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近红外分析仪原理?

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  • 发布时间: 2025-08-14

近红外分析仪的工作原理基于物质分子对近红外光谱的特征吸收与振动响应,其核心机制及技术特点如下:


一、核心原理

  1. 分子振动响应
    当近红外光(波长范围 ‌780–2526nm‌)照射样品时,含氢基团(‌X-H键‌,X=C、N、O)因分子振动的非谐振性,吸收特定波长能量发生能级跃迁(主要为伸缩振动与弯曲振动的‌倍频与合频吸收‌)。

    • 不同基团(如甲基、羟基)或相同基团在不同化学环境中,吸收波长与强度显著差异,形成“分子指纹”。
    • 例:水分子(O-H)在 ‌1400nm、1900nm‌ 处特征吸收,脂肪(C-H)在 ‌1200nm、1700nm‌ 处特征吸收。
  2. 光谱信号采集与转换

    • 光源‌(卤钨灯/LED)发射宽带近红外光 → 穿透或反射样品 → 探测器接收剩余光信号。
    • 光信号经‌分光系统‌(光栅/干涉仪)分解为单色光 → ‌探测器‌转换为电信号。
  3. 数据分析与匹配
    电信号经预处理(降噪、基线校正)后,通过‌化学计量学算法‌与‌标准光谱数据库‌比对,实现成分定性与定量分析。


二、技术优势

特性 说明
非破坏性检测 无需样品前处理,保持样品完整性
多参数同步分析 单次扫描可同时测定水分、蛋白质、脂肪等成分
快速 单次检测时间通常 ‌<1分钟‌,适合在线流程控制
低使用成本 无化学试剂消耗,维护简单

三、仪器工作流程

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graph LR A[光源发射近红外光] --> B[照射样品] B --> C{光与分子相互作用} C -->|吸收/反射/散射| D[探测器接收信号] D --> E[分光系统分解光谱] E --> F[转换为电信号] F --> G[算法处理与数据库匹配] G --> H[输出成分结果]

四、应用适配设计

  • 便携式设备‌:微型光路设计+低功耗芯片,支持野外矿物分析。
  • 在线监测系统‌:工业流水线实时检测成分(如制药原料水分控制)。
  • 实验室分析‌:傅立叶变换技术提升分辨率(符合 ‌2024年团体标准‌)。

💎 ‌附加说明‌:近红外分析技术由 ‌Karl Norris‌ 于1960年代开创,中国于2024年发布首项傅立叶变换近红外光谱仪团体标准。

本文网址: http://www.thortime.com/news/403.html
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