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傅立叶变换近红外光谱仪

型号:AntarisⅡ 访问量:588发布时间:2019/5/8 单位:赛默飞世尔科技(中国)k8凯发体育集团

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技术简介

 近红外(Near Infrared,NIR)光谱技术是一种使用简单方便、分析快速、不破坏样 品的新型分析技术。它可以同时测定出样品中的多种化学成分和物理参数,分析结果可准 确逼近传统测定方法。NIR 分析技术基本不需要对样品进行化学处理,无需使用有机溶剂, 不会产生任何有毒废弃物,因此,它又被誉为是一种绿色分析技术。
 NIR 分析方法最早于 20 世纪 60 年代中期被美国农业部(USDA)用于测定苹果等农 作物的内部品质。这种原始的 NIR 应用当时即可用来预测水果的成熟水平、糖含量,直 接测定其口味和质地。从那时开始,NIR 在农业和食品行业很快被作为一种流行的方法用 于各种样品的快速和非破坏性检测。
 制药和化学工业成功应用 NIR 方法也已经有 10 多年的历史。最初阶段,NIR 主要被 用于原材料的鉴别。而最近几年,它已经逐渐被各行业用于产品生产过程的每一个环节, 对各种形式(固体、液体、浸膏、悬浊液、纸张等)的产品或中间品进行快速的质量分析 和控制。在原料进厂的检测程序中,样品在进厂前可用光纤快速的采集到其 NIR 光谱, 并通过软件的模式识别算法快速的对样品进行鉴别和确认。而对于在线检测或现场分析而 言,通过使用统计回归技术,NIR 光谱可以为化学生产过程、溶剂循环利用过程、混合和 提取过程的控制提供实时的化学信息。
 目前,NIR 技术已经作为一种高效的分析工具,广泛应用于石油、化学、制药、农业、 食品等各个行业,有的甚至涉及到了生物医学工程领域,如测定皮肤脂肪含量、血糖含量 等。NIR 正成为这些行业有效的质量控制手段,发挥着着越来越重要的作用。 NIR 在工业生产过程每一个环节(从原料、生产过程到最终产品)的样品质量分析和 控制方面具有巨大的应用潜力。为了便于选用最佳的分析方案和开发稳健的分析模型,必须考虑样品的光学性质、分析对象的灵敏度和选择性以及生产和控制的需求等因素。
Antaris 近红外分析仪提供了四种采样模块以及各种灵活的附件,可以为各种类型和 各种状态的样品提供最适当的采样方式,分别是透射分析模块(Transmission Analyzer)、 积分球固体采样模块(Integrating Sphere Module)、片剂分析模块(Tablet Analyzer)和光 纤分析模块(Fiber Optic Module),如下图所示。
1.透射分析模块 液体样品近红外透射光谱的测定和其它的光谱分析方法类似,可在不同光程的石英或 蓝宝石比色池里进行。因 NIR 光谱吸收主要来源于 C-H、N-H 与 O-H 等基团振动,故最 理想的样品溶剂是不含上述三种基团的媒质,如 CCl4 与 CS2 等,这样可充分消除背景吸 收。但对有些对象如中药体系,要找到有较好溶解能力又不带有这三种基团的溶剂较难。 Antaris 透射分析模块的示意图如下图。
2.积分球固体采样模块 近红外漫反射光谱分析在近红外光谱分析中占有非常重要的地位。漫反射光谱与常规 反射光谱存在根本区别在于后者的光线不与样品内部发生作用,故不带有分析样品的组成 信息。漫反射光是光源出来的光线进入样品内部,经过多次反射、折射、衍射及吸收后返 回样品表面的光,因此,漫反射光是分析光与样品内部分子发生作用的光,负载了样品的 结构和组成信息。下图为近红外光与样品作用示意图。
3.片剂分析模块 有些片状固体样品,如药片和胶囊,其 NIR 光谱的采集除了使用漫反射方式外,还 可以使用透射方式。对于那些经过包衣的药片、胶囊和表面有涂膜的样品,需要对其内部 成分进行分析时,其透射光谱能够富含更多更完整的样品信息,进而能够得到更为准确的 分析结果。 片剂 NIR 透射光谱采集原理示意图如下:
4.光纤分析模块 能够使用光纤进行远程样品分析,使得样品分析方式更为灵活,是近红外技术的特点 Antaris 红外分析仪培训手册 10 之一。近红外光纤分析方法可以采用漫反射方式,也可以是透射方式。标准的 Antaris 光 纤分析模块配有 SabIR 漫反射光纤探头,其使用示意图如下:

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基本原理

鉴别(Identify):将未知样品的 NIR 光谱与光谱库中的光谱进行比较,测定差异,检 验样品与光谱库中样品是否一致。 
分类(Classify):光谱库由不同类的标准样品的光谱组成。将未知样品的 NIR 光谱与 光谱库中的光谱进行比较,检验未知样品属于其中的哪一类,所用到的方法通常是判 别分析,其中涉及到了主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)和马氏距离 等算法。 
光谱库(Library):光谱库是由若干批标准样品的光谱组成。通常,一个可以被认可 的光谱库需要包含多个批次的多个样品的光谱,每一类至少来源于三个批次。这样, 一个光谱库至少需要包含 12 张标准光谱(2 光谱/样品,2 样品/批,3 批/类样品)。

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分析软件

TQ Analyst 是一个通用的光谱分析软件,它可以为中红外、近红外、远红外和拉曼光 谱分析的应用提供各种定性和定量分析工具。该软件除了包含各种算法工具外,还能够为 用户提供直观友好、容易使用的图形界面,以及广泛的在线帮助信息。 使用 TQ Analyst 软件,您无需具有专家的经验和知识,因为软件的 Explain 帮助窗口 可以随时为您提供任何必须的信息和帮助,其帮助文档还包含各种方法的培训实例。另外, 软件随处可见的 Suggest 向导功能和 Performance Index(性能指数)还可以为您解答如下 问题:
-哪种分析方法最适合您的当前应用?
-需要准备多少标准样品?其浓度分布情况?
-该选择哪段光谱范围?
-对于 PLS 法,如何选择主因子数(Factors)?
-修正曲线对分析结果有改善吗?
使用 TQ Analyst 使得方法的设计和建立更为程序化、更有目的性,而不是依赖于猜 测。如果您在为参数的设置犹豫不定,TQ Analyst 的向导可以帮您解决这些问题。 TQ Analyst 立足于最广大的用户,她致力于使得初学者和资深的分析家都能够得心应 手地使用她来进行方法开发和建立。其一环扣一环的窗口设计、整合的向导功能、随处可 得的在线帮助信息以及人工智能的工具,最大限度的简化分析任务,确保用最少的工作量 来建立高质量的分析方法。 在 TQ Analyst 的所有窗口中,首先列在前面的是最简单的算法和技术,而且在接下 来的窗口中只会显示与前面窗口选择的方法相关的信息,这样,初学者在方法建立的各个 步骤中不会被一大堆的选项所迷惑,而有经验的分析家又能够即时的使用各项高级功能。
TQ Analyst 的帮助菜单中还包含下列帮助工具:
TQ Analyst on-line tour-TQ Analyst 主要功能快速演示;
TQ Analyst example methods-定量、定性方法实例演示

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设计软件

RESULT Integration是一个专业的、非常容易使用的日常样品分析工作流程开发软件。 RESULT Integration 使得我们可以轻而易举的将定量和定性模型与光谱采集、样品分析、设 置报告和电子存档或打印报告等工作关联在一起,以创建一个符合用户个性化要求的标准 工作流程,其中不需要调用任何宏程序。RESULT 软件还包括个性化报告格式设置和为工 作流程附带标准操作规范(SOP)的功能。其数据模拟功能还可允许使用者进行工作流程 的离线开发。一旦建立好了符合要求的分析流程,仪器操作变得尤为简单。所建立的方法 经过认证和通过后,可以精确的在仪器与仪器间任意转移,并可得到精确和重现性良好的 分析结果。 

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操作软件

 RESULT-Operation 提供非常直观的图形界面,使仪器操作变得简便易行。本节介绍 RESULT-Operation 的基本信息。

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产品相册

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