S450近红外光谱分析仪
近红外光谱仪的几种类型
近红外光谱仪的几种类型近红外光谱仪是一种利用近红外光谱特征研究物质性质和分子结构的仪器，具有快速、非破坏性和高灵敏度等特点。
本文将介绍近红外光谱仪的几种类型。
红外翼波红外光谱仪红外翼波红外光谱仪是一种光学分光仪，其工作原理是将光源发出的光线通过一个色散器，然后被分为不同的波长范围。
这些波长区间被称为“波段”，红外翼波红外光谱仪可以通过调整色散器来控制不同波段的光线通过样品，然后通过探测器测量样品的光信号。
此种类型的红外光谱仪主要针对分子振动吸收谱在3-400 cm-1范围内的谱区进行测量，有效地实现了样品准确测量的特点，并且可以测量自由基（自由微电子），缺陷（稳态和不稳态）等。
傅里叶变换红外光谱仪傅里叶变换红外光谱仪是一种可见光的传统的光学分光仪，它含有两个称为干涉仪的组件。
它们的活动部位会形成一个干涉模型，可以记录主分量谱，在分析样品光时，得到最佳的光反射率。
此类仪器还可以测量样品完整喜爱分子谱，特别是环状和脂肪醇分子以及DNA 和RNA小分子样品的光谱特性。
充填式红外光谱仪充填式红外光谱仪是通过一个封装样品的透明窗口测量样品的吸收特性，其核心元件是具有荧光效应的粒子或物质，以在短波长表现出光的变化。
光的反应主要反映在光谱区域的400-2500 nm之间，并且可以测量极低的样品浓度。
此类仪器因为样品处理比较简单，观测速度快，在实际应用中得到广泛的应用，比如用来分析食品、医药、家用品和工业的材料等。
液晶红外光谱仪液晶红外光谱仪是一种采用液晶技术作为样品观测区域的红外光谱仪。
液晶材料可以通过输入外部能量，快速改变折射率，并用于测量样品特性，旋转晶格结构并调整不同波长光线的透射及反射。
此类仪器具有高灵敏度、分辨率、可重复性和稳定性等特点，广泛应用于医学、生物、实验室等领域。
结论通过了解近红外光谱仪的几种类型，我们可以发现不同类型的红外光谱仪在使用中具有不同的特点和优势。
选择适合的仪器类型可以帮助我们更准确、快速地进行样品的分析和研究，同时也可以获得更加精确的实验结果。
近红外光谱分析仪的组成
近红外光谱分析仪的组成近红外光谱仪器从分光系统可分为固定波长滤光片、光栅色散、快速傅立叶变换、声光可调滤光器和阵列检测五种类型。
滤光片型主要作专用分析仪器，如粮食水分测定仪。
由于滤光片数量有限，很难分析复杂体系的样品。
光栅扫描式具有较高的信噪比和分辨率。
由于仪器中的可动部件（如光栅轴）在连续高强度的运行中可能存在磨损问题，从而影响光谱采集的可靠性，不太适合于在线分析。
傅立叶变换近红外光谱仪是具有较高的分辨率和扫描速度，这类仪器的弱点同样是干涉仪中存在移动性部件，且需要较严格的工作环境。
声光可调滤光器是采用双折射晶体，通过改变射频频率来调节扫描的波长，整个仪器系统无移动部件，扫描速度快。
但目前这类仪器的分辨率相对较低，价格也较高。
随着阵列检测器件生产技术的日趋成熟，采用固定光路、光栅分光、阵列检测器构成的NIR仪器，以其性能稳定、扫描速度快、分辨率高、信噪比高以及性能价格比好等特点正越来越引起人们的重视。
在与固定光路相匹配的阵列检测器中，常用的有电荷耦合器件（CCD）和二极管阵列（PDA）两种类型，其中Si 基CCD多用于近红外短波区域的光谱仪，InGaAs基PDA检测器则用于长波近红外区域。
近红外光谱仪器的主要性能指标在近红外光谱仪器的选型或使用过程中，考虑仪器的哪些指标来满足分析的使用要求，这是分析工作者需要考虑的问题。
对一台近红外光谱仪器进行评价时，必须要了解仪器的主要性能指标，下面就简单做一下介绍。
1、仪器的波长范围对任何一台特定的近红外光谱仪器，都有其有效的光谱范围，光谱范围主要取决于仪器的光路设计、检测器的类型以及光源。
近红外光谱仪器的波长范围通常分两段，700～1100nm的短波近红外光谱区域和1100～2500nm的长波近红外光谱区域。
2、光谱的分辨率光谱的分辨率主要取决于光谱仪器的分光系统，对用多通道检测器的仪器，还与仪器的像素有关。
分光系统的光谱带宽越窄，其分辨率越高，对光栅分光仪器而言，分辨率的大小还与狭缝的设计有关。
近红外光谱分析仪的组成
近红外光谱分析仪的组成近红外光谱仪器从分光系统可分为固定波长滤光片、光栅色散、快速傅立叶变换、声光可调滤光器和阵列检测五种类型。
滤光片型主要作专用分析仪器，如粮食水分测定仪。
由于滤光片数量有限，很难分析复杂体系的样品。
光栅扫描式具有较高的信噪比和分辨率。
由于仪器中的可动部件（如光栅轴）在连续高强度的运行中可能存在磨损问题，从而影响光谱采集的可靠性，不太适合于在线分析。
傅立叶变换近红外光谱仪是具有较高的分辨率和扫描速度，这类仪器的弱点同样是干涉仪中存在移动性部件，且需要较严格的工作环境。
声光可调滤光器是采用双折射晶体，通过改变射频频率来调节扫描的波长，整个仪器系统无移动部件，扫描速度快。
但目前这类仪器的分辨率相对较低，价格也较高。
随着阵列检测器件生产技术的日趋成熟，采用固定光路、光栅分光、阵列检测器构成的NIR仪器，以其性能稳定、扫描速度快、分辨率高、信噪比高以及性能价格比好等特点正越来越引起人们的重视。
在与固定光路相匹配的阵列检测器中，常用的有电荷耦合器件（CCD）和二极管阵列（PDA）两种类型，其中Si 基CCD多用于近红外短波区域的光谱仪，InGaAs基PDA检测器则用于长波近红外区域。
近红外光谱仪器的主要性能指标在近红外光谱仪器的选型或使用过程中，考虑仪器的哪些指标来满足分析的使用要求，这是分析工作者需要考虑的问题。
对一台近红外光谱仪器进行评价时，必须要了解仪器的主要性能指标，下面就简单做一下介绍。
1、仪器的波长范围对任何一台特定的近红外光谱仪器，都有其有效的光谱范围，光谱范围主要取决于仪器的光路设计、检测器的类型以及光源。
近红外光谱仪器的波长范围通常分两段，700～1100nm的短波近红外光谱区域和1100～2500nm的长波近红外光谱区域。
2、光谱的分辨率光谱的分辨率主要取决于光谱仪器的分光系统，对用多通道检测器的仪器，还与仪器的像素有关。
分光系统的光谱带宽越窄，其分辨率越高，对光栅分光仪器而言，分辨率的大小还与狭缝的设计有关。
现代近红外光谱分析仪工作原理
现代近红外光谱分析仪工作原理现代近红外光谱分析仪工作原理2011年02月08日20世纪90年代初,外国厂商开始在我国销售近红外光谱分析仪器产品,但在很长时间内，进展不大，其原因主要是：首先，近红外光谱分析要求光谱仪器、光谱数据处理软件（主要是化学计量学软件）和应用样品模型结合为一体，缺一不可。
但被分析样品会由于样品产地的不同而不同，国内外的样品通常有差异，因此，进口仪器的应用模型一般不适合分析国内样品。
如果自己建立模型，就需要操作人员了解和熟悉化学计量学知识和软件，而外商在中国的代理机构缺乏这方面的专业人才，不能有效地根据用户的需要组织培训，因此，用户对这项技术缺乏全面了解，影响到了它的推广使用。
其次，进口仪器价格昂贵，售后技术服务费用也往往超出大多数用户的承受能力。
现代近红外光谱分析技工作原理近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的。
近红外光谱记录的是分子中单个化学键的基频振动的倍频和合频信息，它常常受含氢基团X-H（X-C、N、O）的倍频和合频的重叠主导，所以在近红外光谱范围内，测量的主要是含氢基团X-H振动的倍频和合频吸收。
由于倍频和合频跃迁几率低，而有机物质在NIR光谱区为倍频与合频吸收，所以消光系数弱，谱带重叠严重。
因此从近红外光谱中提取有用信息属于弱信息和多元信息，需要充分利用现有的光机技术、电子技术和计算机技术进行处理。
计算机技术主要包括光谱数据处理和数据关联技术。
光谱数据处理是消除仪器因素（灯及测量方式等）环境因素（如温度等）和样品物态（如颜色、形态等）等对光谱的影响。
常采用的方法有平滑、微分、基线漂移扣减、多元散射校正（MSC）和有限脉冲响应滤波（FIR）等也可以用小波变换来进行部分处理。
数据关联技术主要是化学计量学方法。
化学计量学的发展使多组分分析中多元信息处理理论和技术日益成熟，解决了近红外光谱区重叠的问题。
通过关联技术可以实现近红外光谱的快速分析。
近红外光谱分析仪
图2 滤光片近红外光谱分析仪光路图近红外光谱分析仪现代近红外光谱分析技术始于上世纪80年代末，90年代初，至今已有20余年的快速发展，该分析技术日臻成熟，已经在各个领域中发挥了巨大作用。
近红外光谱分析技术具有分析速度快、同时测量多种性质、测量精度高、操作简单、仪器种类多的特点，适合化验室、在线和现场便携等使用。
近红外光谱测量方式可归结为：透射，漫反射和衰减全反射，如图1所示。
（a ）透射 （b ）漫反射 （c ）ATR图1 近红外光谱测量方式1 常见近红外分析仪器产品种类近红外分析仪器是光谱仪器，在结构上，与紫外-可见分光光度计、红外光谱仪类似，具有光源、分光、检测和电路控制等单元。
根据分光方式，近红外光谱仪器可划分为滤光片近红外分析仪、光电发光二极管近红外分析仪、光栅扫描近红外光谱仪、傅里叶近红外光谱仪、阵列检测近红外光谱仪、声光过滤调制近红外光谱仪和MEMS 近红外光谱仪。
按照仪器用途和功能，近红外光谱仪器可分为便携近红外分析仪、实验室台式近红外光谱仪、在线近红外光谱仪以及专用分析仪。
这些光谱仪器的分光原理和功能具有显著不同，在结构、性能和用途上差别很大。
1.1 滤光片近红外分析仪光源发出的复合光中部分窄波段光通过滤光片。
不同的滤光片可提供系列窄波段，通常多达8~9种滤光片。
这类仪器结构相对简单（如图2所示），成本低，适合用于便携和专用分析仪。
虽然光谱分辨率低，但对很多应用如水分分析等，可以满足常规分析要求。
如同其他类型的近红外光谱仪，这类仪器对温度要求也非常苛刻。
1.2 光栅扫描近红外光谱仪图3 光栅扫描近红外光谱仪光路示意这是最为经典的光谱仪器，如图3所示，通过单色器（一般为光栅）将复合光色散为单色光，各单色光通过转动光栅按照波长顺序依次通过出射狭缝，通过样品，到达检测器检测。
这类仪器的光谱范围取决于选用的光栅和检测器，可以是短波（700~1100nm，硅检测器）或是长波（1100~2500nm，硫化铅，或砷镓铟）。
近红外光谱分析仪的使用 分析仪技术指标
近红外光谱分析仪的使用分析仪技术指标近红外光谱分析仪是利用气体或液体对红外线进行选择性吸取的原理制成的一种分析仪表，它具有灵敏度高反应速度快分析范围宽选择性好抗干扰本领强等特点，被广泛应近红外光谱分析仪是利用气体或液体对红外线进行选择性吸取的原理制成的一种分析仪表，它具有灵敏度高反应速度快分析范围宽选择性好抗干扰本领强等特点，被广泛应用于石油化工冶金等工业生产中。
近红外光谱分析仪的光源是接受上下两个电极的方法，通上电流，电极之间就形成一个火花式光谱仪光源。
在这火花式光谱仪光源中，电极之间空气或其他气体一般处于大气压力。
因此放电是在充有气体的电极之间发生，是依靠电极间流过的电流使气体发光，是建立在气体放电的基础上。
低压火花以及控波型光谱分析仪光源是在电容电场作用下，接受掌控气氛中放电；火花光谱分析仪光源是在直流电场作用下，淡薄掌控气氛中放电；等离子体火花式光谱仪光源是在射频电磁场作用下掌控气氛中放电（电极之间的电压以及电流的关系不遵守欧姆定律的）。
光谱分析仪光源的作用是将待测元素变成气体状态，而后激发成光谱，依据该元素谱线强度转换成光电流，由计算机掌控的测光系统按谱线的强度换算成元素的含量。
光源作用的这种动态过程，就是将样品由固态变成气态，其中一部份元素激发而发射光谱，而这些气态的样品又不断地向四周扩散，分析间隙的气态样品也在不断更新，以求达到一个动态平衡，当火花光谱分析仪光源激发确定时间后，蒸气云中待测元素浓度增大，只有蒸气云中浓度充分大，才能得到大的光电信号。
近红外光谱分析仪是否稳定正常地运行，直接影响到仪器测定数据的好坏，假如气路中有水珠、机械杂物杂屑等都会造成气流不稳定，因此，对气体掌控系统要常常进行检查和维护。
首先要做试验，打开掌控系统的电源开关，使电磁阀处于工作状态，然后开启气瓶及减压阀，使气体压力指示在额定值上，然后关闭气瓶，察看减压阀上的压力表指针，应在几个小时内没有下降或下降很少，否则气路中有漏气现象，需要检查和排出。
近红外分析仪原理
近红外分析仪原理
近红外分析仪是一种常用于化学和生物分析的仪器。
其工作原理基于近红外光波与待测样品之间的相互作用。
近红外光波具有较长的波长范围，通常在780纳米到2500纳米之间。
在近红外分析仪中，光源会产生一束宽频谱的近红外光，并通过光学元件将光引导至样品表面。
待测样品吸收、散射和透射了光的不同比例，这取决于样品的物理和化学性质。
近红外光经过样品后，会被光学检测器接收并转换成电信号。
这些电信号被放大和分析，然后与已知的标准样品或数据库进行比较。
通过这种比较，近红外分析仪可以确定待测样品中的化学组分和含量。
近红外分析仪的优点在于其非破坏性和快速分析的能力。
它可以在几秒钟内对样品进行分析，而不需要进行任何样品预处理或化学反应。
此外，近红外分析仪可以对不同类型的样品进行分析，包括固体、液体和气体。
尽管近红外分析仪有很多优点，但也存在一些限制。
例如，样品的颜色和透明度可能会影响光的吸收和透射，从而影响分析结果的准确性。
此外，仪器的性能和分析结果还受到光源、光学系统和检测器的质量影响。
总的来说，近红外分析仪是一种强大的分析工具，可用于各种领域的化学和生物分析。
其原理基于近红外光波与样品的相互作用，通过比较光谱数据可以确定样品的化学组成和含量。
S450近红外光谱仪器近红外光谱仪器模型
S450 近红外光谱仪器 近红外光谱仪器模型 仪器模型测试报告 模型测试报告应用上海棱光技术有限公司生产的两台 上海棱光技术有限公司生产的两台光栅扫描型 S450 近红外光谱分析仪和一台进口傅里 叶变换近红外光谱分析仪，对已知 对已知粗蛋白质化学值的 72 份小麦样品进行近红外光谱采集，使用 份小麦样品进行近红外光谱采集 中国农业大学近红外分析实验室研发的 研发的 CAUNIRS 软件建模。
测试项目包括： ：光谱图，仪器模型性 能对比，仪器模型稳定性测试，台间仪器模型传递测试 台间仪器模型传递测试，仪器波长指标的长期稳定性 仪器波长指标的长期稳定性。
一、光谱图对比分别用光栅型仪器和傅里叶变换 和傅里叶变换仪器重复测量小麦样品两次，原始光谱 原始光谱图和一阶导数光谱图 对比如图 1。
光栅型仪器重复扫描两次光谱图 横轴单位为波长 光栅型仪器重复扫描两次一阶导数 一阶导数光谱图 横轴单位为波长傅里叶变换仪器重复扫描两次光谱图 横轴单位为波数傅里叶变换仪器重复扫描两次一阶导数光谱图 横轴单位为波数图 1：光栅型和傅里叶变换仪器光谱对比图二、仪器模型性能对比52 份小麦样品用于建模，20 20 份小麦样品用于模型外部检验。
两台光栅型仪器 两台光栅型仪器及一台傅里叶 变换型仪器建模的交叉验证结果和模型外部 和模型外部检验结果情况见表 1，数据散点图见图 散点图见图 2。
建模中的 2 光谱预处理方法为标准正态变换（ （SNV）加一阶导数（FD） ，表中的 R 为决定系数 决定系数，SECV 为交叉验 证标准差，RSD%为相对标准差，SEP SEP 为模型外部检验标准差。
表 1：三台仪器小麦粗蛋白近红外模型结果 1 交叉验证 仪器编号 S450 1 号仪器 S450 2 号仪器 傅里叶变换型仪器 R% 94.90 94.67 95.622外部检验 RSD% 2.93 3.00 2.71 R2SECV 0.44 0.44 0.40SEP P 0.44 0.48 0.36RSD% 2.90 3.17 2.3996.54 95.59 97.391图 2：光栅型和傅里叶变换仪器 光栅型和傅里叶变换仪器模型结果散点图对比三、仪器模型稳定性测试选择一份小麦样品，进行 10 次重复光谱扫描测试，模型分析数据见表 数据见表 2，统计数据见表 3。
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S450近红外光谱分析仪
仪器简介
上海棱光技术有限公司新一代光栅扫描型的近红外光谱分析仪，是在前代产品基础上完善软硬件，精益求精，达到了更快更准更稳定的水平。
可广泛应用于农业、食品、烟草、制药和工业样品的精准分析。
卓越的性能
1、宽光谱范围
仪器覆盖900-2500nm超宽波长范围，可以同时检出多项成份指标，如水分、脂肪、蛋白质和氨基酸等。
2、自动检测
仪器内置优质PTFE参比模块，聚
苯乙烯波长标准片，自动参比校
正和波长监控，有效降低漂移，
提供更稳定的光谱数据。
3、标配积分球漫反射系统
仪器标配有PTFE积分球漫反射系统，大的采样光斑面
积，再配有样品旋转装置，进一步扩大扫描面积，确
保了不均匀样品的重现效果，适合粉末状，颗粒状样
品的测量。
窗口样品
接收器
4、进口核心品质
采用进口钨灯、滤光片、镀金光栅、制冷型铟镓砷检测器，标配PTFE积分球，从每一个环节保证仪器品质，信噪比达到国内领先国际先进水平。
5、标准化的仪器
每台仪器严格按照行业推荐方法进行校准、鉴定和验
证，所有测试均使用NIST可溯源的标准品，保证仪器
的每一项指标真实可靠。
仪器出厂前都做过硬件标准
化，吸光度、带宽和波长准确性在生产最后阶段完全
控制，确保仪器之间的一致性。
而且，一旦仪器投入
使用，内置的标准测量物确保仪器性能长时间无漂移，
保证了仪器之间一致性的连续控制。
6、扩展附件
可选择适用粉末的小样品杯、适用颗粒的大样品杯、液体反射适配器、培养皿和薄膜反射适配器满足颗粒、粉状、液体和薄膜的测试。
7、温湿度模块
仪器实时监测环境温湿度并存储于光谱文件中，便于用户查阅和
优化测量条件。
特点：
●操作简单，无需样品前处理，不破坏样品。
●900nm-2500nm超宽光谱范围，分析速度快。
1分钟内可同时检出多项成份
指标，如水分、脂肪、蛋白质和氨基酸等。
●核心进口品质，主要零件性能均为国际领先水平。
●内置优质PTFE参比模块和聚苯乙烯波长标准片，自动参比校正和监控波长，
确保测量结果精准稳定。
●配有积分球漫反射系统、大采样光斑和样品旋转台，确保不均匀样品的重现
效果。
●多台仪器间能够进行良好的模型传递，每台仪器严格按照行业推荐方法进行
校准、鉴定和验证，所有测试均使用NIST可溯源的标准品。
●可选择多种样品杯及附件，满足颗粒、粉状、液体和薄膜的测试。
●仪器实时监测环境温湿度并存储于光谱文件中，便于用户查阅和优化测量条
件。
●软件操作简单，界面直观，权限管理功能可满足不同场合的使用需求。
●结合中国农业大学近红外光谱分析软件（CAUNIRS），可建立权威专业的近红
外定量、定性分析模型。
●仪器结构紧凑小巧，开放式工作平台方便清扫。
方便、易用
1、简便的操作控制
无需使用化学试剂，无需前处理，直接将样品放入样品杯中，实验操作简单，轻轻一点即可快速完成实验。
避免因操作而带来的测试误差。
仪器内置背景，无需手动操作，消除了人为干扰带来的影响。
2、友好的界面软件
软件操作简单，界面直观，功能强大。
它包含
全面广泛的数据采集、预处理、评价等功能，
可配置所需安装包满足实际需求。
还扩充了
“用户设置”和“用户管理”功能，便于用户
定制操作者的使用权限。
3、便捷的维护
仪器结构紧凑小巧，工作平台方便清扫。
易耗
品（光源和干燥剂）都设计成长寿命型，但如
需更换，用户无需打开仪器，即可在短时间内
快速完成更换。
个性化功能
1、模型的建立与优化
采用中国农业大学开发的近红外光谱分析软件（CAUNIRS），该软件集成多种建模方法和强大的数据预处理功能，拥有强大的
模型编辑、计算、评价和优化功能，可简便快
速地为用户建立权威、专业的近红外定量分析
模型或定性识别分析模型，以及后续模型维护
服务。
2、模型传递
仪器超高的准确性和稳定性保证了多台仪器
之间的模型可以轻松传递，实现资源共享。
3、仪器校验
仪器内置标准物质，由Prolab S450 软件控制，
自动完成对仪器的性能自我检测，并给出仪器
性能的指标和评价，以确保仪器运行状态是否正常、规范。
根据用户实际的验证需要，公司还能提供整套的质量标准校验物质，通过Prolab S450自定义设置验证程序，以满足不同验证的需求。
棱光技术公司的产品和服务完全符合所有的质量标准，如ISO9001；满足企业的审核标准，并公认为光谱仪最专业的供应商，并为每个用户提供一套完整的仪器认证资料。
4、完善的服务
公司拥有仪器开发，技术完善的多方位服务团队，能帮助用户熟悉采样附件的使用，光学元件的筛选及软件操作。
还可以根据用户的需求，量身定制，为用户提供解决方案。
此外与国内许多大学和研究所合作建立应用实验室，负责用户的方。