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近红外光（Near Infrared，NIR）是介于可见光（VIS）和中红外光（MIR）之间的电磁波， ASTM 定义的近红外光谱区的波长范围为 780~2526nm （12820～3959cm1），惯上又将近红外区划分为近红外短波（780~1100nm）和近红外长波（1100~2526nm）两个区域。
近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的，记录的主要是含氢基团X－H（X=C、N、O）振动的倍频和合频吸收。不同团（如甲基、亚甲基，苯环等）或同一基团在不同化学环境中的近红外吸收波长与强度都有明显差别，NIR 光谱具有丰富的结构和组成信息，非常适合用于碳氢有机物质的组成与性质测量。但在 NIR区域，吸收强度弱，灵敏度相对较低，吸收带较宽且重叠严重。因此，依靠传统的建立工作曲线方法进行定量分析是十分困难的，化学计量学的发展为这一问题的解决奠定了数学基础。其工作原理是，如果样品的组成相同，则其光谱也相同，反之亦然。如果我们建立了光谱与待测参数之间的对应关系（称为分析模型），那么，只要测得样品的光谱，通过光谱和上述对应关系，就能很快得到所需要的质量参数数据。分析方法包括校正和预测两个过程：
（1）在校正过程中，收集一定量有代表性的样品（一般需要80个样品以上），在测量其光谱图的同时，根据需要使用有关标准分析方法进行测量，得到样品的各种质量参数，称之为参考数据。通过化学计量学对光谱进行处理，并将其与参考数据关联，这样在光谱图和其参考数据之间建立起一一对应映射关系，通常称之为模型。虽然建立模型所使用的样本数目很有限，但通过化学计量学处理得到的模型应具有较强的普适性。对于建立模型所使用的校正方法视样品光谱与待分析的性质关系不同而异，常用的有多元线性回归，主成分回归，偏*小二乘，人工神经网络和拓扑方法等。显然，模型所适用的范围越宽越好，但是模型的范围大小与建立模型所使用的校正方法有关，与待测的性质数据有关，还与测量所要求达到的分析精度范围有关。实际应用中，建立模型都是通过化学计量学软件实现的，并且有严格的规范（如ASTM6500标准）。
（2）在预测过程中，首先使用近红外光谱仪测定待测样品的光谱图，通过软件自动对模型库进行检索，选择正确模型计算待测质量参数。
近红外光谱仪的结构
当今的近红外光谱仪通常采用以下六部分组成：
1、FT-NIR：这类仪器利用迈克耳孙干涉仪技术的傅立叶交换性质，通过移动的镜面创造能够与某个光谱形成数学相关的干涉图样。
2、固定滤波器：这类仪器基于固定数量的波长进行测量，每种波长对应滤光轮上特定的滤光片。滤光轮在不同滤光片之间转动时进行读数。
3、旋转光栅/棱镜：这类仪器利用电机在单点探测器上移动光栅分散的输出（波长）。
4、线阵探测器：这类仪器利用光栅在元素数量为256或512以上的一维线性像素阵列上分散波长。
5、DLP技术：数字微镜器件（DMD）将光栅分散的光反射到单个像素探测器上。DMD可编程，且灵活度高，因此可按照任何顺序或不同分辨率对波长进行采样。整个过程只需一次扫描即可完成。
6、线性渐变滤光器：这类仪器利用线阵探测器前的渐变滤光元素，使特定波长能够影响每个像素元素。
近红外光谱仪的分类
近红外光谱仪器从分光系统可分为：固定波长滤光片、光栅色散、快速傅立叶变换、声光可调滤光器四种类型。
滤光片型主要作分析仪器，如粮食水分测定仪。由于滤光片数量有限，很难分析复杂体系的样品。
光栅扫描式具有较高的信噪比和分辨率。由于仪器中的可动部件（如光栅轴）在连续高强度的运行中可能存在磨损问题，从而影响光谱采集的可靠性，不太适合于在线分析。
傅立叶变换近红外光谱仪是具有较高的分辨率和扫描速度，这类仪器的弱点同样是干涉仪中存在移动性部件，且需要较严格的工作环境。
声光可调滤光器是采用双折射晶体，通过改变射频频率来调节扫描的波长，整个仪器系统无移动部件，扫描速度快。但这类仪器的分辨率相对较低，价格也较高。
随着阵列检测器件生产技术的日趋成熟，采用固定光路、光栅分光、阵列检测器构成的NIR仪器，以其性能稳定、扫描速度快、分辨率高、信噪比高以及性能价格比好等特点正越来越引起人们的重视。在与固定光路相匹配的阵列检测器中，常用的有电荷耦合器件（CCD）和二极管阵列（PDA）两种类型，其中CCD多用于近红外短波区域的光谱仪，PDA检测器则用于长波近红外区域。
实验室地址
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