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近红外光谱分析仪
现代近红外光谱分析技术始于上世纪80年代末，90年代初，至今已有20余年的快速发展，该分析技术日臻成熟，已经在各个领域中发挥了巨大作用。近红外光谱分析技术具有分析速度快、同时测量多种性质、测量精度高、操作简单、仪器种类多的特点，适合化验室、在线和现场便携等使用。 近红外光谱测量方式可归结为：透射，漫反射和衰减全反射，如图1所示。
（a ）透射 （b ）漫反射 （c ）ATR
图1 近红外光谱测量方式
1 常见近红外分析仪器产品种类
近红外分析仪器是光谱仪器，在结构上，与紫外-可见分光光度计、红外光谱仪类似，具有光源、分光、检测和电路控制等单元。根据分光方式，近红外光谱仪器可划分为滤光片近红外分析仪、光电发光二极管近红外分析仪、光栅扫描近红外光谱仪、傅里叶近红外光谱仪、阵列
检测近红外光谱仪、声光过滤调制近红外光
辛沪光
谱仪和MEMS 近红外光谱仪。按照仪器用途
和功能，近红外光谱仪器可分为便携近红外
分析仪、实验室台式近红外光谱仪、在线近农夫山泉京华时报
红外光谱仪以及专用分析仪。这些光谱仪器
的分光原理和功能具有显著不同，在结构、
性能和用途上差别很大。
1.1 滤光片近红外分析仪
光源发出的复合光中部分窄波段光通过滤光片。不同的滤光片可提供系列窄波段，通常多达8~9种滤光片。这类仪器结构相对简单（如图2所示），
成本低，
适合用于便携和专用分析仪。虽然光谱分辨率低，但对很多应用如水分分析等，可以满足常规分析要求。如同其他类型的近红外光谱仪，这类仪器对温度要求也非常苛刻。 dtmf
1.2 光栅扫描近红外光谱仪
图3 光栅扫描近红外光谱仪光路示意
这是最为经典的光谱仪器，如图3所示，通过单器（一般为光栅）将复合光散为单光，各单光通过转动光栅按照波长顺序依次通过出射狭缝，通过样品，到达检测器检测。这类仪器的光谱范围取决于选用的光栅和检测器，可以是短波（700~1100nm，硅检测器）或是长波（1100~2500nm，硫化铅，或砷镓铟）。现代扫描光谱仪采用波长编码技术，可以取得较快扫描速度（几张光谱/s）。虽然在构造上如同紫外-可见光谱仪，但是对光谱的重复性和信噪比的要求却很高。
1.3 傅里叶近红外光谱仪
傅里叶近红外光谱仪采用光干涉原理将复合光分为单光。最为常用的是迈克尔逊干涉仪，如图4所示，从光源发出的复合光，通过分束器分为透射光束和反射光束，这两束光再分别经过定镜和动镜反射后，又汇合为一束光，随着动镜的位移，两束光之间存在着光程差，产生干涉现象，得到干涉图，通过傅立叶数学变换，将干涉图转变为光谱图。由于无须光学狭缝，光通量很高，具有很高的信噪比。采用He-Ne激光干涉图零点确定扫描波长，具有很高波长精度，扫描速度也很快。光谱范围一般为1100~2500nm，分辨率高。不同光谱仪的分辨率由干涉仪的光程差决定。广泛用于实验室台式仪器。
图4 傅里叶近红外光谱仪光路示意和工作原理
1.4 阵列检测近红外光谱仪
与光栅扫描型光谱仪相比，这种仪器使用阵列检测（如CCD，PAD等）代替原来的单点检测器，光栅固定，光谱扫描不再依靠转动光栅实现，而是通过线阵检测器（几百至几千个检测单元）实现光谱扫描。这种光谱仪具有无移动部件，扫描速度快（50张光谱/s）等优点。
1.5 声光过滤调制（AOTF）近红外光谱仪
通过AOTF调制器进行分光。调制器由双折射晶体和超声波发射器组成，晶体的折射率随超声波频率而变化。通过超声波扫描，可以实现通过双折射晶体的光的分光过程。AOTF近红外光谱仪具有无移动部件，扫描速度快，通过改变射频强度弥补检测器在不同波段处响应强度不同的局限，而且它还可以对波段范围内的任意波长进行扫描。可以将仪器做得很小，也很适合制造便携式仪器。分辨率适中。这类仪器对调制电路要求较高。
1.6 在线分析仪与专用分析仪
近红外光谱仪器除了实验室里常规配备的台式仪器外，在工业等领域，近红外光谱仪器更多为在线，专用和便携等形式。
在线近红外光谱分析技术早期用于水分测量，后来用于石化工业油品性质测量，近年来在制药工业应用发展迅速。在线近红外可以分析液体和固体样品，测量方式大致分为如下几种方式：（1）光纤分布多流通池检测方式；（2）非光纤快速回路多路液体阀切换池检测方式；（3）光纤分布多检测器检测方式；（4）光纤分布多探头直插方式；（5）传送带固体非接触式检测方式。
2 近红外光谱分析仪的关键技术指标
爬虫论坛2.1 仪器光谱测量稳定性
在近红外光谱仪器所有性能中，光谱测量稳定性是最重要的技术指标。近红外光谱分析对光谱测量重现性要求远远高于对紫外和可见光谱的要求。
光谱测量稳定性测定：固定测量条件，连续测量的多张光谱（比如10张，可根据需要确定测量的光谱数目），计算每个波长的光谱强度的标准偏差，得到整个光谱范围内的标准偏差谱图。考虑到仪器对电源，环境温度和湿度等各种因素抗干扰性，一般要连续开机，在不同时间分别测量标准偏差谱图。通常要求光谱测量长期稳定性在选择的光谱范围内不大于4×10-3μm。这里“长期”意味着常年。只要满足上述光谱测量稳定性要求，作为近红外光谱分析就满足了基本性能要求，可以开展定性或定量工作。
2.2 波长准确性
好爱情就是要算计
对于近红外光谱分析技术推广，首先要解决模型传递的问题，即在一台建立的模型能在所有仪器上适用。模型传递首先对近红外光谱仪器提出了非常高的技术要求。所谓模型可以“传递”，意味着同一样品在不同仪器上测量的光谱“相同”。要满足该要求，对硬件很多方面提出严格的限制，其中，最重要的是波长重复性。通常由测量特殊光源谱线，标准光学片或有特征峰的纯化合物光谱进行计算。
近红外光谱分析技术指标有很多如光谱分辨率，光谱范围，测量附件，软件功能等等，可能对满足不同分析任务的具体要求都很重要，但是相比之下，光谱稳定性和波长准确性还是最重要的。
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