張壯 王瑞瑞

中檢集團(tuán)公信安全科技有限公司 山東 棗莊 277100

引言

紅外光譜技術(shù)是通過(guò)分子間的振動(dòng)來(lái)識(shí)別分子結(jié)構(gòu)的方法。當(dāng)一束具有連續(xù)波長(zhǎng)的紅外光對(duì)物質(zhì)進(jìn)行連續(xù)照射時(shí)，特定頻率的紅外光將被吸收，發(fā)生振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷。由于材料不同，各個(gè)分子間的作用力以及官能團(tuán)所具有的特征吸收峰都不一致，通過(guò)紅外光的照射，形成特定的吸收峰峰位與強(qiáng)度，確定了在紅外光譜中所存在的位置。

1 近紅外光譜技術(shù)發(fā)展歷程

最早使用近紅外光譜技術(shù)開(kāi)始于1939年，在隨后的二十年內(nèi)，由于基礎(chǔ)儀器缺乏，應(yīng)用的范圍非常有限，直到二十世紀(jì)六十年代，美國(guó)研究人員提出NIR分析技術(shù)，也就是通過(guò)近紅外區(qū)內(nèi)的波長(zhǎng)和物質(zhì)含量之間吸收存在相應(yīng)的關(guān)系，利用該技術(shù)對(duì)農(nóng)副產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)、脂肪、水分等進(jìn)行測(cè)定，成為實(shí)際意義上的應(yīng)用這種技術(shù)。從二十世紀(jì)八十年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷提升，極大地促進(jìn)了數(shù)字化分析儀器的程度，很好的發(fā)展了化學(xué)計(jì)量科學(xué)，再加上這種測(cè)量技術(shù)對(duì)相應(yīng)的樣品不造成損傷的優(yōu)越性，讓其廣泛地應(yīng)用于多個(gè)方面，尤其是二十世紀(jì)的最后十年，由于在光纖中近紅外線的傳輸特性非常顯著，因此在各個(gè)領(lǐng)域之中在線分析成功應(yīng)用[1]。

2 近紅外光譜技術(shù)在化學(xué)分析方面的應(yīng)用

2.1 在糧食作物中的檢測(cè)應(yīng)用

隨著近紅外光譜技術(shù)的發(fā)展，其逐漸應(yīng)用于糧食作物的檢測(cè)中，并發(fā)揮了重要作用。如小麥、大麥、玉米和花生等常見(jiàn)物種，都能利用近紅外光譜技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，相關(guān)人員可通過(guò)該技術(shù)對(duì)小麥粉顆粒分布情況進(jìn)行分析，通過(guò)模型與散射校正等，可快速檢測(cè)氨基酸含量。如在檢測(cè)花生時(shí)，可通過(guò)抽樣檢測(cè)構(gòu)建檢測(cè)模型，促使花生油檢測(cè)結(jié)果達(dá)到98%的精確度。在當(dāng)前，最能影響消費(fèi)者購(gòu)買體驗(yàn)的，就是商家在食品中摻假，食品摻假行為不僅會(huì)對(duì)正常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)造成影響，還會(huì)降低商家的誠(chéng)信度，因此食品摻假檢測(cè)是必須要重視的問(wèn)題。通過(guò)近紅外光譜分析技術(shù)，對(duì)食物成分進(jìn)行快速檢測(cè)，分析其是否具有摻假成分。如在檢測(cè)火腿腸摻假中，研究人員可利用最小二乘法建模，收集豬肉光譜，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)火腿摻假程度的快捷檢測(cè)。

2.2 在藥物分析方面近紅外光譜分析技術(shù)的應(yīng)用

事實(shí)上早在二十世紀(jì)六十年代后半葉在分析藥物過(guò)程中就開(kāi)始使用近紅外光譜技術(shù)，當(dāng)時(shí)一般通過(guò)萃取液的形式測(cè)定藥物的成分。目前，在生產(chǎn)藥物全過(guò)程中近紅外光譜技術(shù)已經(jīng)全過(guò)程應(yīng)用。在醫(yī)藥分析時(shí)應(yīng)用近紅外光譜技術(shù)主要有以下幾個(gè)方面：分析藥物中的活性成分，比如分析咖啡因等含量。使用這種技術(shù)分析藥物活性成分也有一定的不足，主要是分析過(guò)程需要有一定的最低含量要求，一般情況下測(cè)量最低限度為0.11%。通過(guò)這種分析技術(shù)的應(yīng)用，提升了藥物分析的質(zhì)量和效果，讓這種技術(shù)不再僅僅在實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用，而是廣泛的參與到生產(chǎn)實(shí)踐之中。對(duì)成品藥物質(zhì)量檢驗(yàn)來(lái)講，成品藥物的無(wú)損形態(tài)計(jì)量分析，對(duì)檢驗(yàn)成品藥物的質(zhì)量非常的重要，由于具有非常容易實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)場(chǎng)分析技術(shù)，從而盡可能降低不合格藥物的批次和數(shù)量。

2.3 在航空煤油方面近紅外光譜分析技術(shù)的應(yīng)用

近紅外光譜主要是有機(jī)物分子中X-H（X為C、O、N、S等）基團(tuán)的紅外基頻的倍頻及合頻吸收。從理論上講，樣品的物理性質(zhì)和組成有關(guān)。只要組成的變化在光譜上有反映，這些物理性質(zhì)即可通過(guò)近紅外技術(shù)來(lái)測(cè)定。采用傅里葉變換近紅外光譜儀，通過(guò)收集大量航煤樣品和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采集合適的光譜，建立分析校正模型，優(yōu)化了模型的光譜范圍和預(yù)處理方法，使模型精度達(dá)到最佳。模型精度均滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法的重復(fù)性和再現(xiàn)性要求，滿足化驗(yàn)和生產(chǎn)需求，所以，利用近紅外光譜技術(shù)測(cè)定航空煤油的冰點(diǎn)、密度、閃點(diǎn)、初餾點(diǎn)、終餾點(diǎn)等性質(zhì)，操作簡(jiǎn)單快速，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，降低了分析頻次，減少了分析耗材和設(shè)備損耗，降低了人工分析成本，是一項(xiàng)可行、有效和值得推廣的分析技術(shù)[2]。

3 對(duì)紅外光譜技術(shù)展開(kāi)未來(lái)期望

時(shí)代不斷變遷，近些年我國(guó)科技不斷發(fā)展，紅外光譜技術(shù)也不斷得到改善提高。紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用廣泛，在很大程度上幫助了許多企業(yè)節(jié)約時(shí)間節(jié)約成本，為企業(yè)帶來(lái)了更大的經(jīng)濟(jì)效益。其中在紅外光譜技術(shù)涉及的行業(yè)中，紅外光譜技術(shù)對(duì)環(huán)境科學(xué)幫助極大，紅外光譜技術(shù)能夠幫助檢測(cè)環(huán)境污染狀況，分析出污染物的化學(xué)物質(zhì)構(gòu)成。而且整個(gè)檢測(cè)過(guò)程容易操作，時(shí)間短，在一定程度上幫助了環(huán)境部門節(jié)約了人力物力、時(shí)間等。紅外光譜的檢測(cè)技術(shù)和其他技術(shù)相比，還存在一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)，其他檢測(cè)技術(shù)在監(jiān)測(cè)環(huán)境的過(guò)程中可能會(huì)給環(huán)境帶來(lái)一些傷害，但是紅外光譜技術(shù)不會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)任何傷害，也不會(huì)污染環(huán)境。特別是隨著近些年科技的發(fā)展，紅外光譜技術(shù)也不斷得到完善，他的檢測(cè)精確度越來(lái)越高，檢測(cè)時(shí)間也越來(lái)越快，這使得很多行業(yè)都開(kāi)始應(yīng)用紅外光譜技術(shù)。所以我認(rèn)為紅外光譜技術(shù)在未來(lái)一定會(huì)發(fā)展得更好，應(yīng)用的更加廣泛，讓我們一起期待那一天的到來(lái)[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)詳細(xì)介紹紅外光譜技術(shù)手段，其能夠在各種材料的識(shí)別、改性機(jī)理以及老化行為研究等方面進(jìn)行應(yīng)用研究，利用測(cè)試方法的差異，對(duì)于不同種類的材料與改性劑進(jìn)行細(xì)致討論。再?gòu)姆肿訉W(xué)角度，利用各種基團(tuán)指數(shù)的增減，能夠確定其微觀形態(tài)，進(jìn)而分析得到新的研究方向，對(duì)于材料提供了良好的分析手段，在材料的機(jī)理研究、施工保障等方面提供了新的思路。