近(jin)紅外光譜(pu)技術(Near Infrared Spectroscopy Technology，NIST)是指一(yi)種利用(yong)物質對(dui)光的吸收、散射(she)、反(fan)射(she)和透射(she)等特性來確定其成分(fen)(fen)含(han)量的一(yi)種無損檢(jian)測技術，具(ju)有(you)快速、非(fei)破(po)壞(huai)性、無試劑(ji)分(fen)(fen)析(xi)且安全、高(gao)效(xiao)，能夠同(tong)時測定多種組分(fen)(fen)等優(you)勢。應(ying)用(yong)近(jin)紅外光譜(pu)技術進(jin)行檢(jian)測分(fen)(fen)析(xi)，是近(jin)年來研究的熱點。

在(zai)研制(zhi)近(jin)(jin)紅(hong)外(wai)光(guang)(guang)譜儀的(de)(de)(de)(de)過(guo)程中，如(ru)何提(ti)高信(xin)(xin)噪(zao)(zao)比(bi)(bi)(bi)(bi)、波(bo)長(chang)準確性(xing)、穩(wen)定性(xing)等，是(shi)(shi)設備研發的(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)點(dian)。首(shou)先，就提(ti)高信(xin)(xin)噪(zao)(zao)比(bi)(bi)(bi)(bi)而(er)言，研究人員和用戶常(chang)常(chang)將其放在(zai)特別(bie)突出的(de)(de)(de)(de)位置。那么，信(xin)(xin)噪(zao)(zao)比(bi)(bi)(bi)(bi)是(shi)(shi)什么？又為(wei)何如(ru)此(ci)重(zhong)(zhong)要(yao)呢？信(xin)(xin)噪(zao)(zao)比(bi)(bi)(bi)(bi)，又稱訊噪(zao)(zao)比(bi)(bi)(bi)(bi)，指(zhi)的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)儀器中信(xin)(xin)號與噪(zao)(zao)聲的(de)(de)(de)(de)比(bi)(bi)(bi)(bi)例(li)。對(dui)近(jin)(jin)紅(hong)外(wai)光(guang)(guang)譜分析(xi)來(lai)說(shuo)，由于(yu)(yu)儀器本身是(shi)(shi)基于(yu)(yu)吸收物含量(liang)變化引起光(guang)(guang)譜吸光(guang)(guang)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)微小浮動(dong)來(lai)進行(xing)檢測分析(xi)的(de)(de)(de)(de)，信(xin)(xin)噪(zao)(zao)比(bi)(bi)(bi)(bi)在(zai)其中起著舉足輕(qing)重(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)作用。舉例(li)來(lai)說(shuo)，食(shi)物中的(de)(de)(de)(de)蛋白質，當(dang)含量(liang)變化小于(yu)(yu)1%時，在(zai)最(zui)強(qiang)的(de)(de)(de)(de)吸收波(bo)長(chang)處，吸光(guang)(guang)度(du)(du)只變化0.002。而(er)分析(xi)復(fu)雜(za)樣品(pin)時，往往要(yao)對(dui)光(guang)(guang)譜數據進行(xing)各種數學處理，就需要(yao)在(zai)高吸光(guang)(guang)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)水平下做運算，這時儀器信(xin)(xin)噪(zao)(zao)比(bi)(bi)(bi)(bi)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)要(yao)性(xing)也就凸顯出來(lai)了。吸光(guang)(guang)度(du)(du)重(zhong)(zhong)復(fu)性(xing)對(dui)近(jin)(jin)紅(hong)外(wai)檢測來(lai)說(shuo)是(shi)(shi)一(yi)個至關重(zhong)(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)(de)指(zhi)標，它(ta)直接(jie)影響模型建立的(de)(de)(de)(de)質量(liang)和測量(liang)的(de)(de)(de)(de)準確性(xing)，普遍要(yao)求吸光(guang)(guang)度(du)(du)重(zhong)(zhong)復(fu)性(xing)優于(yu)(yu)0.0004A。因(yin)此(ci)，為(wei)了有效(xiao)的(de)(de)(de)(de)提(ti)高產品(pin)的(de)(de)(de)(de)信(xin)(xin)噪(zao)(zao)比(bi)(bi)(bi)(bi)，一(yi)般會從(cong)接(jie)收器、適(shi)當(dang)增(zeng)大光(guang)(guang)譜寬(kuan)帶和采用單位面積發光(guang)(guang)效(xiao)率(lv)更高的(de)(de)(de)(de)鎢燈(deng)光(guang)(guang)源三個方面入手。

此外(wai)(wai)，波(bo)長(chang)準確性(xing)和(he)重(zhong)復(fu)性(xing)也是近(jin)紅(hong)(hong)外(wai)(wai)光譜(pu)儀(yi)(yi)研究的(de)(de)重(zhong)點。為了保證儀(yi)(yi)器(qi)間(jian)校正模型的(de)(de)有效傳遞，通常(chang)要求在長(chang)波(bo)近(jin)紅(hong)(hong)外(wai)(wai)范圍的(de)(de)波(bo)長(chang)準確性(xing)應(ying)(ying)優于1.0nm，在短(duan)波(bo)近(jin)紅(hong)(hong)外(wai)(wai)范圍的(de)(de)準確性(xing)應(ying)(ying)高(gao)于0.5nm。實(shi)現高(gao)波(bo)長(chang)重(zhong)復(fu)性(xing)跟掃描速(su)度(du)也有一定關聯，近(jin)紅(hong)(hong)外(wai)(wai)的(de)(de)掃描速(su)度(du)還(huan)要大于紫外(wai)(wai)可(ke)見光度(du)計(ji)掃描速(su)度(du)幾十倍以(yi)上(shang)。要想切實(shi)有效的(de)(de)提高(gao)波(bo)長(chang)準確性(xing)和(he)重(zhong)復(fu)性(xing)，可(ke)以(yi)從解決光柵的(de)(de)精(jing)準定位、注意不同材料之間(jian)的(de)(de)熱膨脹系數等方面入手。

穩定性(xing)對所有分析儀器(qi)(qi)都(dou)不(bu)(bu)可(ke)或(huo)缺(que)，近紅外光譜儀自然也不(bu)(bu)例外。目前近紅外光譜基本都(dou)是單光束類型，光源的波動，接收(shou)器(qi)(qi)溫(wen)度的漂(piao)移(yi)均(jun)直接體(ti)現在光譜數據上。而雙光束的光學設計將(jiang)有效消除光源、接收(shou)器(qi)(qi)等器(qi)(qi)件產生的漂(piao)移(yi)，大幅(fu)度提高儀器(qi)(qi)的長期穩定性(xing)。

在測(ce)(ce)樣附(fu)件(jian)(jian)的(de)(de)要(yao)求上(shang)，針對(dui)不(bu)同(tong)的(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)對(dui)象(xiang)，相同(tong)形勢(shi)的(de)(de)測(ce)(ce)樣附(fu)件(jian)(jian)設(she)計也(ye)不(bu)盡相同(tong)。如用于(yu)漫(man)反射(she)光(guang)譜采(cai)集的(de)(de)附(fu)件(jian)(jian)有積分(fen)球(qiu)、光(guang)桿探(tan)頭等。在吸(xi)光(guang)度(du)上(shang)，對(dui)于(yu)同(tong)一(yi)(yi)臺近紅外(wai)光(guang)譜儀(yi)而(er)言，波(bo)長準確性和(he)吸(xi)光(guang)度(du)準確性的(de)(de)保證有利于(yu)建立優(you)秀(xiu)的(de)(de)校(xiao)正(zheng)模型。影響吸(xi)光(guang)度(du)線(xian)性范圍(wei)的(de)(de)儀(yi)器(qi)因素主要(yao)是檢測(ce)(ce)器(qi)，此外(wai)，噪聲和(he)雜散(san)光(guang)也(ye)有一(yi)(yi)定的(de)(de)影響。最(zui)后，由(you)于(yu)檢測(ce)(ce)環(huan)(huan)境一(yi)(yi)般都是現場環(huan)(huan)境，而(er)非實驗室，儀(yi)器(qi)需要(yao)一(yi)(yi)定的(de)(de)防護等級(ji)，關鍵部件(jian)(jian)要(yao)密封(feng)且具有防灰塵、耐(nai)高溫等要(yao)求。

近(jin)紅外(wai)(wai)光譜技(ji)(ji)術能(neng)夠用(yong)(yong)于(yu)多(duo)種形(xing)態(tai)樣本的(de)(de)測(ce)量，除氣體、液(ye)體外(wai)(wai)，還(huan)有固體、半固體，這是這種特(te)性使其具有了(le)超越傳統檢測(ce)技(ji)(ji)術的(de)(de)優勢(shi)，并在很大程度(du)上節約了(le)檢測(ce)成本，節省(sheng)了(le)試驗時間。與此同(tong)時我(wo)們不(bu)能(neng)忽(hu)略的(de)(de)是，盡管(guan)近(jin)紅外(wai)(wai)光譜技(ji)(ji)術近(jin)年來(lai)發(fa)展勢(shi)頭迅猛，但也存在信噪比低、痕(hen)量分析不(bu)適用(yong)(yong)等缺陷(xian)。要想實現近(jin)紅外(wai)(wai)光譜技(ji)(ji)術的(de)(de)進一(yi)步(bu)(bu)發(fa)展，還(huan)需要科研(yan)人員勠力同(tong)心，共(gong)同(tong)進步(bu)(bu)。