1.4 技術(shù)特點

目前，近紅外光譜已經(jīng)成為在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程質(zhì)量監(jiān)控領(lǐng)域中不可或缺的重要分析手段之一，這與該技術(shù)具有的本質(zhì)特點是分不開的。其獨有的優(yōu)越性包括以下幾點：

1）測試方便。由于近紅外光譜吸收強度弱，對大多數(shù)類型的樣本，不需進行任何處理，便可直接進行測量。不破壞試樣、不用試劑、不污染環(huán)境。例如，對于液體的測量，通常可選用2～5mm范圍光程的比色皿進行測量，相比紅外光譜采用30～50μm光程的液體池，其裝樣和清洗都非常方便和快捷，甚至可以使用廉價的一次性玻璃小瓶。由于光程長，不僅對光程精度的要求顯著下降，日常分析時通常也不需要對光程進行校準。而且，痕量物質(zhì)對測量結(jié)果的干擾影響也不明顯。對于固體樣本，則可以采用漫反射測量方式，直接對樣本進行分析，不破壞樣本，不需要化學試劑，屬于環(huán)境友好型分析技術(shù)。但若想得到更精確的測量結(jié)果，有時也需要制樣，如粉碎和磨粉等。

2）儀器成本低、非常適用于在線分析。近紅外光比紫外光長，較中紅外光短，所用光學材料為石英或玻璃，儀器和測量附件的價格都較低。近紅外光還可通過相對便宜的低羥基石英光纖進行傳輸，適合于有毒材料或惡劣環(huán)境的遠程在線分析，也使光譜儀和測量附件的設(shè)計更靈活和小型化。例如，目前有各式各樣商品化光纖探頭，可以測定多種形態(tài)的樣本。

3）分析速度快速，分析效率高。可在幾秒內(nèi)通過一張光譜可以測定樣本的多種組成和性質(zhì)數(shù)據(jù)。分析結(jié)果的重復(fù)性和再現(xiàn)性通常優(yōu)于傳統(tǒng)的常規(guī)分析方法。

當然，伴隨著以上優(yōu)點，近紅外光譜分析技術(shù)也存在著以下局限性：

1）近紅外光譜定量和定性分析幾乎完全依賴于校正模型，校正模型往往需要針對不同的樣本類型單獨建立，需花費大量的人力和物力。校正模型的建立不是一勞永逸的，在實際應(yīng)用中，遇到模型界外樣本，需要根據(jù)待測樣本的組成和性質(zhì)變動，不斷對校正模型進行擴充維護。對于經(jīng)常性的質(zhì)量控制是非常適合的，但并不適用于非常規(guī)性的分析工作。

2）校正模型要求近紅外光譜儀器具有長期的穩(wěn)定性，儀器的各項性能指標不能發(fā)生顯著改變，而且光譜儀光路中任何一個光學部件的更換，都可能會使模型失效。如果所建模型要用于不同的儀器，則要求所用的近紅外光譜儀器之間有很好的一致性，否則將帶來較大的甚至不可接受的預(yù)測誤差。盡管模型傳遞技術(shù)可以在一定程度上解決這一問題，但不可避免地會降低模型的預(yù)測能力。

3）物質(zhì)一般在近紅外區(qū)的吸收系數(shù)較小，其檢測限通常在0.1%，對痕量分析往往并不適用。為了克服其局限性，可采用樣本預(yù)處理的方法（如固相微萃取等富集方法）提高檢測限，但這時將近紅外光譜作為檢測技術(shù)可能不是最佳的選擇。

基于上述特點，近紅外光譜分析技術(shù)尤其適合以下場合：

1）對天然復(fù)雜體系樣本的快速、高效、無損和現(xiàn)場分析，如石油及其產(chǎn)品、農(nóng)產(chǎn)品的多種物化指標的同時分析等。

2）高度頻繁重復(fù)測量的快速分析場合，即分析對象的組成具有相對強的穩(wěn)定性、一致性和重復(fù)性，如煉油廠、食品廠或制藥廠的化驗室。通過網(wǎng)絡(luò)化管理，可實現(xiàn)大型集團企業(yè)的校正模型共享。

3）適用于大型工業(yè)裝置如煉油、化工和制藥的在線實時過程分析，與過程控制和優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)合可帶來可觀的經(jīng)濟效益。