近紅外光譜及其典型應(yīng)用舉例

近紅外光譜（Near Infrared，NIR）是介于可見光（Vis）和中紅外（MIR）之間的電磁輻射波，美國材料檢測(cè)協(xié)會(huì)（AST M）將近紅外光譜區(qū)定義780-2526nm的區(qū)域，是人們?cè)谖展庾V中發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)非可見光區(qū)。近紅外光譜區(qū)與有機(jī)分子中含氫基團(tuán)（OH、NH、CH）振動(dòng)的合頻和各級(jí)倍頻的吸收區(qū)一致，通過掃描樣品的近紅外光譜，可以得到樣品中有機(jī)分子含氫基團(tuán)的特征信息，而且利用近紅外光譜技術(shù)分析樣品具有方便、快速、高效、準(zhǔn)確和成本較低，不破壞樣品，不消耗化學(xué)試劑，不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，因此該技術(shù)受到越來越多人的青睞。

應(yīng)用1.近紅外光譜儀在血液成分含量分析中的應(yīng)用血液成分無創(chuàng)檢測(cè)技術(shù)一直是近年來生物醫(yī)學(xué)傳感領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。其中，近紅外光譜法以其快速、無創(chuàng)、成本低等優(yōu)點(diǎn)，獲得了廣泛的應(yīng)用，是血液成分無創(chuàng)檢測(cè)的重點(diǎn)發(fā)展方向。相對(duì)于有創(chuàng)血液成分檢測(cè)針對(duì)血清，血漿或模擬樣品展開而言，近紅外主要是全血為光譜檢測(cè)樣本。天津大學(xué)精密學(xué)院的李剛等在海洋光學(xué)的NIR512近紅外光譜儀基礎(chǔ)上開展了多光程長建模方法檢測(cè)血液成分含量的研究。采用NIR512光譜儀，光譜范圍在900nm-1700nm，光譜分辨率(FWHM)為3nm，探測(cè)器的信噪比為4000:1. 采用海洋光學(xué)的QP400光纖來傳導(dǎo)可見和近紅外的測(cè)量光。通過螺旋進(jìn)給微位移機(jī)構(gòu)來改變光程長，位移范圍為0-25mm。微位移精度為0.001mm。樣品池采用超薄有機(jī)玻璃，內(nèi)徑35mm。底部透光。李剛等對(duì)30多個(gè)樣品，采用單光程建模和多光程建模兩種方法，對(duì)血液中6個(gè)主成分(谷丙、肌酐、葡萄糖、總膽固醇、甘油三酯和尿素氮)進(jìn)行分析。發(fā)現(xiàn)多波長建模的預(yù)測(cè)誤差除膽固醇外都均比單光程建模小，提高了血液分析的精度。

應(yīng)用2.通過積分球和近紅外光譜儀檢測(cè)有害氣體來自愛爾蘭的Eamonn Hawe, Elfed Lewis和Colin Ftzpatrick等人研究發(fā)現(xiàn)，可以采用涂有特氟龍(Spectralon)的漫反射材料和海洋光學(xué)的近紅外NIR512光纖光譜儀對(duì)二氧化碳進(jìn)行了測(cè)量試驗(yàn)。并將測(cè)量結(jié)果和Quintox氣體分析儀進(jìn)行了對(duì)比。其試驗(yàn)裝置如圖所示，氣體由右邊端口進(jìn)入積分球，左邊端口接超常帶寬的自發(fā)輻射廣源，上邊的端口是將氣體引入一個(gè)氣體分析儀，下邊接入光纖，通過光纖將漫反射的光接入NIR512光譜儀。

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