释放近红外光谱的潜力

导言

近红外（NIR）光谱是一种非凡的工具，它增进了我们对材料的理解，为材料分析开辟了新的途径。

材料分析是对材料进行表征以了解其化学成分的过程，这使我们能够根据其特性（分类）对其进行分类，确定其对特定应用的适用性（资格认证），和/或量化其成分元素以确保其符合所需的标准和规格（定量）。

继续阅读以了解有关近红外光谱学、其各种应用以及如何选择最佳的近红外光谱解决方案的更多信息。

什么是近红外光谱？

NIR 是近红外光谱的缩写，指的是使用近红外光扫描和分析材料的成分或特性特征的分析技术。每种材料与红外光都有独特的相互作用，也就是说，在近红外光谱中，我们利用这种物理现象，使用近红外光谱中的光来检查和分析材料。将近红外光照射到样品上并收集样品反射或透过样品传输的光，可以在不改变样品成分、结构和特性的情况下获得有关样品成分、结构和特性的丰富信息（非侵入性）。经过数十年的研究，这种分析技术由于其提供宝贵见解的多功能性和可靠性，已被用于各个行业。

继续阅读以了解其工作原理。

近红外光谱是如何工作的？

使用近红外设备/光谱仪，我们在近红外范围内捕获和分析光与物质之间的相互作用，光由不同波长的电磁波组成；当近红外光与材料相互作用时，会根据材料的分子组成吸收特定的独特波长。（本文将详细介绍不同的光响应及其含义）

通过分析响应，近红外光谱仪提供有关材料成分和特性的信息，例如水分、淀粉、蛋白质、脂肪和油，并且质量在光谱响应中编码。例如，下图显示了干馏器谷物（DDG）样品的独特光谱响应。该图的 x 轴表示与样品相互作用的光的波长。这个 y 轴表示样品吸收了多少光。有关该样品的水、蛋白质、脂肪和淀粉成分的信息可以在不同的波长下获得，如图所示。

为了解码光谱响应，使用不同的数学建模技术（例如化学计量学）来创建校准模型。

什么是化学计量学？

简而言之，化学计量学是一种将光谱响应解码为人类可以理解的有用信息的手段。根据国际化学计量学会的定义，“该学科使用数学和统计方法来设计最佳的测量程序和实验，并通过分析化学数据提供最大的化学信息。

什么是校准模型？

校准模型是 使用已知值训练的数学模型，用于预测具有未知值的新样本的组成。

定义为 研究之门， ”找到一组独特的模型参数，这些参数可以很好地描述系统行为，并且可以通过将模型预测与在系统上进行的实际测量对抗来实现。”

阅读 NIR 的工作原理 深入了解近红外光谱及其与其他分析技术相比的优势。

近红外光谱在各行各业的应用

NIR Technology的多功能性在其支持的众多应用中显而易见。它对于优化农业作物健康和产量、确保药品质量以及保持各种工业过程的最高标准至关重要。以下是跨领域使用 NIR 的用例概述。

1。动物营养

近红外光谱在优化动物饲料配方中起着重要作用。帮助农民提供快速、精确的数据以实现最佳的饲料混合物，确保牲畜获得适当的营养，如家禽和水产养殖业。这有助于肉类、牛奶和蛋类的有效生产。饲料实验室，比如 Nutricontrol， Dairyland 实验室， 罗克河实验室，其他公司还利用近红外来准确分析饲料质量和成分，从而确保安全性和监管合规性。

像NeoSpectra这样的手持式光谱设备可以利用近红外的力量来满足这些需求以及更多需求。为此，这些设备需要方便、易于使用并提供实验室级别的精度。这些设备可以在为现场用户提供即时饲料质量分析方面发挥关键作用，使他们能够做出直接影响牲畜健康和生长的明智决策。

2。医用大麻

对于大麻行业，近红外光谱可以对大麻植物进行即时、无损的分析。育种者、种植者、监管机构和实验室等多个利益相关者在植物生命周期的不同阶段使用近红外来实现各种目标，例如选择性育种和开发不同的大麻菌株或增强效力、风味、香气和生长特性等特定特征。以及种植具有不同水平的大麻素和萜烯的菌株，以满足特定的医疗需求和许多其他做法。

欲了解更多信息，请阅读这份关于使用的研究 NIR 用于医用大麻的分类。

3.食物

在食品行业，保持无可挑剔的质量标准是不可谈判的。近红外光谱确保各种食品的质量，如谷物、种子、乳制品、肉类和家禽、油和脂肪。NIR使企业能够在整个价值链中保持严格的质量标准，确保消费者获得的食品不仅安全，而且营养美味。

如上所述，食品生产行业正在利用近红外来监控生产过程，并确保各种食品的一致性，例如使用近红外光的牛奶生产商 NIR 用于分析牛奶成分 用于在分销或进一步加工之前进行质量控制，此外还用于确定谷物质量和面粉营养成分的面粉和研磨作业，从而确保面包和面食等消费品的最高标准。

4。土壤

近红外光谱成功地用于土壤分析，以评估土壤成分和健康状况，从而可以快速确定土壤的关键属性，例如土壤碳含量、有机物含量、湿度水平和养分可用性，这对于优化作物管理实践和提高农业生产率至关重要。借助近红外光谱，农民可以获得对土壤状况的宝贵见解，从而做出明智的决策，支持可持续农业和环境管理。

在这篇关于常用于评估 t 质量的化学计量指标的批判性评论中阅读更多内容利用近红外光谱预测土壤特性

事实证明，近红外光谱在开发总碳、氮和有机物等土壤特性的校准模型方面非常有效，参考这项研究，该研究评估了可见光和近红外（Vis-NIR）光谱在欧洲不同农场进行土壤分析的有效性。该研究还强调了样本变异范围对于实现准确校准的重要性。

5。制药

20世纪90年代末，跨国公司采用近红外设备进行原材料鉴定，以降低实验室测试成本并确保交付的所有材料都贴有正确的标签。近红外技术还提供 100% 检测，无需稀释样品。

制药领域的一些近红外应用：

-在线测试

-混合操作

-粒径、硬度、压实力和溶出率等物理参数

-水分测定含量测定

近红外技术在制药行业的药物研发和质量控制中起着重要作用，制药公司使用近红外光谱仪来评估药物化合物的质量和成分，从而改善其药物研发流程，从而提高其警惕。

7。聚合物

NIR 极大地提高了聚合物的鉴定、表征和定量。例如，它用于分拣聚合物、原材料质量控制、竞争分析以及评估聚合物和橡胶的热降解或光诱导降解。该技术在聚合物测量和分析中融合了实用性和精度。

我们关于近红外光谱传感应用的专门博客探讨了真实的例子，展示了其对不同行业的强大影响，以及NeoSpectra解决方案如何推动这些领域的进步和创新。

请注意，各种近红外应用都附带了多个规格不同的设备。继续阅读以了解有关为您选择合适的产品的更多信息

选择正确的近红外光谱解决方案

选择近红外光谱解决方案时的重要注意事项

1. 总拥有成本
2. 需要分析的参数
3. 结果的准确性
4. 易用性
5. 模型准备和维护
6. 仪器和结果的可访问性

选择正确的工具需要仔细评估光谱仪的技术规格（例如光谱范围、分辨率和信号噪声比 (SNR)）、易用性以及与现有设备的兼容性。此外，考虑到您的预算限制和近红外仪器提供商的支持对于做出明智的决策至关重要。

我们在博客中进一步讨论和解释了这些注意事项： 如何选择正确的光谱传感解决方案; 阅读以获得详尽的决策解释。