近(jin)紅外光譜分析的(de)常(chang)見(jian)問題

對於(yu)近(jin)紅外光譜分析技(ji)術(shu)（NIRS），無(wu)論(lun)您是(shi)新人，還是(shi)經(jing)驗豐(feng)富(fu)的使用人員或(huo)者(zhe)僅(jin)僅感(gan)到(dao)好(hao)奇(qi)，瑞士(shi)萬通(tong)都(dou)會(hui)幫助您去(qu)了(le)解(jie)和(he)使用儀(yi)器，使近(jin)紅外達到(dao)非常(chang)好(hao)的(de)使用效果(guo)。

在這(zhe)個過(guo)程(cheng)中，我(wo)們會(hui)解答幾(ji)個(ge)關(guan)於(yu)實(shi)驗室近(jin)紅外光譜儀(yi)器，及(ji)分析產(chan)品(pin)過(guo)程(cheng)的常(chang)用問(wen)題。

本(ben)文的(de)其(qi)余(yu)部分會(hui)介(jie)紹(shao)以(yi)下主題(ti)：

1. 紅外光譜和(he)近(jin)紅外光譜的(de)區(qu)別(bie)
2. 近(jin)紅外光譜是(shi)壹(yi)種(zhong)【間接(jie)分析技(ji)術(shu)】，是(shi)什麽意(yi)思(si)
3. 什麽是(shi)預測(ce)模型(xing)，需(xu)要(yao)多(duo)久創建(jian)/更(geng)新壹(yi)次?
4. 創建(jian)壹(yi)個預測(ce)模型(xing)，需(xu)要(yao)多(duo)少樣(yang)品(pin)
5. 近(jin)紅外在管(guan)制和(he)非(fei)管(guan)制(zhi)行業(ye)的(de)使用有哪些(xie)規範?
6. 在生產(chan)過(guo)程(cheng)中，近(jin)紅外光譜技(ji)術(shu)如(ru)何應用
7. 如(ru)何通(tong)過(guo)近(jin)紅外分析來優(you)化產(chan)品(pin)質量(liang)?

► 紅外光譜和(he)近(jin)紅外光譜的(de)區(qu)別(bie)

近(jin)紅外範圍(wei)內光的能(neng)量(liang)高(gao)於(yu)紅外光（圖(tu)1），它(ta)會(hui)影響與樣(yang)品(pin)中分子的(de)相互作用。

圖(tu)1：電(dian)磁頻(pin)譜

這種(zhong)能(neng)量(liang)差(cha)異有(you)優(you)點也有缺(que)點，選擇(ze)哪(na)種(zhong)分析技(ji)術(shu)很(hen)大部分取決(jue)於(yu)它(ta)的(de)應用。在大多(duo)數有機(ji)材(cai)料中，近(jin)紅外光譜吸(xi)收的(de)能(neng)量(liang)要(yao)少於紅外光譜，從(cong)而(er)擴(kuo)大了(le)產(chan)生的波段，使得在沒有(you)數學(xue)處理(li)的情況下很難(nan)將(jiang)它們區(qu)分特(te)定(ding)的(de)官能(neng)團。

但是(shi)，因(yin)為(wei)不需(xu)要(yao)將(jiang)樣(yang)品(pin)攤(tan)薄(bo)或(huo)使用ATR（衰(shuai)減總反(fan)射），因(yin)此(ci)近(jin)紅外技(ji)術(shu)不需(xu)要(yao)制備樣(yang)品(pin)就(jiu)可(ke)以(yi)進行(xing)分析。此(ci)外，近(jin)紅外光譜可(ke)以(yi)量(liang)化樣(yang)品(pin)中的(de)水(shui)分含量(liang)如想(xiang)要(yao)詳細(xi)了(le)解(jie)如(ru)何在實(shi)驗室(shi)中用(yong)更(geng)低(di)的運(yun)營(ying)成本(ben)使用近(jin)紅外光譜儀(yi)得到(dao)更(geng)快的(de)質量(liang)控制(zhi)？請下載(zai)我(wo)們的(de)免(mian)費資(zi)料：提(ti)高(gao)QC實(shi)驗(yan)室效率；使用近(jin)紅外光譜如(ru)何降低(di)高(gao)達(da)90%的(de)成本(ben)。

我(wo)們可(ke)以(yi)控制(zhi)光線(xian)在液(ye)體樣(yang)品(pin)中經(jing)過(guo)的(de)光程(cheng)來獲(huo)得(de)有效的(de)NIR信(xin)號(hao)，這(zhe)在工(gong)業過(guo)程(cheng)環(huan)境(jing)中特(te)別(bie)有用(yong)。說到(dao)這種(zhong)工藝應用，通(tong)過(guo)近(jin)紅外光譜，可(ke)以(yi)使用長(chang)光纖電(dian)纜(lan)將(jiang)分析儀(yi)連接(jie)到(dao)測(ce)量(liang)探(tan)頭(tou)，因(yin)為(wei)光纖對近(jin)紅外光的吸(xi)收率低(di)，可以(yi)加大光纖的長(chang)度進行(xing)遠(yuan)程(cheng)測(ce)量(liang)（圖(tu) 2）

圖(tu)2：說(shuo)明近(jin)紅外光譜儀(yi)過(guo)程(cheng)分析儀(yi)使用低(di)散(san)射(she)光纖電(dian)纜(lan)進行遠(yuan)程(cheng)測(ce)量(liang)的可(ke)能(neng)性。許多(duo)采(cai)樣(yang)選(xuan)項(xiang)可(ke)用於*自動化的分析，使用戶能(neng)夠(gou)收集(ji)實時(shi)數據，以(yi)便立(li)即進行流(liu)程(cheng)調整(zheng)

►  近(jin)紅外光譜是(shi)壹(yi)種(zhong)【間接(jie)分析技(ji)術(shu)】，是(shi)什麽意(yi)思(si)？

為了(le)在近(jin)紅外光譜中建(jian)立(li)預測(ce)模型(xing)，可將(jiang)近(jin)紅外光譜與(yu)感興趣(qu)的參(can)數相關(guan)聯，例(li)如(ru)，樣(yang)品(pin)中的(de)水(shui)分含量(liang)。這些(xie)模型(xing)在日(ri)常(chang)質量(liang)控制(zhi)中可(ke)以(yi)用於(yu)分析樣(yang)品(pin)。為了(le)建(jian)立(li)預測(ce)模型(xing)，可以(yi)將(jiang)原始參(can)考方(fang)法的(de)值與近(jin)紅外光譜相(xiang)關聯(圖(tu)3)。因(yin)為(wei)近(jin)紅外光譜的(de)結果取決(jue)於(yu)預測(ce)模型(xing)開發過(guo)程(cheng)中這(zhe)些(xie)參(can)考值，因(yin)此(ci)近(jin)紅外光譜被認(ren)為是(shi)壹(yi)種(zhong)間接(jie)分析技(ji)術(shu)。

圖(tu)3：近(jin)紅外光譜法(fa)和實驗室(shi)方(fang)法測(ce)量(liang)相同(tong)樣(yang)品(pin)中水(shui)分含量(liang)對比圖(tu)

欲了(le)解(jie)更(geng)多(duo)關於卡(ka)爾費休滴(di)定(ding)和(he)近(jin)紅外光譜協同工作的信(xin)息(xi)，請下載(zai)我(wo)們的(de)手(shou)冊:水(shui)含量(liang)分析-卡(ka)爾費休滴(di)定(ding)和(he)近(jin)紅外光譜的(de)協同工作。

►  什麽是(shi)預測(ce)模型(xing)，需(xu)要(yao)多(duo)久創建(jian)/更(geng)新壹(yi)次?

預測(ce)模型(xing)可以(yi)通(tong)過(guo)樣(yang)品(pin)的近(jin)紅外光譜，來確定(ding)關(guan)鍵質量(liang)參(can)數的值，舉幾(ji)個(ge)例(li)子：如(ru)含水(shui)量(liang)、密度或(huo)總(zong)酸(suan)值。通(tong)過(guo)將(jiang)樣(yang)品(pin)近(jin)紅外光譜與(yu)參(can)考方(fang)法的(de)參(can)考值相結(jie)合來建(jian)立(li)預測(ce)模型(xing)，例(li)如(ru)卡(ka)爾·費休滴(di)定(ding)法(fa)中的(de)水(shui)含量(liang)(圖(tu)3)。

通(tong)常(chang)預測(ce)模型(xing)只創建(jian)壹(yi)次，它是(shi)由足(zu)夠(gou)有代(dai)表(biao)性的光譜和(he)參(can)考化學(xue)值組成的，只有在樣(yang)品(pin)開始變(bian)化(hua)時(shi)（例(li)如(ru)在生產(chan)工(gong)藝設(she)備(bei)或(huo)參(can)數、原材(cai)料供(gong)應商等發生變化後）才需(xu)要(yao)更(geng)新。

►  創建(jian)壹(yi)個預測(ce)模型(xing)，需(xu)要(yao)多(duo)少樣(yang)品(pin)

壹(yi)個好(hao)的(de)預測(ce)模型(xing)所(suo)需(xu)的(de)樣(yang)本(ben)數量(liang)取決(jue)於(yu)樣(yang)本(ben)的復雜(za)性和關鍵參(can)數的分子吸(xi)收率對於(yu)壹(yi)個“簡單”的模(mo)型(xing)，例(li)如(ru)，鹵化溶劑以(yi)其(qi)水(shui)濃度作為測(ce)量(liang)參(can)數，包(bao)含10-20個(ge)光譜的(de)樣(yang)品(pin)，涵蓋全部濃(nong)度範圍(wei)可(ke)能(neng)就(jiu)足(zu)夠(gou)了(le)。對於(yu)更(geng)復雜(za)的(de)應用，我(wo)們建(jian)議(yi)使用至(zhi)少40-60個光譜樣(yang)品(pin)，以(yi)建(jian)立(li)可(ke)靠(kao)的(de)預測(ce)模型(xing)。

► 近(jin)紅外光譜在管(guan)制和(he)非(fei)管(guan)制(zhi)行業(ye)的(de)使用有哪些(xie)規範?

在經(jing)過(guo)驗(yan)證(zheng)的(de)環(huan)境(jing)中如(ru)何使用近(jin)紅外光譜系(xi)統，相(xiang)關(guan)的規範包(bao)括USP <856> 和(he) USP<1856>。ASTM E1655介(jie)紹(shao)了(le)非(fei)管(guan)制(zhi)環(huan)境(jing)中，如(ru)何創建(jian)近(jin)紅外光譜系(xi)統的(de)預測(ce)模型(xing)和基(ji)本(ben)要(yao)求(qiu)的(de)壹(yi)般規範。方(fang)法驗(yan)證和儀(yi)器驗證分別(bie)由ASTM D6122和(he)ASTM D6299指(zhi)導。

圖(tu)4：根(gen)據標(biao)準(zhun)成功開發定(ding)量(liang)方(fang)法的(de)不同(tong)步(bu)驟

對於(yu)特(te)定(ding)的(de)測(ce)量(liang)，如燃料中的(de)RON和(he)MON分析，應遵(zun)循ASTM D2699和ASTMD2700等標(biao)準(zhun)。

更(geng)多(duo)信(xin)息(xi)請下載(zai)我(wo)們的(de)免(mian)費應用說(shuo)明:汽油(you)質量(liang)控制(zhi)-用近(jin)紅外光譜法(fa)快速(su)測(ce)定(ding)RON，MON，AKI，芳香烴含量(liang)和密(mi)度。

► 在生產(chan)過(guo)程(cheng)中，近(jin)紅外光譜技(ji)術(shu)如(ru)何應用？

生產(chan)過(guo)程(cheng)中的(de)化(hua)學(xue)分析並(bing)不是(shi)壹(yi)項(xiang)簡單的任務。樣(yang)品(pin)的黏(nian)度和易(yi)燃性等化(hua)學(xue)和物理特(te)性會(hui)幹(gan)擾(rao)分析測(ce)量(liang)。有些(xie)工業(ye)過(guo)程(cheng)是(shi)相當(dang)微(wei)妙(miao)的(de)——即使是(shi)工藝參(can)數很細(xi)微(wei)的(de)變(bian)化(hua)也會(hui)導致(zhi)終產(chan)品(pin)性能(neng)發生顯著(zhu)變(bian)化(hua)。因(yin)此(ci)，連續測(ce)量(liang)的特(te)性，並(bing)通(tong)過(guo)快速(su)反(fan)饋(kui)調整(zheng)工藝參(can)數，以(yi)確保產(chan)品(pin)的壹(yi)致性和高(gao)質量(liang)是(shi)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的。

圖(tu)5：在生產(chan)車(che)間的(de)流(liu)化床(chuang)幹(gan)燥器中，使用近(jin)紅外光譜分析的(de)例(li)子。

近(jin)紅外光譜系(xi)統中光纖探(tan)頭(tou)的(de)使用為過(guo)程(cheng)控制(zhi)開辟了(le)新的視角。合適(shi)的(de)紅外線(xian)探(tan)頭(tou)通(tong)過(guo)光纖連接(jie)到(dao)光譜儀(yi)，無(wu)需(xu)人(ren)工(gong)幹(gan)擾(rao)過(guo)程(cheng)即可直(zhi)接(jie)在線(xian)和(he)內聯監(jian)測(ce)。目(mu)前(qian)，有多(duo)種(zhong)近(jin)紅外光學(xue)探(tan)頭(tou)可(ke)供(gong)選擇，從雙投(tou)射探(tan)頭(tou)、浸入(ru)式(shi)探(tan)頭(tou)到(dao)反(fan)射和投(tou)射探(tan)頭(tou)，適(shi)用(yong)於(yu)接(jie)觸和(he)非接(jie)觸測(ce)量(liang)。這種(zhong)多(duo)樣(yang)性使得近(jin)紅外光譜可(ke)以(yi)應用於(yu)幾(ji)乎任何種(zhong)類的(de)樣(yang)品(pin)，包(bao)括熔體(ti)、溶液、乳(ru)劑和(he)固(gu)體粉(fen)末。

使用近(jin)紅外光譜過(guo)程(cheng)分析儀(yi)時(shi)選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)探(tan)針(zhen)或(huo)樣(yang)品(pin)接(jie)口是(shi)成功實現內聯或(huo)在線(xian)過(guo)程(cheng)監(jian)測(ce)的關(guan)鍵。根(gen)據樣(yang)品(pin)是(shi)處於(yu)液體(ti)、固體(ti)還是(shi)氣態，使用透(tou)反(fan)射或(huo)傳(chuan)輸(shu)探(tan)頭(tou)測(ce)量(liang)樣(yang)品(pin)，並(bing)使用特(te)定(ding)的(de)配(pei)件將(jiang)探(tan)頭(tou)連(lian)接(jie)到(dao)反(fan)應器、容(rong)器(qi)或(huo)管(guan)道(dao)。瑞士(shi)萬通(tong)有(you)超(chao)過(guo)45年的經(jing)驗，可(ke)以(yi)為您的(de)實(shi)驗設(she)計(ji)非(fei)常(chang)好(hao)解(jie)決(jue)方(fang)案。

請訪(fang)問我(wo)們的(de)網(wang)站，下載(zai)有(you)關工(gong)業過(guo)程(cheng)中的(de)近(jin)紅外光譜測(ce)量(liang)的免(mian)費應用說(shuo)明。

►  如何通(tong)過(guo)近(jin)紅外分析來優(you)化產(chan)品(pin)質量(liang)?

定(ding)期控(kong)制(zhi)關(guan)鍵工(gong)藝參(can)數對於(yu)符(fu)合(he)特(te)定(ding)產(chan)品(pin)和工藝規範至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)，並(bing)可(ke)在任何行業(ye)實(shi)非常(chang)好(hao)產(chan)品(pin)質量(liang)和壹(yi)致性。NIRS分析儀(yi)可以(yi)每30秒提供(gong)壹(yi)次數據，近(jin)乎實時(shi)地(di)監(jian)控(kong)生產(chan)過(guo)程(cheng)。

使用近(jin)紅外光譜(NIRS)分析儀(yi)不僅(jin)適(shi)合(he)24小(xiao)時(shi)/7天(tian)的(de)生產(chan)過(guo)程(cheng)監(jian)控(kong)，而(er)且對原(yuan)材(cai)料和(he)試(shi)劑的(de)質量(liang)檢(jian)測(ce)也非常(chang)有益。通(tong)過(guo)向(xiang)工(gong)業(ye)控制系統(例(li)如(ru)，DCS或(huo)PLC)提(ti)供(gong)«實時(shi)»數據，任何過(guo)程(cheng)都(dou)可(ke)以(yi)基(ji)於(yu)NIRS數據實(shi)現(xian)自(zi)動化。因(yin)此(ci)，停(ting)機(ji)時(shi)間(jian)減(jian)少，避免(mian)意(yi)外情況，並(bing)保(bao)護昂貴的(de)公司(si)資(zi)產(chan)。

圖(tu)6：NIRS XDS過(guo)程(cheng)分析儀(yi)，顯示多(duo)路復用(yong)選(xuan)項(xiang)，多(duo)達9個測(ce)量(liang)通(tong)道(dao)。這(zhe)裏(li)，連(lian)接(jie)了(le)微(wei)束(黃(huang)色(se))和(he)單(dan)光纖(藍色(se))光纜(lan)，配(pei)置了(le)反(fan)射探(tan)頭(tou)和(he)透(tou)射光纖探(tan)頭(tou)。

此(ci)外，Metrohm過(guo)程(cheng)分析中近(jin)紅外光譜儀(yi)有壹(yi)個內置化學(xue)計量(liang)軟(ruan)件(jian)包(bao)，即使產(chan)品(pin)仍(reng)在生產(chan)中，也允許(xu)對產(chan)品(pin)進行鑒定(ding)。然(ran)後生成壹(yi)個可(ke)以(yi)直(zhi)接(jie)由QC經(jing)理使用的報告。因(yin)此(ci)，提高(gao)了(le)產(chan)品(pin)質量(liang)的壹(yi)致性，從而(er)帶來潛(qian)在的(de)額外收入(ru)。