污染。待測樣品視顆粒度的不同可能需要簡單的物理制備過程（如磨碎、混合、乾燥等），無需任何化學干預即可完成測量過程，被稱為是一種綠色的分析技術。
3） 儀器操作簡單，對操作員的素質水平要求較低。通過軟體設計可以實現極為簡單的操作要求，在整個測量過程中引入的人為誤差較小。
4） 測量准確度高。盡管該技術與傳統理化分析方法相比精度略遜一籌，但是給出的測量准確度足夠滿足生產過程中質量監控的實際要求，故而非常實用。
5） 分析成本低。由於在整個測量過程中無需任何化學試劑，儀器定標完成後測量是一項非常簡單工作，所以幾乎沒有任何損耗。 近紅外光譜儀器從分光系統可分為固定波長濾光片、光柵色散、快速傅立葉變換、聲光可調濾光器四種類型。
濾光片型主要作專用分析儀器，如糧食水分測定儀。由於濾光片數量有限，很難分析復雜體系的樣品。
光柵掃描式具有較高的信噪比和解析度。由於儀器中的可動部件（如光柵軸）在連續高強度的運行中可能存在磨損問題，從而影響光譜採集的可靠性，不太適合於在線分析。
傅立葉變換近紅外光譜儀是具有較高的解析度和掃描速度，這類儀器的弱點同樣是干涉儀中存在移動性部件，且需要較嚴格的工作環境。
聲光可調濾光器是採用雙折射晶體，通過改變射頻頻率來調節掃描的波長，整個儀器系統無移動部件，掃描速度快。但這類儀器的解析度相對較低，價格也較高。
隨著陣列檢測器件生產技術的日趨成熟，採用固定光路、光柵分光、陣列檢測器構成的NIR儀器，以其性能穩定、掃描速度快、解析度高、信噪比高以及性能價格比好等特點正越來越引起人們的重視。在與固定光路相匹配的陣列檢測器中，常用的有電荷耦合器件（CCD）和二極體陣列（PDA）兩種類型，其中CCD多用於近紅外短波區域的光譜儀，PDA檢測器則用於長波近紅外區域。 在近紅外光譜圖譜上，依據不同種類物質所含化學成分的不同，含氫基團倍頻與合頻振動頻率不同，則近紅外圖譜的峰位、峰數及峰強是不同的，樣品的化學成分差異越大，圖譜的特徵性差異越強。採用簡易的峰位鑒別可對不同品種的中葯進行鑒別採用峰位鑒別法主要是分析組分相差較大的不同種物質，這種方法直觀、簡便，但對於性質相近的樣品鑒別卻無能為力。因此必須需要其它的方法，如化學計量學方法等來鑒別。
模式識別在六十年代末被引入到化學領域，它基於一個十分直觀的基本假設，即「物以類聚」，認為性質相近的樣本在模式空間中所處的位置相近，它們在空間形成「簇」。模式識別方法具有明顯的優點，它不需要數學模型需要的先驗知識很少擅長處理復雜事物和多元數據等。在實際工作中，經常遇到只需要知道樣品的類別或等級，並不需要知道樣品中含有的組分數與其含量的問題，這時需要應用模式識別法。模式識別法主要用於光譜的定性分析。在近紅外光譜定性分析中常用的模式識別方法很多，有聚類分析、判別分析、主成分分析和人工神經網路方法。
在中草葯及其產品的應用中，模式識別方法主要用於產品的分類與鑒定。系統聚類分析是依據一種事先選定的相似性或非相似性如距離來度量類在分類空間中的距離，再根據譜系圖決定分類結果。逐步聚類分析動態聚類法是依據距離進行分類的一種迭代方法。與系統聚類法相比，它的計算速度快，並節省儲存單元，但需事先指定分類數和適當初定值，每步迭代都對各類的中心凝聚點進行調整並按分類對象與中心的距離之遠近進行歸類，直到不變為止。
主成分分析是一種簡化數據結構、突出主要矛盾的多變數統計分類方法。利用主成分分析可以降低數據的維數，根據主因子得分對樣品進行分類。逐步判別分析能在篩選變數的基礎上建立線性判別模型。篩選是通過檢驗逐步進行的。每一步選取滿足指定水平最顯著的變數，並剔除因新變數的引入而變得不顯著的原引入變數，直到不能引入也不能剔除變數為止。
人工神經網路作為一種智能型演算法，具有很強的非線性映照能力，在非線性多元校正中已顯露出一定的優勢，關於誤差反向傳播神經網路的研究和應用較多。由於具有良好的自組織、自學習和處理復雜非線性問題的能力，因而對於復雜的、非線性的體系，可取得更好的效果，已被用於許多領域。 近紅外光譜分析技術在近幾十年內得到了快速的發展而且在多個應用領域得到了廣泛的認可，它的魅力在於其可以在很短的時間內無需復雜的樣品制備過程即可完成物質成份多組分的同步快速定量分析，並且可以給出很高的分析精度，不產生任何化學污染且分析成本很低，易於在實驗室尤其是工業現場或在線分析領域得到推廣使用。
NIR 定量分析的過程
該技術應用實施過程中需要前期進行一些必要的准備工作，其中包括：
（1） 具有廣泛代表性的定標和預測樣品集的收集和成份理化定量分析；
（2） 定標和預測樣品集的近紅外光譜採集和光譜解析；
（3） 物質各待測成份在近紅外分析儀器上的定標建模和模型優化；
（4） 已有定標模型的實際預測分析。
在以上的前期工作中需要進行較多的實驗驗證，而且需要對近紅外光譜定量分析技術中的每一個環節上全方面考慮多種干擾因素（如溫度、濕度等）的影響。一旦定標模型通過預測檢驗分析後，近紅外光譜分析儀器將在較長的時間內保持很高的穩定性和分析精度，操作人員很容易在較短的時間內掌握該儀器的操作程序，這就是該技術在一個新的應用領域很容易得到推廣的主要優勢所在。但是近紅外分析儀器定標模型精確度會由於環境因素影響、自身器件的老化以及參考標准樣品的變化而發生微小的變化，為了確保分析結果的准確性需要對模型進行周期性的檢驗和修正，這就需要用戶長期擁有檢測樣品的理化分析能力，盡管並不需要太多的工作量，所以近紅外光譜定量分析技術需要其他成份定量分析技術為依託，經常通過少量經過理化分析的新樣品來驗證近紅外定標模型的精確度，這也是該技術的弱點所在。