光谱学与光谱分析 VO1.doc

贵阳学院本科毕业论文近红外光谱分析仪器的发展概况作者廖芳院系铜仁学院专业应用化学考生号050109300360指导教师席世海近红外光谱分析仪器的发展概况[摘要]近红外光谱分析技术被誉为分析化学领域的“巨人”,已成为发展最快、最引人注目的光谱分析技术之一。在国外,定性、定量分析所使用的近红外光谱分析仪器已走过了5o年的发展历程,并且在不断完善的过程当中;我国的近红外光谱仪器的研制仅仅历经2o年的时间,虽然处在起步阶段,但近几年的研究成果还是十分显着的。随着科技的进步,高性能的近红外光谱分析仪器层出不穷。文章就近红外光谱分析仪器从诞生至今的发展史及包括滤光片型、傅里叶变换型、声光可调滤光型等类型在内的五种近红外光谱分析仪的工作原理、特点作了较为详细的评述,并列举了当今国内外主要的近红外光谱分析仪制造商的主流产品。最后,作者展望了近红外光谱分析仪器的发展前景。关键词近红外光谱;分析仪器;进展近红外光谱仪器发展概况红外线是英国科学家William于1800年发现的,当时被称为热线。虽然从发现至今,已有200多年的历史,但第一台实验用红外光谱分析设备的出现时间已经到了2o世纪3o年代。第二次世界大战的爆发推动了红外分析技术的兴起。战争期间,人们利用红外技术分析橡胶和石油产品品质。第一台商用红外光谱仪诞生于2o世纪4o年代,随之而来的便是红外光谱分析技术的快速发展阶段_]。红外光谱可分为近红外(780~2500rim)、中红外(2500~25000rim)和远红外(250001000000rim)3个谱区_2j。红外光谱分析最初集中在对中红外谱区信息的利用,大多数学者认为近红外谱区的信息可利用性不大,因此近红外谱区曾被称为“被遗忘的谱区”1]]。最早的近红外光谱仪器是一台摄谱仪,大约在2o世纪初,人们采用摄谱的方法首先获得了有机化合物的近红外光谱,并对有关基团的光谱特征进行了解析,预示近红外光谱可能作为一种新的分析技术得到应用_4]。随着检测器制造技术的发展(尤其出现了以PbS为光敏材料的检测器)和高性能计算机的问世,近红外光谱分析技术越来越多地吸引了学者们的兴趣。在很大程度上讲,近红外光谱仪器的可利用性取决于制造时所使用的材料。一台近红外光谱仪是由很多具有不同特性的材料所制成的部件构成的,而同一个部件对不同波长的光的物理学反应也是非线性的。例如,反射镜无法以相同的方式反射不同波长的光。然而,大多数非线性因素可以靠强大的数学算法剔除掉,这为近红外光谱分析技术的发展提供了可能l】]。2o世纪5o年代中期,Kaye首先研制出透射式近红外光谱仪器l5],一些厂家也相继开始研发近红外光谱仪器,但出于商业品利益的考虑,早期近红外光谱仪器都是采用紫外/可见光(UV/Vis)光谱仪,再配上适当的近红外检测器扩展而成的。这类仪器因噪声高,数据处理系统不完善,很难满足近红外分析要求。2O世纪6O年代,Norris的研究工作极大地推动了近红外光谱仪器的发展。1970年,美国伊利诺斯州农业部在全美招标制造用于测定大豆中水分、蛋白和脂肪含量的近红外光谱仪器,这些仪器的设计原理都由Norris提供。1971年,中标公司之一——Dickey—John公司生产了第一台商用近红外光谱仪器(该仪器于1973年1o月获得美国专利,专利号为3776642)。不久,另~个中标厂家Neotec公司也生产