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      從事近紅外光譜分析的人員常常會提出這樣的問題：什么樣的近紅外光譜儀器最好？如何選擇一臺合適的近紅外光譜儀器？實際上，“最好”儀器的定義是很難確定的，“最好”的儀器也是不存在的。因為對某一特定的儀器所提出的各項要求是隨著所需要解決的具體問題的不同而有所差異的。為了幫助使用者根據(jù)特定的需要選擇合適的儀器，本文將根據(jù)不同類型、不同設(shè)計方式近紅外光譜儀器的特點向選用者作簡要介紹，以供參考。

為了使近紅外光譜獲得可靠的分析結(jié)果，近紅外光譜儀器必須按照詳細(xì)的技術(shù)規(guī)格設(shè)計生產(chǎn)。以下表1[1]反應(yīng)的就是現(xiàn)在近紅外光譜儀器的規(guī)范。當(dāng)然也是使用者選擇儀器時的主要依據(jù)。

表1    對現(xiàn)代近紅外光譜儀器的要求

性能要求：

    1）可靠性

    2）多樣性

    3）快速性

    4）靈敏性

    5）可分辨性

    6）在線持久性

    7）模型可轉(zhuǎn)換性

系統(tǒng)特點及對儀器的要求

    1）波長準(zhǔn)確，光譜穩(wěn)定性好

    2）提供多種測樣方式，波長范圍寬

    3）快速掃描系統(tǒng)，多功能計量學(xué)軟件

    4）信噪比高

    5）分辨率高

    6）可靠樣品導(dǎo)入系統(tǒng)，儀器無運動部件

    7）波長準(zhǔn)確，光譜穩(wěn)定

       近紅外光譜儀器不管按何種方式設(shè)計，一般由光源、分光系統(tǒng)、測樣器件、檢測器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和記錄儀（或打印機）等6部分構(gòu)成。

       近紅外光譜儀的分類方式比較多，但市場上分類主要還是按照儀器的分光器件不同來分，一般可分為4種主要類型：濾光片型、光柵色散型、傅立葉變換型和聲光調(diào)制濾光器型。其中光柵色散型又有光柵掃描單通道和非掃描固定光路多通道檢測之分。

       濾光片型近紅外光譜儀器可分為固定濾光片和可調(diào)濾光片兩種形式。固定濾光片型光譜儀是近紅外光譜儀器的最早設(shè)計形式，這種儀器首先要根據(jù)測定樣品的光譜特征選擇適當(dāng)波長的濾光片。該類型儀器的特點是設(shè)計簡單、成本低、光通量大、信號記錄快、堅固耐用；但這類儀器只能在單一波長下測定，靈活性較差，如樣品的基體發(fā)生變化，往往會引起較大的測量誤差。可調(diào)濾光片型光譜儀采用濾光輪，可以根據(jù)需要比較方便地在一個或幾個波長下進(jìn)行測定。這種儀器一般作專用分析，如糧食水分測定儀。由于濾光片數(shù)量有限，很難分析復(fù)雜體系的樣品。

      掃描型儀器通過光柵的轉(zhuǎn)動，使單色光按波長高低依次通過測樣器件，與樣品作用后，進(jìn)入檢測器檢測。與濾光片型的近紅外光譜儀器相比，色散型近紅外光譜儀器具有可實現(xiàn)全譜掃描、分辨率較高、儀器價位適中和便于維護(hù)等優(yōu)點，其最大的弱點是光柵或反光鏡的機械軸承長時間連續(xù)使用容易磨損，影響波長的精度和重現(xiàn)性，抗震性較差，一般不適合作為過程分析儀器使用。

     傅立葉變換光譜技術(shù)是利用干涉圖和光譜圖之間的對應(yīng)關(guān)系，通過測量干涉圖和對干涉圖進(jìn)行傅立葉積分變換的方法來測定和研究光譜的技術(shù)。與傳統(tǒng)的色散型光譜儀相比，傅立葉變換光譜儀能同時測量、記錄所有波長的信號，并以更高的效率采集來自光源的輻射能量，具有更高的波長精度、分辨率和信噪比。但由于干涉儀中動鏡的存在，儀器的在線長久可靠性受到一定的限制，另外對儀器的使用和放置環(huán)境也有較高的要求。

     聲光可調(diào)濾光器（Acousto-optic  Tunable Filter，縮寫為AOTF）是利用超聲波與特定的晶體作用而產(chǎn)生分光的光電器件。用AOTF作為分光系統(tǒng)，被認(rèn)為是90年代近紅外光譜儀器最突出的進(jìn)展。與傳統(tǒng)的單色器相比，采用聲光調(diào)制產(chǎn)生單色光，即通過超聲射頻的變化實現(xiàn)光譜掃描。光學(xué)系統(tǒng)無移動部件，波長切換快、重現(xiàn)性好，程序化的波長控制使這類儀器的應(yīng)用具有更大的靈活性。聲光可調(diào)濾光器近紅外光譜儀器的這些優(yōu)點使其近年來在工業(yè)在線中得到越來越多的應(yīng)用。但目前這類儀器的分辨率相對較低，價格也較高。

     非掃描固定光路多通道近紅外光譜儀器是因為儀器的檢測器采用多通道光敏器件而得名。這類儀器的色散系統(tǒng)一般采用平面光柵或全息光柵，與光柵掃描型相比，光柵不需要轉(zhuǎn)動即可實現(xiàn)確定波長范圍的掃描。多通道檢測器的類型主要有兩種：二極管陣列（Photodiode  Array，縮寫為PDA）和電荷耦合器件（Charger  Coupled Device，縮寫為CCD）。該類型儀器測量的波長范圍取決于檢測器光敏元件的材料，如硅基光敏元件的響應(yīng)范圍在短波近紅外區(qū)域。這類儀器的最大特點是儀器內(nèi)部無可移動部件，儀器的穩(wěn)定性和抗干擾性能好；另外一個特點是掃描速度快，一般單張光譜的掃描速度只有幾十毫秒。這兩個特點的結(jié)合，使該類儀器特別適合作為現(xiàn)場或在線分析儀器使用。多通道型儀器的分辨率取決于光柵性能、檢測器的像素以及狹縫的尺寸。在確定的波長范圍內(nèi)，檢測器的像素越高，所檢測到的樣品信息越豐富，但一般像素越高的檢測器價格也越高。

為了能直觀地對幾種不同類型的近紅外光譜儀器的特點和性能進(jìn)行了解，以下表2作出了簡要的總結(jié)。

表2    各種類型近紅外光譜分析儀器特點與性能比較