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現代近紅外光譜儀器發(fā)展歷程

發(fā)布日期:2014-07-08 點(diǎn)擊:3360

  我國NIR儀器的研制起步較晚,90年代中期,有的廠(chǎng)家在生產(chǎn)傅立葉變換紅外光譜儀的基礎上,開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了傅立葉變換近紅外光譜儀器。北京北分瑞利分析儀器有限責任公司(原北京第二光學(xué)儀器廠(chǎng))研制出傅立葉變換型NIR光譜儀。在多通道近紅外光譜儀器的研制方面,石油化工科學(xué)研究所研制、深圳英賢儀器公司生產(chǎn)的NIR-2000型近紅外光譜儀已于1998年9月通過(guò)中國石油化工集團公司鑒定,并進(jìn)入批量生產(chǎn)。該儀器采用硅基2048像素CCD作檢測器,波長(cháng)范圍700~1100nm,主要用于多種石油產(chǎn)品組成和性質(zhì)的分析。

  現代近紅外光譜儀器從分光系統可分為固定波長(cháng)濾光片、光柵色散、快速傅立葉變換和聲光可調濾光器(AOTF)四種類(lèi)型。光柵色散型儀器根據使用檢測器的差異又分為掃描式和固定光路兩種。在各種類(lèi)型儀器中,光柵掃描式是常用的儀器類(lèi)型,采用全息光柵分光、PbS或其他光敏元件作檢測器,具有較高的信噪比。由于儀器中的可動(dòng)部件(如光柵軸)在連續高強度的運行中可能存在磨損問(wèn)題,從而影響光譜采集的可靠性,不太合適于在線(xiàn)分析。
  
  傅立葉變換近紅外光譜儀是目前近紅外光譜儀器的主導產(chǎn)品,具有較高的分辨率和掃描速度,這類(lèi)儀器的弱點(diǎn)同樣是干涉儀中存在移動(dòng)部件,且需要較嚴格的工作環(huán)境。AOTF是90年代初出現的一類(lèi)新型分光器件,采用雙折射晶體,通過(guò)改變頻率來(lái)調節掃描的波長(cháng),整個(gè)儀器系統無(wú)移動(dòng)部件,掃描速度快,具有較好的儀器穩定性,特別適合在線(xiàn)分析。但目前這類(lèi)儀器的分辨率相對較低,AOTF的價(jià)格也較高。隨著(zhù)多通道檢測器件生產(chǎn)技術(shù)的日趨成熟,采用固定光路、光柵分光、多通道檢測器構成的NIR儀器,以其性能穩定、掃描速度快、分辨率高、性能價(jià)格比好等特點(diǎn)正越來(lái)越引起人們的重視。在與固定光路相匹配的多通道檢測器中,常用的有二極管陣列(Photodiode-array簡(jiǎn)稱(chēng)PDA)和電荷耦合器件(ChargeCoupledDevices簡(jiǎn)稱(chēng)
  
  CCD)兩種類(lèi)型。
  
  國外NIR光譜儀發(fā)展狀況:國外便攜式近紅外光譜儀的研制工作開(kāi)展的較早,技術(shù)也比較成熟。從廠(chǎng)家的網(wǎng)上材料看,NIR儀器不斷向小型化、固態(tài)化、模塊化和快速實(shí)時(shí)方向發(fā)展。其中典型的有美國的ASD公司的可見(jiàn)/近紅外便攜式光譜分析儀LabspecPro系列,可選擇光譜測量范圍1000-1800nm、1000-2500nm、350-2500nm,光纖探頭,并配以用于化學(xué)計量學(xué)模型編程的Unscrambler標準軟件。澳大利亞IntegratedSpectronicsPtyLtd的PIMA(PortableInfraredMineralAnalyzer)是典型的便攜式野外巖石礦物NIR分析儀器。PIMA系光柵掃描型,光譜范圍1300~2500nm,儀器重2.5Kg,野外電池供電,外接筆記本電腦。
  
  OceanOpticsInc.研制生產(chǎn)的USB2000微型光纖光譜儀(USB2000MiniatureFiberOpticSpectrometer),有標準組件的光譜儀系統,配以不同的光柵、狹縫、不同的光纖設備等,可檢測吸收、反射、發(fā)射光譜等,范圍200-1100nm。USB2000整體尺寸為89mm×64mm×34mm,重量在270克左右。
  

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