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近红外分光光度法指导原则

一、概述

近红外（NearInfrared，简称NIR）光是指介于可见光与中红外之间的电磁

波，谱区范围是780~2526nm(12820~3959cm-1)，通常又将此波长范围划分为近

红外短波区（780~1100nm）和近红外长波区（1100~2526nm）。与中红外相比，

该区域主要是O-H、N-H、C-H和S-H等含氢基团振动光谱的倍频及合频吸收，谱

带宽，重叠较严重，而且吸收信号弱，信息解析复杂，所以尽管该谱区被发现

较早，但其分析价值一直未能得到足够的重视。近年来，由于计算机与化学计

量学软件的发展，特别是化学计量学的深入研究和广发应用，使NIR光谱分析技

术成为发展最快、最引人注目的光谱分析技术。与传统的分析方法比较，NIR光

谱分析技术拥有分析速度快、多指标同时测定、样品无损等许多独到之处。

与其它分析方法一样，NIR光谱分析方法也存在不足之处。首先，它是一

种间接的分析技术，需要通过收集大量具有代表性的标准样品，通过已有的标

准分析方法测出准确的参考数据，再运用化学计量学软件建立校正模型，才能

预测未知样品的相关信息。建立可靠的校正模型是NIR光谱分析技术实现成功

分析的关键，而模型的建立需耗用大量的人力、物力和财力。其次，由于NIR

谱区为分子倍频与合频的振动光谱，信号弱，谱峰重叠严重，所以目前还仅能

用于常量分析，被测定组分的含量一般应大于0.1%。此外，在进行NIR光谱分

析时，应考虑样品的特征、分析实验的设计及数据处理等多方面的问题，才能

获得准确的分析结果，这就需要在样品NIR光谱扫描条件的选择、标准分析方

法的建立以及建模方法的优化等方面进行研究。

二、仪器相关背景

（一）仪器

NIR光谱仪的记录波长范围为780~2526nm(12820~3959cm-1)。NIR光谱仪

按样品测定方式分为透射和反射两种类型。仪器由光源、单色器（或干涉仪）、

检测器、数据处理系统等组成。常用的单色器有棱镜型、光栅型、声光可调型

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和傅立叶变换型。高强度的光源石英壳钨灯，如石英卤素钨灯光源较为稳定。

检测器常用的材料有硅、硫化铅、砷化铟、铟镓、汞镉碲和氘代硫酸三甘肽。

常规的普通样品池、光纤探头、液体透射池、积分球是一些常用的采样装置。

需根据供试品的类型选择合适的检测器和采样系统。

（二）仪器性能指标的控制

1．波长

使用在780~2526nm(12820~3959cm-1)范围内具有特征吸收的合适的标准

物质（例如含镝、钬、铒等稀土氧化物）进行波长的校验，在校验的波长范围

内至少需检查三个波长。对于傅立叶变换型的仪器，可以使用一个已被证明过

的标准物质的狭窄谱线进行验证。

可接受的波长不确定度为：1200nm±1nm(8300cm-1±8cm-1),1600nm±1nm

(6250cm-1±4cm-1),2000nm±1.5nm(5000cm-1±4cm-1)。

2．光学线性度

用一组透光率或反射率已知的标准物质检查光谱仪的线性。使用标准物质

检查仪器相应值的稳定性。

3．仪器的分辨率

NIR光谱仪的分辨率是指仪器对于紧密相邻的峰可以分辨的最小波长间

隔，表示仪器实际分开相邻两峰的能力，它是最重要的仪器指标之一，也是仪

器质量的综合反映。

仪器的分辨率主要取决于仪器分光系统的性能，对于色散型仪器而言，其

分辨率取决于分光后狭缝截取的波段精度，狭缝越小截取的波段越窄，分辨率

越高。但随之而来的是能量急剧下降，灵敏度不断降低，为了兼顾检出灵敏度，

就不能让狭缝无限制的缩小来提高分辨率，因此，要让色散型的仪器分辨率达

到0.1cm-