中国近红外光谱仪市场调研报告
2023-09-08
问：近红外光谱的存在问题
- 答：近红外光谱分析技术现阶段已相对成熟，各种不同类型和型号的近红外分析仪在市场上都有销售，但是分析仪器的价格相对较高，尤其是傅立腔游叶变换型（如美国Nicolet 公司）、光栅扫描型（丹麦 Foss 公司）等高精度分析仪，普通商业用户难以承受，无法大面积推广。所以如何降低仪器研制成本并保持足够的分析精度是研究人员关心的主要问题之一。
滤光片型近红外光谱分析仪成本相对较低，而且定标模型的长期稳定性较好以及仪器的操作和维护很方便，但由于滤光片有限，难以应对复杂样品,该型仪器研制中定标模型的优选以及同型号仪器间定标模型的转移问题一直以来是近红外工作者讨论的热点。
近红外光谱分析仪器的定量分析精度除了与自身的信噪比及稳定性有关外，参考理化分析方法的精度也直接影响了定标模型所给出的测量结果精简型度，所以如何进一步提高理化参考分析方法的精度以提高仪器测得的近红外光谱吸光度数据与理化分析值的相关性需要等待理化学科的发展。
尽管化学计量学的发展成功地解释了定标模型波长通道信息与物质化学信息之间相关性，同时对定标数据的前处理提高了模型的稳定性和伍咐销精度，但是与直接采用光谱数据 Log(1/R)所计算得到的结果相比较精度提高较小而且极大地增加了数据处理的复杂性，所以只有通过对物质与光作用机制的进一步研究和理解来从根本上解决物质成份光谱之间以及外界因素对定标模型的干扰问题。
问：现代近红外光谱分析技术的展望
- 答：随着现代仪器研制技术的不断进步，以及与化学计量学 方法的日趋融合，整个近红外光谱分析系统，无论是硬散基件系统（近红外光谱仪 、配套专用测量附件等）的稳定性、光学一致性，还是软件系统（仪器操作控制软件、数据分析软件等）的人机对话功能，复杂数据处理和数学建模功能，均得到全面提升；加之，近年来物联网技术、云计算技术的兴起，近红外光谱分析技术服务于产业现代化，无论是应用于离线分析，还是在线过程监测，必将发挥越来越重要的作用，以下几方面可能是研究的热冲伏谨点：（1）近红外光谱法在在线过程质量监测中的应用研究及相关标准制订；（2）基于云计算技术、物联网厅册技术的近红外光谱分析系统、建模服务系统研发；（3）基于近红外光谱数据库与相关领域知识的数据挖掘技术应用研究。
问：近红外光谱技术在检测应用方面有哪些进展？
- 答：光谱化学计量学软件是现代近红外光谱分析技术的一个重要组成部分, 将稳定、 可靠的近红外光谱分析仪器与功能全面的化学计量学软件相结合也是现代近红外光谱技术的一个明显标志。 因此, 光谱化学计量学方法研究在现代近红外光谱技术的发展中占有非常重唯毁要的地位。
从另外一个方面讲, 现代近红外光谱技术的发展也带动和促进了化学计量学学科的发展。近红外光谱中化学计量学方法的研究主要涉及 3 个方面的内容：一是光谱预处理方法的丛派研究, 目的是针对特定的样品体系, 通过对光渗山贺谱的适当处理, 减弱以至于消除各种非目标因素对光谱的影响, 净化谱图信息, 为校正模型的建立和未知样品组成或性质的预测奠定基础；二是近红外光谱定性和定量校正方法的研究, 目的在于建立稳定、 可靠的定性或定量分析模型；三是校正模型[传递技术的研究, 也称近红外光谱仪器的标准化, 目的是将在一台仪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类似的仪器上使用, 从而减少建模所需的时间和费用。 - 答：近红外光谱技术之所以成为一种快速[7] 、 高效适合喊颤液过程在线分析的有利工具, 是由其技术特点决定的, 近红外光谱分析的主要技术特点如下：
(1)分析速度快。 由于光谱的测量过程一般可在郑物 1 min内完成 (多洞春通道仪器可在 1Sec 之内完成), 通过建立的校正模型可迅速测定出样品的组成或性质。
(2)分析效率高。 通过一次光谱的测量和已建立的相应的校正模型, 可同时对样品的多个组成或性质进行测定。 在工业分析中, 可实现由单项目操作向车间化多指标同时分析的飞跃, 这一点对多指标监控的生产过程分析非常重要, 在不增加分析人员的情况下可以保证分析频次和分析质量, 从而保证生产装置的平稳运行。
(3)分析成本低。 近红外光谱在分析过程中不消耗样品, 自身除消耗一点电外几乎无其他消耗, 与常用的标准或参考方法相比, 测试费用可大幅度降低。
(4)测试重现性好。 由于光谱测量的稳定性, 测试结果很少受人为因素的影响, 与标准或参考方法相比, 近红外光谱一般显示出更好的重现性。
(5)样品测量一般勿需预处理, 光谱测量方便。 由于近红外光较强的穿透能力和散射效应, 根据样品物态和透光能力的强弱可选用透射或漫反射测谱方式。 通过相应的测样器件可以直接测量液体、 固体、 半固体和胶状类等不同物态的样品。
(6)便于实现在线分析。由于近红外光在光纤中良好的传输特性, 通过光纤可以使仪器远离采样现场, 将测量的光谱信号实时地传输给仪器, 调用建立的校正模型计算后可直接显示出生产装置中样品的组成或性质结果。 另外通过光纤也可测量恶劣环境中的样品。
(7)典型的无损分析技术。 光谱测量过程中不消耗样品, 从外观到内在都不会对样品产生影响。 鉴于这一特点,该技术在活体分析和医药临床领域正得到越来越多的应用。 - 答：现代近红外光谱仪器从分光系统可分为固定波长滤光片、 光栅色散、 快速傅立叶变换和声光可调滤光器(AOTF)四种类型。 光栅色散型仪器根据使用检测器的差异又分为扫描式和固定光路两种。
在各种类型仪器中, 滤光片型主要作专用分析仪器,为提高测定结果的准确性, 现在的滤光片型仪器往往装有多个滤光片供用户选择。
光栅扫描式是最常用的仪器类型, 采用全息光栅分光、 PbS 或其他光敏元件作检测器,具有较高的信噪比。 由于仪器中的可动部件 (如光栅轴)在连续高强度的运行中可能存在磨损问题, 从而影响光谱采集的可靠性斗喊, 不太适合于在线分析 。
傅立叶变换近红外光谱仪是目前近红外光谱仪器的主导产品, 具有较高的分辨率和扫描速度, 这类仪蚂销戚器的弱点同样是干涉仪中存在移动性部件,且需要较严格的工作环境。
AOTF 是 90 年代初出现的一类新型分光器件, 采用双折射晶体, 通过改变射频频率来调节闷陵扫描的波长, 整个仪器系统无移动部件, 扫描速度快, 具有较好的仪器稳定性 , 特别适合用于在线分析[ 6 ～ 8] 。 但目前这类仪器的分辨率相对较低,AOTF 的价格也较高。
