近紅外光譜儀器的主要性能指標(biāo)有哪些？

來源：北京愛萬提斯科技有限公司--Avantes 2020年11月24日 09:24

近紅外光譜儀器種類繁多，面對種類繁多的近紅外光譜儀器，用戶在選購、使用近紅外光譜分析儀器時，充分了解和掌握儀器的主要技術(shù)指標(biāo)是非常有必要的。分析測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，與近紅外光譜儀器的單色光帶寬、波長準(zhǔn)確度、波長準(zhǔn)確度、吸光度準(zhǔn)確性、信噪比、雜散光強(qiáng)度等有關(guān)。此外，近紅外光譜儀器都有一定的工作波長范圍。

1、波長范圍

近紅外儀器的波長范圍通常分為700-1100nm的短波譜區(qū)和1100-2500nm的長波譜區(qū)。

短波區(qū)域的光透射性強(qiáng)，多使用長光程，與長波區(qū)域相比，短波區(qū)域的信息量相對少一些，較適用于工業(yè)常規(guī)分析、現(xiàn)場分析和一些儀器分析。長波近紅外光譜區(qū)域光譜信息豐富，較適用于科研院所以及一些復(fù)雜體系中低含量組分的常規(guī)分析。

2、分辨率

光譜的分辨率取決于光譜儀器的分光系統(tǒng)。

一般要求儀器的分辨率為測量峰寬的1/10。由于近紅外吸收峰多重疊嚴(yán)重且為寬峰，因此在近紅外定量分析時一般不要求較高的儀器分辨率。對于一些需要得到準(zhǔn)確分析結(jié)果的分析內(nèi)容，所要求的儀器分辨率一般也不會超過4cm-1。

3、波長準(zhǔn)確性

光譜儀器的波長準(zhǔn)確性是指儀器測定某一標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)特定譜峰的波長與該譜峰的標(biāo)準(zhǔn)波長之差。

一般通過三種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來測量近紅外光譜儀的波長準(zhǔn)確性，即高壓汞燈、1,2,4-三氯苯和稀土氧化物玻璃，如SRM1920a、SRM2035和SRM2065。還可采用聚苯乙烯薄膜來評價近紅外光譜儀的波長準(zhǔn)確性。對校正模型的建立以及模型的傳遞均有較大影響

4、波長重復(fù)性

波長重復(fù)性是指對標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行多次掃描所得譜峰位置間的差異。通常波長重復(fù)性用多次測量某一譜峰位置所得波長或波數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差來表示。

同樣對校正模型的建立以及模型的傳遞均有較大影響，也是體現(xiàn)儀器穩(wěn)定性的一個重要指標(biāo)。測量光譜儀的波長重復(fù)性可選用測量波長準(zhǔn)確性的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，如SRM2065。一般要求FT-NIR的波長重復(fù)性應(yīng)優(yōu)于0.02cm-1。

5、吸光度準(zhǔn)確性

吸光度準(zhǔn)確性是指儀器所測某一標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的吸光度與該物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)定值之差。

若需將一臺儀器上建立的校正模型直接應(yīng)用于另一臺儀器，吸光度的準(zhǔn)確性則成為至關(guān)重要的指標(biāo)。測量光譜儀的吸光度準(zhǔn)確性可選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，在規(guī)定的波長點，連續(xù)取若干個吸光度的平均值，與標(biāo)準(zhǔn)吸光度之差即為吸光度準(zhǔn)確度。

6、吸光度重復(fù)性

吸光度重復(fù)性是指在同一條件下對同一樣品連續(xù)進(jìn)行多次光譜測量之間的差異。通常用某一特征譜峰或整個光譜區(qū)間的吸光度標(biāo)準(zhǔn)偏差來表示。

可選用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)如SRM2065來測量吸光度重復(fù)性，亦可選用某些純化合物如正庚烷等。該項指標(biāo)是近紅外應(yīng)用中的一項極其重要的指標(biāo)，它直接影響模型建立的質(zhì)量和測量的準(zhǔn)確性。一般要求吸光度重復(fù)性優(yōu)于0.0004A。

7、信噪比

吸光度噪聲是影響吸光度準(zhǔn)確性和重復(fù)性的主要因此之一。信噪比就是樣品吸光度與儀器吸光度噪聲的比值。

信噪比是近紅外光譜儀器非常重要的一項指標(biāo)，直接影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。一般要求儀器的信噪比應(yīng)達(dá)到105。

8、掃描速度

儀器的掃描速度是指在儀器的波長范圍內(nèi)，完成一次掃描得到一個光譜所需要的時間。

近紅外儀器常被用于實時監(jiān)測，所以掃描速度也是值得注意的重要指標(biāo)。不同設(shè)計方式的儀器完成1次掃描所需的時間有很大的差別。在保證儀器穩(wěn)定可靠的前提下，掃描速度快的優(yōu)勢在于多次光譜累加測量可顯著提高信噪比。

9、雜散光

雜散光是指未透過樣品而到達(dá)檢測器的光，或雖通過樣品但不是用于對樣品進(jìn)行光譜掃描的單色入射光。

對于近紅外光譜儀器來說，雜散光是影響吸光度和濃度之間線性關(guān)系的主要因素之一。對于光柵型近紅外光譜儀，雜散光的控制尤為重要。雜散光對儀器噪音、基線以及光譜的穩(wěn)定性均有不同程度的影響。

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