近红外光谱仪的发展史

在过去的50多年里，近红外光谱仪经历了如下几个发展阶段： ★第一台近红外光谱仪的分光系统（50年代后期）是滤光片分光系统，测 量样品必须预先干燥，使其水分含量小于15%，然后样品经磨碎，使其粒径小 于1毫米，并装样品池。此类仪器只能在单一或少数几个波长下测定（非连续 波长），灵活性差，而且波长稳定性、重现性差，如样品的基体发生变化， 往往会引起较大的测量误差！“滤光片”被称为第一代分光技术。 ★70年代中期至80年代，光栅扫描分光系统开始应用，但存在以下不足： 扫描速度慢、波长重现性差，内部移动部件多。此类仪器最大的弱点是光栅 或反光镜的机械轴长时间连续使用容易磨损，影响波长的精度和重现性，不 适合作为过程分析仪器使用。“光栅”被称为第二代分光技术。 ★80年代中后期至90年代中前期，应用“傅立叶变换”分光系统，但是由 于干涉计中动镜的存在，仪器的在线可靠性受到限制，特别是对仪器的使用 和放置环境有严格要求，比如室温、湿度、杂散光、震动等。“傅立叶变 换”被称为第三代分光技术。 ★90年代中期，开始有了应用二极管阵列技术的近红外光谱仪，这种近红 外光谱仪采用固定光栅扫描方式，仪器的波长范围和分辨率有限，波长通常 不超过1750nm。由于该波段检测到的主要是样品的三级和四级倍频，样品的 摩尔吸收系数较低，因而需要的光程往往较长。“二极管阵列”被称为第四 代分光技术。 ★90年代末，来自航天技术的“声光可调滤光器”（缩写为AOTF）技术的 问世，被认为是“90年代近红外光谱仪最突出的进展”， AOTF是利用超声波 与特定的晶体作用而产生分光的光电器件，与通常的单色器相比，采用声光 调制即通过超声射频的变化实现光谱扫描，光学系统无移动性部件，波长切 换快、重现性好，程序化的波长控制使得这种仪器的应用具有更大的灵活 性，尤其是外部防尘和内置的温、湿度集成控制装置，大大提高了仪器的环 境适应性，加之全固态集成设计产生优异的避震性能，使其近年来在工业在 线和现场（室外）分析中得到越来越广泛的应用。