近紅外光譜主要是由于分子振動的泛頻使分子振動從基態向高能級躍遷時產生的，記錄的主要是含氫基團X-H（X=C、N、O、S）振動的倍頻和合頻吸收。不同基團（如甲基、亞甲基、苯環等）或同一基團在不同化學環境中的近紅外吸收波長與強度都有明顯差別，NIR光譜具有豐富的結構和組成信息，非常適合用于碳氫有機物質的組成與性質的測量。那么，什么是近紅外光譜呢？本文簡單介紹了近紅外光譜及其分析原理。

?

什么是近紅外光譜

近紅外光譜（Near Infrared Spectrum，簡稱NIRS）是一種介于可見光（Vis）和中紅外（MIR）之間的電磁輻射波。根據美國材料檢測協會（ASTM）的定義，近紅外光譜區的波長范圍在780至2526納米之間。這一區域的光譜主要對應于有機分子中含氫基團（如C-H、O-H、N-H等）振動的倍頻和合頻吸收，因此，通過掃描樣品的近紅外光譜，我們可以獲得關于樣品中有機分子含氫基團的特征信息。

近紅外光譜技術因其獨特優勢而備受青睞。這項技術具有快速、高效、準確、成本較低、不破壞樣品、不消耗化學試劑、不污染環境等優點。它廣泛應用于農業、食品、醫藥、化工等多個領域。例如，在農業中，近紅外光譜技術可用于土壤分析、作物識別以及農產品品質檢測；在食品工業中，可用于預測食品的營養成分、水分含量、脂肪含量等關鍵指標；在醫藥領域，則可用于藥物分析、制劑質量控制等方面。

近紅外光譜技術的核心設備是近紅外光譜儀，其中最先進的是傅里葉變換近紅外光譜儀（FT-NIR）。這種光譜儀通過光源發出寬譜帶光線，經過干涉儀后形成干涉光，再與樣品相互作用，產生吸收、散射或反射等光學現象。檢測器記錄這些光學現象產生的光強度變化，并將其轉化為電信號，最終由數據處理器進行處理和分析，得到樣品的近紅外光譜圖。

隨著紅外儀器技術的不斷發展，近紅外光譜技術也在不斷完善和拓展其應用領域。它已成為分析化學領域的一種重要手段，并繼續在各個行業中發揮著重要作用。

?

近紅外光譜分析原理

1.?定性分析

近紅外光譜定性分析利用模式識別與聚類的一些算法，主要用于鑒定。在模式識別運算時需要有一組用于計算機“學習”的樣品集，通過計算機運算，得出學習樣品在數學空間的范圍，對未知樣品運算后，若也在此范圍內，則該樣品屬于學習樣品集類型，反之則否定。聚類運算時不需學習樣品集，它通過待分析樣品的光譜特征，根據光譜近似程度進行分類。

2.?定量分析

近紅外光譜分析與其它吸收光譜按照比耳定律作定量分析類似。作常規光譜定量分析時，需要建立光譜參數與樣品含量間的關系（標準曲線）。但對復雜樣品作近紅外光譜定量分析時，為了解決近紅外譜區重疊與譜圖測定不穩定的問題，必須充分應用全光譜的信息。

3.?透射光譜法

透射光譜法就是把待測樣品置于作用光與檢測器之間，檢測器所檢測到的分析光是作用光通過樣品體與樣品分子相互作用后的光，若樣品是透明的真溶液，則分析光在樣品中經過的路程一定，透射光的強度與樣品組分濃度由比耳定律決定。

4.?反射光譜法

反射光譜分析時，檢測器與光源置于待測樣品的同一側，檢測器檢測到的分析光是光源發出的作用光投射到物體后，以各種方式反射回來的光。物體對光的反射分為規則反射光（鏡面反射）與漫反射。規則反射光指在物體表面按入射角等于反射角的反射定律發生的反射。漫反射是光投向漫反射體（顆粒或粉末）后，在物體表面或內部發生的方向不定的反射。

?