【《近红外光谱技术的原理及应用概述》2600字】

[19]如表2-1所示。表2-1C-H、O-H、C=O键在有机化合物中的谱带近似位置－C-HO-HC=O合频/nm230023002615.3-3548.6一倍频/nm1690-17551499.9-20001760.6-2473.3二倍频/nm1127-11701009.7-1533.31333.3-1935.6三倍频/nm934764.7-1200785大米中的组成成分主要是蛋白质和淀粉，它们中本身就含有丰富的含氢基团，这些基团的合频区对应着光谱波段的不同区域，由于不同产地的大米其内部包含的各种含氢基团的数量不同，数量不同吸收的光谱能量也不同，所以最终体现在近红外光谱上的谱图也不同，这也就为利用近红外光谱判断不同产地的大米提供了理论依据。近红外光谱技术应用傅里叶变换近红外光谱仪（FourierTransformInfraredSpectrum，简称FTIR）是一种高效的光谱仪器，它具有抗干扰能力强、测量速度快、分辨率高等优点，它内部的核心元器件是一个迈克尔逊干涉仪，当光源发生的光经过迈克尔逊干涉仪后产生干涉光，干涉光进入样本容器中，被样本自身的含氢基团进行选择性吸收，散射出来的干涉光被仪器检测反馈进入计算机中，计算机通过对反馈信号进行傅里叶变换，得到被侧样本的频谱图像。傅里叶型近红外光谱仪器主要靠迈克尔逊干涉仪产生干涉光，进而与被测样本发生作用生成近红外光谱。但是，早期的傅里叶变换近红外光谱仪受环境影响较大，过大的振动都会引起仪器光谱的误差，不过随着近年来近红外光谱仪制造技术的发展，人们通过对干涉仪内部的迈克尔逊干涉仪进行改进，消除了仪器受硬件干扰严重的问题，使仪器稳定性变得更强。图2-2傅里叶近红外光谱仪中Michel-son干涉仪示意图傅里叶型近红外光谱仪器中根据采集方法又分为：透射法、衰减全反射法以及漫反射法。这三种采集方法又需要与仪器单独配合各自相应的附件。透射法需要的附件种类较多，例如压片机、烤灯、天平以及专业的研磨设备，采集的过程也十分复杂：首先需要将样本研磨成粉状物，并根据一定比例混合溴化钾晶体后再次研磨，最终通过压片机压制成片。需要注意的是处理过程需要在一个相对干燥的环境中进行，这是因为溴化钾晶体吸水能力较强，因此操作的过程需要一直有有红外灯烘干。透射法虽然检测精度相对较好且观测结果直观明显，但使用的仪器以及操作过程复杂，容易受环境干扰，通常只适合权威机构进行使用。衰减全反射法需要的仪器附件为衰减全反射附件，该附件通常是封装好的现成设备，因此采集的过程中只需要进行压片观察即可。所以，采用衰减全反射法的方法就是操作便捷，同时对周围环境要求不高；但是这样的方法缺点就是采集附件装备精贵，若是光路中的光轴没有对准就会没有信号，同时封装好的附件会对信号能量有减弱作用，这就加剧数据检测信号弱的缺点。漫反射法需要漫反射附件，附件主要有分向镜、球面镜、样品仓以及平面镜这几部分。采集的时候入射光通过平面镜反射到球面镜，球面镜将光汇集到样品杯与杯内样本相互漫反射作用后，散射出来正好与进来时候的光路相反，最后光被球面镜反射到分向镜，最终到达出射口，并将信号反馈给电脑。与衰减全反射法相同的是，它们两者均是直接测量型的方法，操作简便，不易受外界干扰；缺点是采集速度慢，附件较精贵。综合上述，根据本文所要求的实验环境和处理结果要求下，我们选用傅里叶型近红外光谱作为主要采集仪器，具体使用的傅里叶型红外光谱仪是能谱科技制造的iCAN-9仪器，使用的采集方法为漫反射法，需要的漫反射采集附件是由PIKE科技制造的PN04411-60XX型器件，该设备也是精贵附件，内部有镀金反射镜，清洁时注意不要磨损，最好使用干燥空气将其吹净，同时样本前处理使用的研磨器是HERO品牌的E4型磨豆机。本次研究使用的仪器及流程示意图如下图2-3所示，主要包括：近红外光源、迈克尔逊干涉仪（可消除动镜影响）、探测器等。图2-3漫反射型傅里叶近红外光谱仪装置结构及工作流程示意图测量后的数据结果输出至电脑上，电脑上的光谱曲线X轴是波长，Y轴是透过率。正如前文主要研究内容中提到的一样，