近紅外光譜分析基本原理

一 . 近紅外光譜分析的化學基礎
    近紅外光譜分析的范圍一般為 4000cm-1以上，即波長 2.5μm以下，由于有不同級別的倍頻譜帶及不同形式組合的合頻吸收，使得譜帶復雜，信息豐富。
    近紅光的信息強度比中紅外要低一個數量級左右，由于近紅外譜區吸收弱，所以可以對不經稀釋的樣品進行直接測量，分析樣品可以不需任何物理、化學制備與預處理，也不需要分析的后處理，一但近紅外的數學模型建立后，對操作人員進行分析的知識背景與經驗背景可以大幅降低。

二 . 近紅外光譜分析的數學基礎
    作為一種軟件技術，近紅外光譜分析著重用數學方法來解決其譜峰重疊、測量信息高背景低強度、圖譜測定的不穩定造成的光譜失真三大難點。通過化學計量學的多元校正方法來解決譜峰重疊、測量信息高背景低強度的難點；用信息處理技術來校正圖譜測定不穩定造成的光譜失真。

三 . 近紅外光譜常規分析方法
    近紅外光譜的分析測定技術大體可以分為兩大類：一類為透射光譜法，一類為反射光譜法。
    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。
    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。

四 . 近紅外光譜分析的用途
    近紅外光譜分析主要包括定性分析和定量分析。
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。這是因為在近紅外光譜中和各個譜區內都包含多種成分的信息（即譜峰重疊），而同一種組份的信息分布在近紅外光譜的多個譜區：不同組分雖然在某一譜區可能重疊，但在全光譜范圍內不可能*相同，因此，為了區別不同組分，必須應用全光譜的信息，建立全譜區的光譜特征與待測量之間的關系——即數學模型。