现代近红外光谱分析技术及其应用

　　现代近红外光谱(Near Infrared，NIR)分析技术是一门发展迅猛的高新技术，在分析化学领域里被誉为分析“巨人”，这个“巨人”的出现掀起了一场分析技术革命。使用传统的分析方法测定一个样品的多种性质或浓度数据需要多种分析仪器，耗费大量人力、物力和时间，因此成本高，工作效率低，远不能适应现代工业的需要;与传统分析技术相比，NIR 分析技术能在几十秒甚至几秒内，仅通过对样品的一次NIR简单测量，就能同时测定一个样品的几种甚至几十种物质或浓度数据，而且被测样品用量很少，无破坏，无污染。

　　近红外光谱分析技术是近二十年来发展最快、最引人注目的光谱分析技术之一，在食品工业、农业、化工、纺织、化妆品工业等多个领域都取得了广泛和成功的应用，创造了突出的社会效益和经济效益。

　　1 近红外光谱分析技术的发展历史

　　近红外光谱是介于可见光(VIS)和中红外光(MIR或IR)之间的电磁波，美国材料检测协会(ASTM)将近红外光谱区定义为波长 780～2526nm 的光谱区(波数为12820～3959cm-1)，最初于1800年被英国物理学家赫谢耳(William F Hershel)发现，是人们最早发现的非可见光区域。1835年 Ampere利用新发明的热电偶证明了NIR具有同可见光一样的光学性质。1881年，Abney和Festing利用摄影底片记录了1~1. 2μm有机液体的光谱。

　　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。由于缺乏仪器基础，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，且没有得到实际应用。

　　1905年，Coblentz发表了一系列论文和他用自己设计的光谱仪记录的几百种化合物在 1~15pm 波长范围内的光谱。Coblentz发现没有两种化合物具有相同的光谱，即是同分异构体，同时很多官能团在光谱中有特征表现。1912年，F E Fowle用近红外测定空气湿度，这是NIR的第一次定量测量;1938年，Ellis和Bath用NIR测定凝胶中的水含量。20世纪40年代，Barrhe和Harp发表了一些植物油的NIR光谱;英国化学工业公司(ICI)的Harry Willi，用NIR测量聚合物薄膜的厚度。到1970年，公开发表的有关NIR研究的论文只有大约 50 篇^[1,2] 。

　　50 年代中后期，随着简易型近红外光谱仪的出现及人们在近红外光谱反射技术上所做的大量研究，直到1965年美国Norris博士运用了多波长多元线性回归的方法提出了相对NIR定量分析技术，使得近红外光谱分析进入一个新的发展阶段，使近红外成为实际分析技术。但是，进入 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到的巨大作用，使人们淡漠了近红外光谱技术的发展及其在分析测试中的应用。在此后约20 年的时间里，除在农副产品领域的传统应用之外，近红外光谱分析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。