對(duì)于近紅外光譜分析技術(shù)（NIRS），無(wú)論您是新人，還是經(jīng)驗(yàn)豐富的使用人員或者僅僅感到好奇，瑞士萬(wàn)通都會(huì)幫助您去了解和使用儀器，使近紅外達(dá)到非常好的使用效果。

在這個(gè)過程中，我們會(huì)解答幾個(gè)關(guān)于實(shí)驗(yàn)室近紅外光譜儀器，及分析產(chǎn)品過程的常用問題。

本文的其余部分會(huì)介紹以下主題：

1. 紅外光譜和近紅外光譜的區(qū)別
2. 近紅外光譜是一種【間接分析技術(shù)】，是什么意思
3. 什么是預(yù)測(cè)模型，需要多久創(chuàng)建/更新一次?
4. 創(chuàng)建一個(gè)預(yù)測(cè)模型，需要多少樣品
5. 近紅外在管制和非管制行業(yè)的使用有哪些規(guī)范?
6. 在生產(chǎn)過程中，近紅外光譜技術(shù)如何應(yīng)用
7. 如何通過近紅外分析來優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量?

? 紅外光譜和近紅外光譜的區(qū)別

近紅外范圍內(nèi)光的能量高于紅外光（圖1），它會(huì)影響與樣品中分子的相互作用。

圖1：電磁頻譜

這種能量差異有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)，選擇哪種分析技術(shù)很大部分取決于它的應(yīng)用。在大多數(shù)有機(jī)材料中，近紅外光譜吸收的能量要少于紅外光譜，從而擴(kuò)大了產(chǎn)生的波段，使得在沒有數(shù)學(xué)處理的情況下很難將它們區(qū)分特定的官能團(tuán)。

但是，因?yàn)椴恍枰獙悠窋偙』蚴褂肁TR（衰減總反射），因此近紅外技術(shù)不需要制備樣品就可以進(jìn)行分析。此外，近紅外光譜可以量化樣品中的水分含量如想要詳細(xì)了解如何在實(shí)驗(yàn)室中用更低的運(yùn)營(yíng)成本使用近紅外光譜儀得到更快的質(zhì)量控制？請(qǐng)下載我們的免費(fèi)資料：提高QC實(shí)驗(yàn)室效率；使用近紅外光譜如何降低高達(dá)90%的成本。

我們可以控制光線在液體樣品中經(jīng)過的光程來獲得有效的NIR信號(hào)，這在工業(yè)過程環(huán)境中特別有用。說到這種工藝應(yīng)用，通過近紅外光譜，可以使用長(zhǎng)光纖電纜將分析儀連接到測(cè)量探頭，因?yàn)楣饫w對(duì)近紅外光的吸收率低，可以加大光纖的長(zhǎng)度進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)量（圖 2）

圖2：說明近紅外光譜儀過程分析儀使用低散射光纖電纜進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)量的可能性。許多采樣選項(xiàng)可用于*自動(dòng)化的分析，使用戶能夠收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以便立即進(jìn)行流程調(diào)整

?  近紅外光譜是一種【間接分析技術(shù)】，是什么意思？

為了在近紅外光譜中建立預(yù)測(cè)模型，可將近紅外光譜與感興趣的參數(shù)相關(guān)聯(lián)，例如，樣品中的水分含量。這些模型在日常質(zhì)量控制中可以用于分析樣品。為了建立預(yù)測(cè)模型，可以將原始參考方法的值與近紅外光譜相關(guān)聯(lián)(圖3)。因?yàn)榻t外光譜的結(jié)果取決于預(yù)測(cè)模型開發(fā)過程中這些參考值，因此近紅外光譜被認(rèn)為是一種間接分析技術(shù)。

圖3：近紅外光譜法和實(shí)驗(yàn)室方法測(cè)量相同樣品中水分含量對(duì)比圖

欲了解更多關(guān)于卡爾費(fèi)休滴定和近紅外光譜協(xié)同工作的信息，請(qǐng)下載我們的手冊(cè):水含量分析-卡爾費(fèi)休滴定和近紅外光譜的協(xié)同工作。

?  什么是預(yù)測(cè)模型，需要多久創(chuàng)建/更新一次?

預(yù)測(cè)模型可以通過樣品的近紅外光譜，來確定關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)的值，舉幾個(gè)例子：如含水量、密度或總酸值。通過將樣品近紅外光譜與參考方法的參考值相結(jié)合來建立預(yù)測(cè)模型，例如卡爾·費(fèi)休滴定法中的水含量(圖3)。

通常預(yù)測(cè)模型只創(chuàng)建一次，它是由足夠有代表性的光譜和參考化學(xué)值組成的，只有在樣品開始變化時(shí)（例如在生產(chǎn)工藝設(shè)備或參數(shù)、原材料供應(yīng)商等發(fā)生變化后）才需要更新。

?  創(chuàng)建一個(gè)預(yù)測(cè)模型，需要多少樣品

一個(gè)好的預(yù)測(cè)模型所需的樣本數(shù)量取決于樣本的復(fù)雜性和關(guān)鍵參數(shù)的分子吸收率對(duì)于一個(gè)“簡(jiǎn)單”的模型，例如，鹵化溶劑以其水濃度作為測(cè)量參數(shù)，包含10-20個(gè)光譜的樣品，涵蓋全部濃度范圍可能就足夠了。對(duì)于更復(fù)雜的應(yīng)用，我們建議使用至少40-60個(gè)光譜樣品，以建立可靠的預(yù)測(cè)模型。

? 近紅外光譜在管制和非管制行業(yè)的使用有哪些規(guī)范?

在經(jīng)過驗(yàn)證的環(huán)境中如何使用近紅外光譜系統(tǒng)，相關(guān)的規(guī)范包括USP <856> 和 USP<1856>。ASTM E1655介紹了非管制環(huán)境中，如何創(chuàng)建近紅外光譜系統(tǒng)的預(yù)測(cè)模型和基本要求的一般規(guī)范。方法驗(yàn)證和儀器驗(yàn)證分別由ASTM D6122和ASTM D6299指導(dǎo)。

圖4：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)成功開發(fā)定量方法的不同步驟

對(duì)于特定的測(cè)量，如燃料中的RON和MON分析，應(yīng)遵循ASTM D2699和ASTMD2700等標(biāo)準(zhǔn)。

更多信息請(qǐng)下載我們的免費(fèi)應(yīng)用說明:汽油質(zhì)量控制-用近紅外光譜法快速測(cè)定RON，MON，AKI，芳香烴含量和密度。

? 在生產(chǎn)過程中，近紅外光譜技術(shù)如何應(yīng)用？

生產(chǎn)過程中的化學(xué)分析并不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的任務(wù)。樣品的黏度和易燃性等化學(xué)和物理特性會(huì)干擾分析測(cè)量。有些工業(yè)過程是相當(dāng)微妙的——即使是工藝參數(shù)很細(xì)微的變化也會(huì)導(dǎo)致終產(chǎn)品性能發(fā)生顯著變化。因此，連續(xù)測(cè)量的特性，并通過快速反饋調(diào)整工藝參數(shù)，以確保產(chǎn)品的一致性和高質(zhì)量是至關(guān)重要的。

圖5：在生產(chǎn)車間的流化床干燥器中，使用近紅外光譜分析的例子。

近紅外光譜系統(tǒng)中光纖探頭的使用為過程控制開辟了新的視角。合適的紅外線探頭通過光纖連接到光譜儀，無(wú)需人工干擾過程即可直接在線和內(nèi)聯(lián)監(jiān)測(cè)。目前，有多種近紅外光學(xué)探頭可供選擇，從雙投射探頭、浸入式探頭到反射和投射探頭，適用于接觸和非接觸測(cè)量。這種多樣性使得近紅外光譜可以應(yīng)用于幾乎任何種類的樣品，包括熔體、溶液、乳劑和固體粉末。

使用近紅外光譜過程分析儀時(shí)選擇合適的探針或樣品接口是成功實(shí)現(xiàn)內(nèi)聯(lián)或在線過程監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵。根據(jù)樣品是處于液體、固體還是氣態(tài)，使用透反射或傳輸探頭測(cè)量樣品，并使用特定的配件將探頭連接到反應(yīng)器、容器或管道。瑞士萬(wàn)通有超過45年的經(jīng)驗(yàn)，可以為您的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)非常好解決方案。

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?  如何通過近紅外分析來優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量?

定期控制關(guān)鍵工藝參數(shù)對(duì)于符合特定產(chǎn)品和工藝規(guī)范至關(guān)重要，并可在任何行業(yè)實(shí)非常好產(chǎn)品質(zhì)量和一致性。NIRS分析儀可以每30秒提供一次數(shù)據(jù)，近乎實(shí)時(shí)地監(jiān)控生產(chǎn)過程。

使用近紅外光譜(NIRS)分析儀不僅適合24小時(shí)/7天的生產(chǎn)過程監(jiān)控，而且對(duì)原材料和試劑的質(zhì)量檢測(cè)也非常有益。通過向工業(yè)控制系統(tǒng)(例如，DCS或PLC)提供«實(shí)時(shí)»數(shù)據(jù)，任何過程都可以基于NIRS數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。因此，停機(jī)時(shí)間減少，避免意外情況，并保護(hù)昂貴的公司資產(chǎn)。

圖6：NIRS XDS過程分析儀，顯示多路復(fù)用選項(xiàng)，多達(dá)9個(gè)測(cè)量通道。這里，連接了微束(黃色)和單光纖(藍(lán)色)光纜，配置了反射探頭和透射光纖探頭。

此外，Metrohm過程分析中近紅外光譜儀有一個(gè)內(nèi)置化學(xué)計(jì)量軟件包，即使產(chǎn)品仍在生產(chǎn)中，也允許對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行鑒定。然后生成一個(gè)可以直接由QC經(jīng)理使用的報(bào)告。因此，提高了產(chǎn)品質(zhì)量的一致性，從而帶來潛在的額外收入。