小中大【转载】什么是近红外？
什么是近红外？
近红外（Near Infrared 简称NIR）是一种电磁波，按ASTM（美国实验和材料协会）定义是指波长在780nm~2526nm范围内的电磁波。(1nm=1╳10-9m; 1um=1╳10-6m)
近红外是红外光的一部分，红外光包括：近红外、中红外和远红外
IR = NIR + MIR(2.5~15um) + FIR(15~200um) （波长范围：0.78~200um）
近红外介于可见光（400~780nm）和中红外之间，是人们发现最早的非可见光区域，近红外谱区最初于1800年被Tomas Herschel发现，距今已有200多年的历史。
近红外在20世纪的发展状况：
20世纪初，人们采用摄谱的方法首次获得了有机化合物的近红外光谱，并对有关基团的近红外光谱特征进行了解释，预示着近红外光谱有可能作为分析技术的一种手段得到应用。
50年代以前，近红外光谱的研究只限于为数不多的几个实验室中，且没有得到实际的应用。
50年代中后期，随着简易近红外光谱仪器的出现及Norris等人在近红外光谱应用的一个小高潮，近红外在测定农副产品的品质方面得到广泛应用。由于这些都基于传统的光谱定量方法，测量结果往往产生较大的误差。近红外光谱吸收较中红外光谱弱，谱带重叠多，受当时技术条件的限制，近红外光谱分析技术应用不多。
60年代中后期，随着中红外光谱技术的发展及其在化合物结构表征中所起的巨大作用，使人们淡漠了近红外光谱在分析测试中的应用。在此后的约20年的时间里，除了农副产品领域的传统应用之外，近红外光谱技术几乎处于徘徊不前的状态，以至于被人们称为光谱技术中的沉睡者。
80年代后期，近红外光谱才真正为人们所注意，这在很大程度上应归功于化学计量学方法的应用，再加上过去中红外光谱技术积累的经验，使近红外光谱分析技术迅速得到推广，成为一门独立的分析技术，有关近红外光谱的研究和应用文献几乎呈指数增长。尤其是近十年来，近红外在仪器、软件和应用上获得高度发展，以高效、快速的特点异军突出，倍受人们关注。在我国NIRS及其研究工作起步比较晚一些,中国农业大学是最早开始此项技术研究的单位,从1978年开始注视着该技术在农业中的应用发展,并於1983年开始开展近红外漫反射光谱对农产品分析的研究工作。采用化学计量学方法为基础，研究了相应的NIR数据分析处理模型。目前，国外工业发达国家的NIRS在农业、石化、制药、烟草、聚合物等领域应用相当普及。
现代近红外光谱分析是将光谱测量技术、计算机技术、化学计量学技术与基础测试技术的有机结合。是将近红外光谱所反映的样品基团、组成或物态信息与用标准或认可的参比方法测得的组成或性质数据采用化学计量学技术建立校正模型，然后通过对未知样品光谱的测定和建立的校正模型来快速预测其组成或性质的一种分析方法。 近红外光谱仪器的分类
(1)从样品光谱信息的获得来分，有简单的在一个或几个波长下测定的专用型滤光片型仪器和在近红外波长范围内测定全谱信息的研究型仪器两类。
(2)仪器使用的分光器件类型来分，有滤光片型、光栅型、傅立叶变换型和声光调制滤光器四类。
(3)从仪器使用的检测器对分析光的响应来分，有单通道和多通道两类。
(4)从仪器使用的光源来分，有卤钨光源（能发出宽谱带）和发光二极管（产生窄谱带）组合光源两类。
红外光谱仪分光技术的发展史： 在过去的50多年里，近红外光谱仪经历了如下几个发展阶段：
★ 第一台近红外光谱仪的分光系统（50年代后期）是滤光片分光系统，测量样品必须预先干燥，使其水分含量小于15%，然后样品经磨碎，使其粒径小于1毫米，并装样品池。此类仪器只能在单一或少数几个波长下测定（非连续波长），灵活性差，而且波长稳定性、重现性差，如样品的基体发生变化，往往会引起较大的测量误差！“滤光片”被称为第一代分光技术。
★ 70年代中期至80年代，光栅扫描分光系统开始应用，但存在以下不足：
扫描速度慢、波长重现性差，内部移动部件多。此类仪器最大的弱点是光栅
或反光镜的机械轴长时间连续使用容易磨损，影响波长的精度和重现性，不
适合作为过程分析仪器使用。“光栅”被称为第二代分光技术。
★ 80年代中后期至90年代中前期，应用“傅立叶变换”分光系统，但是由于干涉计中动镜的存在，仪器的在线可靠性受到限制，特别是对仪器的使用和 放置环境有严格要求，比如室温、湿度、杂散光、震动等。“傅立叶变换”被 称为第三代分光技术。
★ 90年代中期，开始有了应用二极管阵列技术的近红外光谱仪，这种近红外光谱仪采用固定光栅扫描方式，仪器的波长范围和分辨率有限，波长通常不超过1750nm。由于该波段检测到的主要是样品的三级和四级倍频，样品的摩尔吸收系数较低，因而需要的光程往往较长。“二极管阵列”被称为第四代分光技术。
★ 90年代末，来自航天技术的“声光可调滤光器”（缩写为AOTF）技术的问世，被认为是“90年代近红外光谱仪最突出的进展”， AOTF是利用超声波与特定的晶体作用而产生分光的光电器件，与通常的单色器相比，采用声光调制即通过超声射频的变化实现光谱扫描，光学系统无移动性部件，波长切换快、重现性好，程序化的波长控制使得这种仪器的应用具有更大的灵活性，尤其是外部防尘和内置的温、湿度集成控制装置，大大提高了仪器的环境适应性，加之全固态集成设计产生优异的避震性能，使其近年来在工业在线和现场（室外）分析中得到越来越广泛的应用。
近红外光谱分析原理 地球上的生物依赖于电磁波（EMS）得以有其功能和表现。其中400~700 nm的可见光就包含了生命的初步信息。位于可见光和微波之间的光谱为红外光谱，波长为0.75~100µm，其中0.75~2.5µm为近红外，2.5~50µm为中红外，50~100µm为远红外[4]。近红外分为短近红外波段（SW-NIR，700~1100 nm）和长近红外波段（LW-NIR，1100~2500nm）。有机物以及部分无机物分子中化学键结合的各种基团（如C=C，N=C，O=C，O=H，N=H）的运动（伸缩、振动、弯曲等）都有它固定的振动频率。当分子受到红外线照射时，被激发产生共振，同时光的能量一部分被吸收，测量其吸收光，可以得到极为复杂的图谱，这种图谱表示被测物质的特征。不同物质在近红外区域有丰富的吸收光谱，每种成分都有特定的吸收特征，这就为近红外光谱定量分析提供了基础。Herschel在1800年发现NIR光谱区，但由于NIR区的倍频和合频吸收弱、谱带复杂和重叠多，信息无法有效的分离和解析，限制了其应用。随着光学、电子技术、计算机技术和化学计量学的发展，多元信息处理的理论与技术得到了发展，可以解决NIR谱区吸收弱和重叠的困难。现代NIR分析技术使NIR谱区信息量接近中红外谱区，而其分析简单，样品不需作任何化学处理。
近红外光照射到被测样品后，从样品表面反射出来的光被检测器吸收，此为近红外反射光谱分析法（NIR）。它要求样品的粉碎程度一致，从而保证样品表面光滑一致。另一类为近红外穿过样品后，再被接受检测到，即为近红外投射光谱分析法（NIT）。该法优点是很少或不用制备样品，因此重复性较高，但灵敏度低
