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NIR系列近红外光谱仪(一)

文章出处: 人气:发表时间:2019-04-28 16:38
特色
        900-1700nm 波长范围 ;带制冷的InGaAs线阵探测器 ;1ms获取数据;定制上百种附件
 
应用范围
        糖度分析、湿度分析、纸浆质量监控、酿酒酒精含量分析、土壤氮含量分析、油脂含量分析
 
整体设计
        NIR-512光谱仪集含有衍射光栅的光学平台和16位USB A/D转换器于一身,这种一体化的设计使NIR512具有很小的体积(153 mm x 105 mm x 76 mm),并去掉了连接光谱仪和A/D转换器之间的连接电缆。系统中还包含一个+5V的交直变压器用于驱动高性能的InGaAs线阵探测器。
 
热插拔
   NIR-512通过USB接口和PC连接,支持光谱仪的热插拔。安装OOIBase32光谱仪操作软件到PC并连接NIR-512,软件会自动识别并读取预存在NIR-512光谱仪中的特征参数,这样可以减少配置中出现的错误。这些参数存在系统的内存芯片中,包括了波长校准系数、线性系数和每台光谱仪唯一的序列号。
 
串口选项
        NIR-512也配备连接PCs, PLCs和其他装置的串口以支持RS-232通讯协议。(串口操作需要配备额外的电源)。
 
兼容性
        NIR-512提供的SMA 905连接器,完全兼容海洋光学产品线的各种光学设备和附件,包括光纤、试管支架和探头等。我们推荐LS-1卤素灯配合NIR-512使用。 LS-1作为一种应用广泛的白光光源对在VIS-NIR(360 nm-2 μm)范围内的应用作了优化,它提供很高的色温、极其高效的输出和非常耐用的灯泡。该光源提供高色彩温度,极度高效的输出和耐用灯泡。LS-1附带了一个12V 的直流电源和电线。
 
        NIR256-2.1和NIR256-2.5温度可调NIR光谱仪适于对近红外线区域对灵敏度要求较高的应用,如对可调激光的波长测定和通用NIR光谱的研究。
 
应用范围 
        糖度分析、湿度分析、纸浆质量监控、酿酒酒精含量分析、土壤氮含量分析
 
NIR256-2.1光谱仪:光谱可以达到2.1μm
        NIR256使用一个256元素的InGaAs线阵探测器。NIR256有两种光栅的选择:N1光栅,波长范围为1200-2100 nm;N2光栅,波长范围为900-2100 nm。NR256-2.1可在10毫秒内快速获得数据。
 
NIR256-2.5光谱仪:光谱可以达到2.5μm
        NIR256-2.5扩展光谱仪可获得到2.5 um的光谱。NIR256-2.5使用带温控的InGaAs线阵探测器,可在内部制冷从而获得高信噪比和灵敏性。NR256-2.5可在10ms内快速获得数据。
 
制冷设计
        每一个光电探测器都有附带的温度冷却器。热敏温度计监控探测器的温度,热电装置可以将探测器阵列的温度降到低于环境温度30 ℃,保持探测器阵列的温度稳定在+/-0.1 ℃之间。可以通过软件控制探测器的温度设置。
 
一体化设计
        16-bit A/D转换器集成在光谱仪上,需要5V直流变压器(已包括)供电。当NIR256通过USB接口和PC相连时,可访问光谱仪的EEPROM,其中存放了光谱仪的波长校准系数和其它信息。也可以通过RS-232串口和光谱仪相连。
 
近红外光谱(NIR)分析技术
        现代近红外光谱(NIR)分析技术是近年来分析化学领域迅猛发展的高新分析技术,越来越引起国内外分析专家的注目,在分析化学领域被誉为分析“巨人”,它的出现可以说带来了又一次分析技术的革命。
 
        近红外区域是人们最早发现的非可见光区域。但由于物质在该谱区的倍频和合频吸收信号弱,谱带重叠,解析复杂,受当时的技术水平限制,近红外光谱“沉睡” 了近一个半世纪。直到20世纪60年代,随着商品化仪器的出现及Norris等人所做的大量工作,提出物质的含量与近红外区内多个不同的波长点吸收峰呈线性关系的理论,并利用NIR漫反射技术测定了农产品中的水分、蛋白、脂肪等成分,才使得近红外光谱技术曾经在农副产品分析中得到广泛应用。到60年代中后期,随着各种新的分析技术的出现,加之经典近红外光谱分析技术暴露出的灵敏度低、抗干扰性差的弱点,使人们淡漠了该技术在分析测试中的应用,此后,近红外光谱进入了一个沉默的时期。70年代产生的化学计量学(Chemometrics)学科的重要组成部分——多元校正技术在光谱分析中的成功应用,促进了近红外光谱技术的推广。到80年代后期,随着计算机技术的迅速发展,带动了分析仪器的数字化和化学计量学的发展,通过化学计量学方法在解决光谱信息提取和背景干扰方面取得的良好效果,加之近红外光谱在测样技术上所独有的特点,使人们重新认识了近红外光谱的价值,近红外光谱在各领域中的应用研究陆续展开。进入90年代,近红外光谱在工业领域中的应用全面展开,有关近红外光谱的研究及应用文献几乎呈指数增长,成为发展最快、最引人注目的一门独立的分析技术。由于近红外光在常规光纤中具有良好的传输特性,使近红外光谱在在线分析领域也得到了很好的应用,并取得良好的社会效益和经济效益,从此近红外光谱技术进入一个快速发展的新时期。
 
近红外光谱分析原理 
        近红外光(Near Infrared,NIR)是介于可见光(VIS)和中红外光(MIR)之间的电磁波,按ASTM(美国试验和材料检测协会)定义是指波长在780~2526nm范围内的电磁波,习惯上又将近红外区划分为近红外短波(780~1100nm)和近红外长波(1100~2526nm)两个区域。
         
        近红外光谱属于分子振动光谱的倍频和主频吸收光谱,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,具有较强的穿透能力。近红外光主要是对含氢基团X-H(X=C、N、O)振动的倍频和合频吸收,其中包含了大多数类型有机化合物的组成和分子结构的信息。由于不同的有机物含有不同的基团,不同的基团有不同的能级,不同的基团和同一基团在不同物理化学环境中对近红外光的吸收波长都有明显差别,且吸收系数小,发热少,因此近红外光谱可作为获取信息的一种有效的载体。近红外光照射时,频率相同的光线和基团将发生共振现象,光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子;而近红外光的频率和样品的振动频率不相同,该频率的红外光就不会被吸收。因此,选用连续改变频率的近红外光照射某样品时,由于试样对不同频率近红外光的选择性吸收,通过试样后的近红外光线在某些波长范围内会变弱,透射出来的红外光线就携带有机物组分和结构的信息。通过检测器分析透射或反射光线的光密度,就可以确定该组分的含量。
       
        近红外光谱分析技术包括定性分析和定量分析,定性分析的目的是确定物质的组成与结构,而定量分析则是为了确定物质中某些组分的含量或是物质的品质属性的值。与常用的化学分析方法不同,近红外光谱分析法是一种间接分析技术,是用统计的方法在样品待测属性值与近红外光谱数据之间建立一个关联模型(或称校正模型,Calibration Model)。因此在对未知样品进行分析之前需要搜集一批用于建立关联模型的训练样品(或称校正样品,Calibration Samples),获得用近红外光谱仪器测得的样品光谱数据和用化学分析方法(或称参考方法,Reference method)测得的真实数据。
         
        其工作原理是,如果样品的组成相同,则其光谱也相同,反之亦然。如果我们建立了光谱与待测参数之间的对应关系(称为分析模型),那么,只要测得样品的光谱,通过光谱和上述对应关系,就能很快得到所需要的质量参数数据。

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