近红外光谱分析技术发展和应用现状

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近五年我国近红外光谱分析技术研究与应用进展

近五年我国近红外光谱分析技术研究与应用进展

近五年我国近红外光谱分析技术研究与应用进展一、本文概述近红外光谱分析技术,作为一种重要的分析手段,在化学、生物、医药、农业、食品、石油等多个领域具有广泛的应用前景。

近年来,随着科学技术的不断发展,我国近红外光谱分析技术也取得了显著的研究与应用进展。

本文旨在全面梳理和评述近五年我国近红外光谱分析技术的研究动态和应用实践,以期为推动该领域的技术创新和产业发展提供参考。

在概述部分,我们将首先介绍近红外光谱分析技术的基本原理和特点,阐述其在不同领域中的应用价值。

随后,我们将简要回顾近五年我国近红外光谱分析技术的发展历程,包括关键技术的突破、仪器设备的升级以及应用领域的拓展等方面。

在此基础上,本文将重点分析近五年内我国近红外光谱分析技术的主要研究成果,包括理论创新、方法优化以及应用案例等。

我们将展望近红外光谱分析技术的未来发展趋势,探讨其在我国各领域的潜在应用前景和面临的挑战。

二、近五年我国近红外光谱分析技术研究进展近五年来,我国近红外光谱分析技术研究取得了显著进展,不仅在理论深度上有所提升,还在技术应用上实现了突破。

在理论研究方面,我国的科研团队深入探索了近红外光谱与物质分子结构之间的关系,提出了一系列新的分析模型和算法。

这些模型不仅提高了光谱解析的精度,还拓展了近红外光谱技术的应用范围。

同时,随着计算机技术的快速发展,近红外光谱数据处理和分析的速度也得到了显著提升。

在技术应用方面,近红外光谱分析技术在多个领域实现了广泛应用。

例如,在农业领域,通过近红外光谱技术可以快速准确地检测农产品的品质和成分,为农业生产提供了有力支持。

在医药领域,近红外光谱技术被用于药物成分的分析和药品质量控制,确保了药品的安全有效。

在环保、石油化工等领域,近红外光谱技术也发挥着重要作用。

值得一提的是,我国在近红外光谱仪器研发方面也取得了重要进展。

国内科研机构和企业相继推出了一系列性能稳定、操作简便的近红外光谱仪器,为我国近红外光谱技术的普及和推广提供了有力保障。

红外光谱分析技术的应用前景

红外光谱分析技术的应用前景

红外光谱分析技术的应用前景引言:红外光谱分析技术是一种非常重要的分析方法,具有广泛的应用领域。

本文将探讨红外光谱分析技术的应用前景及其在不同领域中的具体应用。

1. 红外光谱分析技术的基本原理红外光谱分析技术是通过测量物质与红外辐射的相互作用来获取物质的结构及性质信息。

其基本原理是物质分子在受到红外辐射后,会发生特定的振动和转动,从而产生特定波长的红外光谱。

通过测量这些红外辐射的吸收光谱,可以确定物质的组成和结构。

2. 红外光谱分析技术的应用领域2.1 化学领域红外光谱分析技术在化学领域中得到广泛应用。

它可以用于分析有机化合物、高分子材料和无机材料等。

通过红外光谱分析,我们可以确定化合物的结构、官能团以及分子间的相互作用,从而对其性质进行准确的解析和判断。

2.2 药学领域在药学领域中,红外光谱分析技术被用于药物的质量控制和研究。

通过红外光谱分析,可以对药物的成分进行定性和定量的分析,判断其纯度和稳定性,并提供可靠的药物质量评估标准。

2.3 环境保护领域红外光谱分析技术在环境保护领域中具有重要意义。

它可以用于检测和分析环境中的有机物、无机物和污染物等。

通过红外光谱分析,可以准确鉴定和定量分析环境中的各种有害物质,为环境保护提供科学依据。

2.4 食品科学领域红外光谱分析技术在食品科学领域中也有广泛应用。

它可以用于食品的成分分析、品质评价和检测等。

通过红外光谱分析,可以精确分析食品中的脂肪、蛋白质、糖类等成分,从而为食品质量控制和食品安全提供重要参考。

3. 红外光谱分析技术的发展趋势随着科技的不断进步,红外光谱分析技术也在不断发展壮大。

具体体现在以下几个方面:3.1 仪器设备的改进随着光学技术和计算机技术的发展,红外光谱分析仪器设备将更加精密和高效。

仪器的分辨率和准确度将进一步提高,数据处理和谱图解析将更加智能化和自动化,使得红外光谱分析技术更加易于应用和操作。

3.2 数据库的建设建立和更新红外光谱数据库是红外光谱分析技术发展的重要方向。

近红外光谱行业发展现状及潜力分析研究报告

近红外光谱行业发展现状及潜力分析研究报告
持和推广应用。
市场需求
随着各行业对产品质量和安全性的要 求不断提高,近红外光谱技术的市场
需求将进一步增加。
技术创新
随着技术的不断进步和应用需求的增 加,近红外引进国外先进 技术和管理经验,提高近红外光谱行 业的整体水平。
PART 05
近红外光谱行业面临的挑 战与对策
智能化
结合人工智能和机器学习技术,提高近红外光谱分析的准确性和效率。
多光谱技术
开发多光谱成像技术,实现快速、无损、多组分检测。
高通量分析
提高近红外光谱仪的通量和分析速度,满足大规模生产的需求。
近红外光谱行业的发展趋势和机遇
政策支持
随着国家对环保和食品安全问题的重视 ,近红外光谱技术将得到更多的政策支
农业
用于检测农产品中的营养成分和农药残留, 提高农产品质量和安全性。
制药
用于药物生产和质量控制,确保药物的有效 性和安全性。
环境监测
用于检测水、土壤、空气中的污染物,保护 环境和人类健康。
食品工业
用于食品质量检测和生产过程中的控制,提 高食品质量和安全性。
近红外光谱技术的创新发展方向
微型化
将大型近红外光谱仪小型化,方便携带和使用。
对策
企业可以通过加强研发、提高产品质量、拓展应用领域等方式提升竞争力,同时也可以通过合作、并 购等方式扩大市场份额。
政策环境与对策
政策环境
政府对于近红外光谱行业的政策支持力度和 方向对行业的发展具有重要影响。
对策
企业应该密切关注政策动态,积极与政府部 门沟通合作,争取政策支持和资金扶持,同 时也要规范自身经营行为,遵守相关法律法 规。
PART 02
近红外光谱技术概述
近红外光谱技术原理

现代近红外光谱技术及应用进展

现代近红外光谱技术及应用进展

现代近红外光谱技术及应用进展一、本文概述近红外光谱(Near-Infrared Spectroscopy,NIRS)是一种基于物质对近红外光的吸收和散射特性的分析技术。

近年来,随着光谱仪器设备的不断改进和计算机技术的飞速发展,现代近红外光谱技术在分析化学、生物医学、农业食品等领域的应用日益广泛。

本文旨在综述现代近红外光谱技术的最新进展,特别是在仪器设备、数据处理方法、化学计量学以及应用领域的最新发展。

文章首先介绍了近红外光谱的基本原理和技术特点,然后重点论述了现代近红外光谱技术在不同领域的应用实例和取得的成果,最后展望了未来发展方向和潜在应用前景。

通过本文的阐述,旨在为读者提供一个全面、深入的现代近红外光谱技术及应用进展的概述。

二、现代近红外光谱技术的理论基础现代近红外光谱技术,作为一种高效、无损的分析手段,其理论基础源自电磁辐射与物质相互作用的原理。

近红外光谱区域通常是指波长在780 nm至2500 nm范围内的电磁波,其能量恰好对应于分子振动和转动能级间的跃迁。

因此,当近红外光通过物质时,分子中的化学键和官能团会吸收特定波长的光,产生振动和转动跃迁,从而形成独特的光谱。

现代近红外光谱技术的理论基础主要包括量子力学、分子振动理论和光谱学原理。

量子力学为近红外光谱提供了分子内部电子状态和行为的基本描述,而分子振动理论则详细阐述了分子在不同能级间的跃迁过程。

光谱学原理则将这些理论应用于实际的光谱测量和分析中,通过测量物质对近红外光的吸收、反射或透射特性,来获取物质的结构和组成信息。

现代近红外光谱技术还涉及到光谱预处理、化学计量学方法以及光谱解析等多个方面。

光谱预处理包括平滑、去噪、归一化等步骤,旨在提高光谱的质量和稳定性。

化学计量学方法则通过多元统计分析、机器学习等手段,实现对光谱数据的深入挖掘和信息提取。

光谱解析则依赖于专业的光谱数据库和算法,对光谱进行定性和定量分析,从而确定物质中的成分和含量。

现代近红外光谱技术及应用进展

现代近红外光谱技术及应用进展

现代近红外光谱技术及应用进展近红外光谱技术是一种快速、高效、无损的分析技术,广泛应用于化学、食品、药物等领域。

尤其是随着科学技术的发展,现代近红外光谱技术在样品制备、光谱采集、数据处理等方面都有了显著的提升,极大地扩展了近红外光谱技术的应用范围。

近红外光谱是指介于可见光和中红外光之间的电磁波,波长范围为700-2500nm。

现代近红外光谱技术利用近红外光子的能量和量子力学中的跃迁原理,通过对样品进行照射,使样品中的分子吸收近红外光子的能量后从基态跃迁到激发态,再返回基态时发出特征光谱。

通过对特征光谱进行定性和定量分析,可以获取样品的组成、结构和性质等信息。

化学分析:现代近红外光谱技术在化学分析领域的应用主要体现在有机物和无机物的定性和定量分析上。

例如,利用近红外光谱技术对石油样品进行定性和定量分析,可以有效地识别石油中的不同组分,同时也可以对石油中的含硫量、含氮量等进行快速准确的测定。

食品质量检测:在食品质量检测方面,现代近红外光谱技术可以用于食品成分分析、食品质量评估和食品掺假检测等。

例如,利用近红外光谱技术对奶粉进行检测,可以快速准确地检测出奶粉中的蛋白质、脂肪、糖等主要成分的含量。

药物研究:现代近红外光谱技术在药物研究方面的应用主要体现在药物成分分析、药物代谢研究和药物疗效评估等方面。

例如,利用近红外光谱技术对中药材进行检测,可以快速准确地测定中药材中的有效成分含量,为中药材的质量控制提供了一种有效的手段。

近年来,现代近红外光谱技术在国内外都取得了显著的研究进展。

在国内,中国科学院上海药物研究所利用近红外光谱技术对中药材进行有效成分的快速检测,取得了重要的成果。

国内的一些高校和研究机构也在近红外光谱技术的研究和应用方面开展了大量的工作,推动了近红外光谱技术的发展。

在国外,近红外光谱技术已经成为药物研发和食品质量检测的重要手段。

例如,荷兰的菲利普公司成功开发出了一款基于近红外光谱技术的药物代谢研究仪器,可以为新药的开发和疗效评估提供快速准确的数据支持。

近红外光谱分析技术

近红外光谱分析技术

It () --------相对透射比
(应用时通称吸光
2、反射光谱法(多指长波近红外区,波长一般在 1100~2500nm范围内)
定义:是指测器和光源 置于样品的同一侧,检 测器所检测的是样品以 各种方式反射回来的光。
在探讨漫反射光强度与样品浓度之间关系时, 引入Kubelka-Munk方程:
• 拟合不足会导致模型的预测结果不可靠;
• 一、近红外光谱的定量分
析 (六) 校正模型的校验
• 交互校验法
优点:校正样品集中不包含用于校正模型的样品,可以独立 地对校正模型进行校验。
• 评定模型质量好坏的几个统计量
6
由于一种基团在近红外光谱区的多个波长处有吸收, 且近红外光谱谱峰较宽,致使多组分样品的近红外光 谱在一个波长处有多个谱峰的重叠。
仪器结构
一、近红外光谱仪的基本结构
光源系统
分光系统
样品室
检测器
控制和数据处理系统
记录显示系统
二、近红外光谱仪的分类
(一)根据分光系统分类
滤光片型
优点:设计简单、成本低、光通量大、信号 记录快、
R)。
对于标准测试板,其绝对反射率为R:s

Is I0

对于测试样,其绝对反射率为:Rt

It I0

则 将相相对对反反射 射率 率定 代义入为①:代R替 绝RRst对反IIst射率,①变为KS: (1
R) 2R
2

f
(R)


式 此中 在散K与射被系测数物不质变的的摩条f尔(件R)吸下收,系显 数然
优化算法介绍
• 1.主成分分析法
是将数据降维,以排出众多化学信息共存下的相互重叠的信 息。它是将原变量进行转换,用少数几个新变量作为原变量 的线性组合,同时,这些新变量应尽可能多的表征原变量的 数据结构特征而不丢失信息。

近红外光谱技术的应用及前景

近红外光谱技术的应用及前景

近红外光谱技术的应用及前景光谱学是一种分析物质组成与结构的重要科技手段。

在科学、工业和医学等领域都有广泛的应用。

其中,红外光谱技术是目前应用最广泛的一种光谱学技术之一。

而在红外光谱技术中,近红外光谱技术也日渐受到人们的重视,被广泛应用于许多领域,比如农业、食品加工、制药、医疗等。

接下来,本文将探讨近红外光谱技术的应用及前景。

一、近红外光谱技术的基本原理近红外光谱技术是通过红外光经过样品后,检测其吸收光谱来确定物质组成的一种分析方法。

它与通常的红外光谱技术相似,但其工作波长范围略有不同。

近红外光谱技术所使用的工作波长范围一般为800-2500纳米,而在这个波段内,物质的光学吸收一般是由化学键振动和分子的二次振动引起的。

实际应用中,通过近红外光谱技术得到的光谱可以被用作定量分析或者鉴定过程中的指纹图谱。

这些光谱信息可以通过一系列数学统计学方法进行分析,用来研究样本中的结构和成分。

二、近红外光谱技术的应用近红外光谱技术被广泛应用于农业、制造业、食品加工、制药、医疗等行业。

下面将分别探讨这些应用场景。

1. 农业在农业中,近红外光谱技术被用来分析土壤质量、农作物的成分、动物饲料的成分等。

例如,利用近红外光谱技术,可以准确测量肉类和饲料中的蛋白质、脂肪和纤维素含量,帮助农民更好地调整饮食和生产方式。

2. 制造业在制造业中,近红外光谱技术可以作为一种无损检测方法,可以检测所需物料的成分、质量和其它属性,从而提高制造过程的质量和效率。

例如,在造纸厂,可以使用近红外光谱技术检测纸浆的厚度和纤维质量,使生产过程更加精确和高效。

3. 食品加工在食品加工业中,近红外光谱技术可以被用来检测食品中的成分、营养物质和质量。

例如,人们可以通过近红外光谱技术来检测牛奶中的脂肪、蛋白质和酸度等指标,这可以帮助从生产商到消费者有效地管理食品和营养素。

4. 制药在制药领域,近红外光谱技术可以被用来检测和定量化药物中的成分。

这项技术可以在制造过程中进行无损检测,从而提高药物的质量和成分的纯度。

近红外光谱成像进展与将来发展

近红外光谱成像进展与将来发展

近红外光谱成像进展与将来发展近红外光谱成像是一种非侵入性的成像技术,结合了光谱分析和成像技术,可用于研究生物组织的结构和功能。

近年来,近红外光谱成像技术得到了广泛关注,并在医学诊断、生物医学研究和工业控制等领域取得了重要的进展。

本文将介绍近红外光谱成像的原理和应用,以及未来的发展方向。

近红外光谱成像的原理基于近红外光在生物组织中的吸收特性。

近红外光波长范围为700到2500纳米,这个波长范围的光能够穿透进入组织中,与组织中的水、脂肪、蛋白质等物质相互作用。

通过检测近红外光的透射或反射,在不同波长下得到的光强度信息可以反映组织中不同成分的含量和分布情况。

近红外光谱成像技术利用光谱的分辨率和成像的空间分辨率,可以获得丰富的信息,为生物医学研究和临床诊断提供了重要的工具。

在医学领域,近红外光谱成像技术被广泛应用于乳腺癌检测、脑功能成像和皮肤病诊断等方面。

乳腺癌是女性常见的恶性肿瘤之一,近红外光谱成像技术可以通过测量乳腺组织中不同物质的光吸收特性,实现早期乳腺癌的检测和分析。

脑功能成像是研究人脑活动的重要手段,近红外光谱成像技术可以通过监测脑组织中氧合血红蛋白和去氧血红蛋白的浓度变化,实现对脑功能活动的非侵入性测量。

此外,近红外光谱成像技术还可以用于皮肤病的诊断,通过测量皮肤组织中胆红素、血红蛋白和其他物质的光吸收特性,实现对皮肤病变的检测和分类。

近红外光谱成像技术在农业、食品安全和环境监测等领域也具有广泛应用。

农业领域可以利用近红外光谱成像技术对作物的生长状况和营养水平进行监测,实现精细化管理;食品安全方面,可以通过检测食品中的营养成分和有害物质的含量,实现对食品质量的评估;环境监测方面,可以利用近红外光谱成像技术对水体和大气中的污染物进行监测和预警。

这些应用领域能够提高生产效率,保障食品安全和环境质量。

尽管近红外光谱成像技术已经取得了显著的进展,并在多个领域得到应用,但仍然存在一些挑战和发展方向。

首先,近红外光谱成像技术在样品表面受到散射的影响,需要通过光学技术和图像处理算法进行校正,提高图像质量。

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摘 要 近红外光谱是目前国际公认的最有应用价值的分析技术之一,它在国民经济中日益发挥着越来越重要的作用。

本文主要介绍近5年国内外近红外光谱分析技术的发展及应用现状,并对我国在这一技术方向的研发提出建议。

关键词 近红外光谱 化学计量学 在线分析 快速分析 现场分析Abstract Near infrared spectroscopy (NIR) has been recognized as one of the most valu-able application technologies, which is playing more and more important roles in national economy. In this paper, the research and application status of near infrared spectroscopy analytical technology in the past five years both home and abroad are introduced, and the NIR research and development suggestions for our country are proposed in detail. Key words Near infrared spectroscopy Chemometrics On-line analysis Rapid analysis On-site analysis近红外光谱分析技术发展和应用现状The research and application status of near infrared spectroscopy analytical technology引 言 从1800年英国科学家赫歇耳(W Herschel )发现近红外光,到1881年英国天文学家阿布尼(W Abney )和E R Festing 用Hilger 光谱仪拍摄下48个有机液体的近红外吸收光谱(700~1100nm ),发现近红外光谱区(NIR )的吸收谱带均与含氢基团有关,到1968年美国农业部的工程师K Norris 博士将近红外光谱用于农产品的快速分析,到1974年瑞典化学家S Wold 和美国华盛顿大学的B R Kowalski 教授创建化学计量学学科(Chemometris ),唤醒现代近红外光谱技术这个沉睡的分析“巨人”,到上世纪80年代末光纤在光谱中的应用,推动在线近红外光谱技术的应用和发展,到本世纪之初微机电系统(MEMS )技术使NIR 仪器越来越小型化,到近些年近红外光谱化学成像(NIR Chemical Imaging )技术的兴起和应用,现代近红外光谱分析技术走过200余年的发展历程,近红外光谱从光谱中的垃圾箱(因其宽且重叠严重的谱带而无法通过传统方法进行分析应用),发展成为当前很多领域不可或缺的一种分析手段[1~7]。

在这200余年尤其是近20年的发展过程中,近红外光谱仪器得到不断改进和完善,针对不同样品类型的测量附件也逐渐完备、化学计量学算法日趋普及,近红外光谱技术在工业(尤其是大型流程工业)应用中的优势逐渐被人们所认识,迅速被应用到实验室快速分析、现场分析以及在线分析中,为企业带来丰厚的效益。

更为重要的是,在一些行业近红外光谱技术成为促进技术进步(例如生产工艺的改革)以及提高科学管理(例如保证产品质量)的重要手段之一,已成为现代优化操作和控制系统中的一个重要组成部分。

国内外已有较多文献对近红外光谱技术(包括仪器、光谱成像、化学计量学算法与软件、应用等)做详尽的综述[8~13],本文主要介绍近5年国内外近红外光谱分析技术的发展及应用现状,并对我国在这一技术方向的研发提出建议。

1 国际NIR 技术和应用现状1.1 技术现状近红外光谱分析技术是由光谱仪、化学计量学软件和校正模型3部分构成的,在线分析系统往往还包括取样与预处理、数据通讯等部分。

褚小立1 袁洪福2Chu Xiaoli 1 Yu Hongfu 2(1.石油化工科学研究院 北京 100083;2.北京化工大学 北京 100029)(1.Research Institute of Petroleum Processing, Beijing, 100083; 2.Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100083)性能稳定可靠的近红外光谱仪是该技术的基础和前提(见图1),这也是近红外光谱技术有别于其他分析技术的一个关键,因为建立近红外分析模型所用的样本为实际样本(如原油、小麦等),基础数据(参考值)则必需采用传统的分析方法测定得到,建立一个相对完善的分析模型往往需要几百甚至上千个有代表性的样本,这通常要花费大量的时间、人力和物力。

因此,对光谱仪器的性能指标要求极为苛刻,如果不能保证仪器的长期稳定性和仪器之间的一致性,所建立的分析模型就不能长期和广泛应用,成为限制该技术应用推广的瓶颈。

图1 近红外光谱技术“金字塔”从上世纪80年代中后期,近红外光谱技术的研究和应用日趋活跃,各仪器厂家也开始批量生产各种不同分光方式(如傅立叶变换型、光栅扫描型、阵列检测器型、AOTF型等)及不同用途的NIR仪器(如通用型仪器、专用/便携仪器和在线过程分析仪器等)。

迄今,近红外光谱仪器的发展已走过50多年的历程,国内外有30余个厂家在生产不同用途的近红外光谱仪,仪器的设计方式、性能和测量方法也都发生很大的变化。

光谱仪的主要技术指标(如信噪比、稳定性、仪器间一致性)得到很大的提高并趋稳定,理论框架和制造技术也已趋成熟。

这些技术指标保证分析模型的通用性,光谱或分析结果不需要任何的数学处理便可在不同仪器间得到一致的结果,避免每台仪器重复建模等繁琐工作,部分实现分析模型的硬拷贝(即实现Model Transport,而非Model Transfer)。

与此同时,近些年的仪器设计正在采用一些最新的光学原理和加工技术(如MEMS),使仪器更趋小型化和专用化。

尽管这类仪器在一些技术指标上(如波长准确性和信噪比等)尚不如市场上的主流产品,但却具有体积小、重量轻、可集成化、可批量制造以及成本低廉等优点,存在着较强的生命力和巨大的潜在应用市场。

化学计量学方法是近红外光谱分析技术必不可少的组成部分,用于光谱信号的处理、定量(多元校正)和定性(模式识别)分析模型的建立。

目前,几乎所有知名近红外光谱供应商大都开发专用的化学计量学光谱分析软件,如FOSS公司的WinISI软件、Thermo公司的TQ Analyst 软件、Bruker的OPUS软件和Buchi公司的NIRCal软件等。

此外,还出现一些通用的化学计量学计算软件,如Camo公司的Unscrambler软件、Eigenvector Research公司的PLS_Toolbox软件、PRS公司的Sirius软件等。

这些软件采用的核心算法和功能大同小异,但每套软件都有各自的特点,以满足不同用户群的需求。

近些年,为建立预测准确性好和稳健性强的近红外分析模型,近些年出现一些新算法和模型建立策略,如基于核函数的非线性校正方法、集成(或共识)的建模策略、多维分辨与校正方法、基于局部样本的建模策略等。

这些新兴化学计量学方法的研究和应用,促进近红外光谱技术的发展,在具体应用过程中需要对这些方法不断进行改进,使其更适合近红外光谱分析的特点,同时也对其他分析手段起到借鉴的作用,最终有些被实践证明行之有效的算法和策略将会逐渐成为商品化数据处理软件中的常用方法。

除仪器硬件和化学计量学软件,国外各大公司都在某些领域(如农业、食品和石化等)积极建立适应范围相对较宽的分析模型,以减少用户建模和模型维护的工作量。

1.2 实际应用情况国外近红外光谱技术在大型流程工业的应用日趋成熟和广泛,但由于涉及企业经济利益(如化工、石化、制药和食品等领域)及商业秘密等原因,很多实际应用都未见正式报道。

例如在石化行业,据统计全球仅汽油调合装置就有几百套安装在线近红外光谱仪,其它主要炼油装置如催化重整和催化裂化也都以在线近红外光谱分析技术为基础实现优化控制操作。

在农产品的现场收购环节,在线、便携式和台式近红外光谱被广泛用于按质论价的分析手段,例如,仅在日本就有550家果品等级分拣企业安装2000多台在线近红外分析仪(见图2),其作用可见一斑。

在制药领域,近红外光谱分析技术正在由可选方法(Alternative method)向一次方法(Primary method)做跨越式转变。

近红外技术的应用为上述行业带来丰厚的经济效益,已成为提高企业科学管理必不可少的一种手段。

图2 基于近红外光谱等技术的水果筛选装置为解决模型维护问题,美国、法国、德国、丹麦、瑞士、加拿大和澳大利亚等官方机构已经组织建立粮食、甘蔗和果品分析的近红外网络,这些网络经国家相关管理部门(网络管理中心)牵头,由研究机构(建模中心)、行业检验机构(标准化学实验室)、仪器厂家和用户组成。

最早的近红外网络是1991年丹麦建立的,含有40台仪器,目前最大的是法国的Agroreso近红外网络,包含1000多台仪器。

实践证明,网络化技术是将近红外优势在实际应用中发挥到最大的一个重要途径。

例如,法国、德国和丹麦等国家的近红外网络已覆盖几乎所有的粮食收购点,较好地解决收购现场粮食快速检测问题,真正实现谷物的优质优价及按质分类储存。

此外,国外还颁布几十项标准方法,包括ASTM(美国材料试验协会标准)、ISO(国际标准化组织)、AACC(美国谷物化学家协会标准);AOAC (美国官方分析化学家协会)、ICC(国际谷物协会标准)、AOCS(美国油类化学家学会)和药典(USP、PASG、CPMP&CVMP、RIVM等),这些标准方法对保障近红外应用的规范化起到重要作用。

近些年,国际近红外光谱技术的应用热点集中在替代能源领域(如燃料乙醇和生物柴油等)、精细化工(如农药合成以及高聚物合成等)、制药等领域的原料品质检测、生产过程控制分析、以及产品质量的快速分析等。

此外,近红外光谱成像技术作为传统近红外光谱分析技术的一种补充,也越来越多地被用于制药和化工等领域。

2 我国NIR技术的研发和应用情况2.1 研发现状从上世纪80年代中期起,我国相关仪器公司在近红外光谱仪的研发方面做过大量的工作,曾研制出滤光片型、傅立叶变换型、光栅扫描型和阵列检测型仪器,并在农业和石化等领域得到不同程度的应用。

但与国外同类先进产品相比,国产近红外光谱仪的性能指标(信噪比、波长准确性和重复性、光谱一致性等)尚存在一定差距,测量附件也不完备,亟待提高。

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