近红外透射检测仪

随着智能穿戴设备、消费电子设备应用兴起，生物识别、物联网、自动驾驶、国防/安防等领域对光电镀膜材料的需求日益旺盛。不同行业根据使用场景，对光学镀膜的性能提出了更加多样化的需求，越来越多需要测试镀膜样品的变角度透射、变角度反射信号。传统变角度反射测试一般为相对反射率测试，需要通过参比镜进行数据传递，往往参比镜在不同角度下的绝对反射率曲线很难获取，给测试带来很大困难，同时在数据传递中也会增加误差的来源。随着智能穿戴设备、消费电子设备应用兴起，生物识别、物联网、自动驾驶、国防/安防等领域对光电镀膜材料的需求日益旺盛。不同行业根据使用场景，对光学镀膜的性能提出了更加多样化的需求，越来越多需要测试镀膜样品的变角度透射、变角度反射信号。传统变角度反射测试一般为相对反射率测试，需要通过参比镜进行数据传递，往往参比镜在不同角度下的绝对反射率曲线很难获取，给测试带来很大困难，同时在数据传递中也会增加误差的来源。本文主要介绍采用PerkinElmer紫外可见近红外光谱仪配置可变角度测试附件，直接测试样品不同角度下绝对反射率、透射率曲线，无需参比镜校准，操作简单方便，测试结果更加准确。附件为变角度绝对反射、变角度透射率测试附件，如下图所示，检测器和样品台均可以360度旋转，通过样品台和检测器配合旋转，测试不同角度下透射和反射信号。PerkinElmer Lambda1050+ 光谱仪自动可变角附件光路图图1 仪器外观图固定布局 工具条上设置固定宽高背景可以设置被包含可以完美对齐背景图和文字以及制作自己的模板下分别选取不同应用场景下的典型样品，对测试数据进行简要介绍。以下分别选取不同应用场景下的典型样品，对测试数据进行简要介绍。以下分别选取不同应用场景下的典型样品，对测试数据进行简要介绍。样品变角度透射测试采用自动可变角附件可以方便快捷的测试样品不同角度下透射数据，自动测试样品不同角度下P光和S光下透射率曲线，一次设置即可完成所有角度在不同偏振态下透射率曲线测试，无需多次操作，测试曲线如下图所示。图2 样品不同角度和偏振态下透射率测试数据样品变角度透射/反射曲线测试同一个样品，可以通过软件设置一次性测试得到样品透射和反射率曲线，如下图所示，该样品在可见波长下反射率大于99.5%，透射率低于0.5%，可同时表征高透和减反性能。图3 样品45度透射和反射曲线测试NIST标准铝镜10度反射率曲线测试采用自动可变角附件测试NIST标准铝镜10度下反射率曲线，如下图所示，黑色曲线为自动可变角附件测试曲线，红色为NIST标准值曲线，发现两条测试曲线完全重合，进一步证明测试系统的可靠性，可以准确测试样品的光学数据。图4 NIST标准铝镜10度反射率曲线测试（红色为NIST标准曲线）样品变角度全波长反射曲线测试（200-2500nm）软件设置不同的测试角度和偏振方向，自动测试样品不同角度下P光和S光偏振态下反射率曲线，如下图所示，200-2500nm整个波段下测试曲线均有优异信噪比，尤其是在紫外区（200-400nm）,可以完成各波长范围的反射性能测试。图5 样品全波段（200-2500nm）变角度反射率测试不同膜系设计的镀膜样品性能验证

2019年11月蓝菲光学成功交付上海质检定制摄影镜头光谱透射率及色贡献指数检测系统。光谱透射率及色贡献指数是衡量摄影镜头质量优劣的重要指标。摄影镜头的光谱透射比特性直接影响彩色摄影的色再现质量，ISO规定了以用对数透射比为基础的色贡献指数来描述照相镜头的色再现性（ISO 6728-1983）。我们知道照相镜头是由多片透镜组成的，其设计是由全世界多个厂商共同协作的，不同厂商根据其设计方案，则选用不同的透镜玻璃。照相机的色贡献指数是由整个镜头的综合光谱透过率决定的。从某种意义上讲，用于照相镜头的每一块透镜玻璃都应该测量其色贡献指数，并且测试值符合标准要求。上海市质量监督检验技术研究院，是国家市场监督管理总局批准设立的，经上海市人民政府依法设置的非营利性公益科研类政府实验室，是国家级产品质量监督检验研究院。是集产品质量检验检测、计量校准、体系与产品认证、标准化服务、培训与咨询为一体的全国最具有综合竞争力的检测院所之一。上海市质检院针对采购检测仪器具有很高的产品要求，在产品质量、性能、售后服务等一系列考察后，选定蓝菲光学定制生产镜头色贡献指数检测系统。蓝菲光学定制生产的镜头色贡献指数检测系统基于积分球的光谱透射率测试系统，来获取镜头的光谱透射比。待测镜头最大尺寸128mm（D）*366mm（L）, 待测镜头重量5kg以内。镜头透过率范围一般在4%-98%。硬件系统由积分球，光谱仪，准直光源，夹具和暗室组成。系统符合JBT8248.1-1999 照相镜头光谱透射比的测量方法和JBT8251-1999 照相镜头的色贡献指数国标。蓝菲光学高漫反射涂料很受行业认可，该测试系统积分球内部使用Spectraflect® 涂料在紫外-可见光-近红外光谱区内漫反射率高达98%。积分球的开口处采用刀刃结构有助于收集大角度散射，挡板采用最小化设计，使得探测器能够最大程度地看到球内壁表面。探测器口位于球的顶部和底部，使用挡板遮挡防止样品和参考口光束直接照射。蓝菲光学的光谱仪光谱范围350-1100nm，该光谱仪内置的电制冷、薄型背照式CCD探测器可高效地抑制杂散光。所使用的准直光源均匀性＞90%，光斑大小可调，配套软件显示光谱透射比和色贡献指数，光谱间隔为10nm，此外允许我们自定义光谱及对软件二次开发，方便实用。图1 上海质检定制摄影镜头光谱透射率及色贡献指数检测系统图图2 摄影镜头光谱透射率及色贡献指数检测系统软件界面蓝菲光学定制的摄影镜头光谱透射率及色贡献指数检测系统设计灵活，可依照标准定制，适用于各类镜头透过率和色贡献指数测试。

随着智能穿戴设备、消费电子设备应用兴起，生物识别、物联网、自动驾驶、国防/安防等领域对光电镀膜材料的需求日益旺盛。不同行业根据使用场景，对光学镀膜的性能提出了更加多样化的需求，越来越多需要测试镀膜样品的变角度透射、变角度反射信号。传统变角度反射测试一般为相对反射率测试，需要通过参比镜进行数据传递，往往参比镜在不同角度下的绝对反射率曲线很难获取，给测试带来很大困难，同时在数据传递中也会增加误差的来源。本文主要介绍采用珀金埃尔默紫外/可见/近红外光谱仪和Spectrum 3红外傅里叶变换红外光谱仪，配置TAMS等可变角度测试附件，测试样品不同角度下绝对反射率、透射率数据，实现175nm-50000nm透射率、反射率等光学性能的精确表征。TAMS附件为变角度绝对反射、变角度透射测试附件，如下图所示，检测器和样品台均可以360度旋转，通过样品台和检测器配合旋转，测试不同角度下透射和反射信号。 Lambda系列分光光度计 TAMS变角度透射反射附件光路图图1 仪器外观图以下分别选取不同应用场景下的典型样品，对测试数据进行简要介绍。01样品变角度透射测试采用TAMS附件可以方便快捷的测试样品不同角度下透射数据，自动测试样品不同角度下P光和S光下透射率曲线，一次设置即可完成所有角度在不同偏振态下透射率曲线测试，测试曲线如下图所示。 图2 样品不同角度和偏振态下透射率测试数据（点击查看大图）TAMS附件配套不同的偏振组件，可以自动测试样品不同波长下偏振信号，如下图测试石英样品在45度下偏振P光和S光反射数据： 图3 样品紫外波段P光和S光偏振测试（点击查看大图）02样品变角度透射/反射曲线测试通过软件设置，可一次性测试得到样品透射和反射率曲线，如下图，该样品在可见波长下反射率大于99.5%，透射率低于0.5%，可同时表征高透和减反性能。 图4 样品45度透射和反射曲线测试（点击查看大图）03NIST标准铝镜10度反射率曲线测试测试NIST标准铝镜10度下反射率数据，如下图所示，黑色曲线为TAMS测试曲线，红色为NIST标准值曲线，两条测试曲线完全重合，进一步证明测试系统的可靠性，可以准确测试样品的光学数据。 图5 NIST标准铝镜10度反射率曲线测试（红色为NIST标准曲线）04样品变角度全波长反射曲线测试（200-2500nm）软件设置不同的测试角度和偏振方向，自动测试样品不同角度下P光和S光偏振态下反射率曲线，如下图所示，200-2500nm整个波段下测试曲线均有优异信噪比，尤其是在紫外区（200-400nm）,可以完成各波长范围的反射性能测试。 图6 样品全波段（200-2500nm）变角度反射率测试（点击查看大图）05不同膜系设计的镀膜样品性能验证测试样品600-1400nm下45度反射率曲线，该样品在1200nm以上属于高反射率，反射率大于99.5%，同时需要关注600-1200nm范围各个吸收峰情况，该波段下吸收峰非常尖锐，同时吸收峰较多，需要仪器具备高分辨率，从而准确测试出每一个尖锐吸收峰信号。 图7 膜系设计验证样品45度反射率测试（点击查看大图）06双向散射分布函数（BSDF）测试除了测试常规变角度透射和反射曲线外，TAMS附件可以自动测试样品不同角度下透射和反射率信号，可以得出样品不同角度下的透射分布函数（BTDF）和反射分布函数（BRDF）信号，最终得到双向散射分布函数（BSDF）。采用该附件可方便测试样品双向散射分布函数（BSDF）、双向反射分布函数（BRDF）、双向透射分布函数（BTDF）等光学参数测试，测试结果如下图所示： 图8 BRDF和BTDF测试（点击查看大图）如下图所示，测试样品不同波长下BSDF分布函数曲线（BRDF + BTDF），从而可以得出样品随不同角度下透射和反射信号变化情况。 图9 样品不同波长下BSDF（BRDF+BTDF）测试（点击查看大图）07窄带滤光片测试Lambda系列光谱仪为双样品仓设计，TAMS附件可与标准检测器、积分球检测器自由更换。对于窄带滤光片样品，即需要准确测设带通区域的透过率、半峰宽，也需要准确测试截止区吸光度值（OD值），可直接切换标准检测器进行检测。 图10 用于激光雷达的镀膜镜片透射和OD值测试数据（点击查看大图）08红外波段区变角透射反射测试珀金埃尔默傅里叶变换红外光谱仪，可广泛应用于上述红外材料光学性能测试，可测试样品在不同波段下红外透光率以及反射率，搭配变角透射及变角反射附件，可以实现不同角度下透射率及反射率测试，如下图为红外波段透射和反射测试曲线： 图11 用于Spectrum 3傅里叶红外的TAMS附件 图12 红外TAMS附件测试样品红外波段不同角度透射数据Summary综上，采用Lambda系列紫外/可见/近红外分光光度计以及傅里叶红外光谱仪，搭配TAMS、标准检测器、积分球等多种采样附件，可以组合出完备的材料光学性能测试平台，满足光学镀膜测试的多样化需求，更加准确便捷的得到样品的光学检测数据。 关注我们

高端近红外线水分检测仪深芬仪器研制成功，CSY-JH近红外水分检测仪是深圳市芬析仪器制造有限公司研制的高端近红外水分检测仪，采用非接触式红外慢反射方式对样品水份进行测定，CSY-JH近红外水分检测仪采用无损检测，不破坏样品理化指标3-5S内对样品进行快速检测水分含量。CSY-JH近红外水分检测仪可广泛应用于一切需要快速测定水分的行业，如医药、粮食、饲料、种子、菜籽、脱水蔬菜、烟草、化工、茶叶、食品、肉类以及纺织，农林、造纸、橡胶、塑胶、纺织等行业中的实验室与生产过程中对水分测定的要求；同时满足固体、颗粒、粉末、胶状体及液体含水率的测定。近红外水分检测仪仪器优点：1、采用非接触式红外慢反射方式对样品水份无损检测。2、测量速度快速3-5S内对样品进行快速检测水分含量。3、自定义多种测量模式，可以预设1-10不同测量模式4、具有温度自动补偿基本不受外界温度变化的影响长期稳定性好5、测量精度精确，近红外水分检测仪采用光栅式红外技术，其稳定性比六光束、八光速大大提高，满足生产工艺要求。近红外水分检测仪技术参数：测量范围：0.01-100%测量精度：0.01%测量时间：3-5S探头：光栅式红外技术

为满足不同样品检测的要求，天津能谱成功研发出大样品无损检测专用紫外可见分光近红外光度计，该产品的研发具有重要的科学意义和实际应用价值：1. 拓宽应用领域：传统紫外可见近红外分光光度计通常适用于小样品或液体样品的检测，而大样品无损检测设备能够处理更大尺寸的固体样品，如建筑材料（如玻璃幕墙）等，常规最大尺寸一般控制在110mm以内，样品再大样品仓等放不进去，天津能谱成功研发出的大样品无损检测从而拓宽了该技术的应用领域。特别反射附件测试不在局限于样品大小的限制。2. 提高检测效率与准确性：这类仪器设计用于大尺寸样品，通常配备有专门的光学系统和大样品室，可以在不破坏样品的前提下，快速准确地获取样品的光谱信息，这对于需要保持样品完整性的应用尤为重要。3. 促进材料科学研究：在材料科学领域，这种设备可以用于研究材料的光学性质，如透过率、反射率和吸收特性，对于新材料的开发、质量控制及性能评估极为关键。4. 建筑材料：建筑材料的能效特性（如玻璃的透光性和隔热性），有助于环境保护和公共安全。5. 文物保护与鉴定：对于文物和艺术品的鉴定与保护，无损检测技术可以提供宝贵的信息，帮助专家了解材质老化、修复历史等，而不会对珍贵文物造成任何伤害。6. 光学质量控制：在光学制造行业，大样品镜片等的无损检测对于确保产品质量、优化生产工艺、减少浪费具有重要意义。 iCAN 3000G建筑玻璃可见光透射比/遮阳系数检测仪是iCAN 3000 紫外可见近红外分光光度计的基础上升级专门用于测定各种建筑玻璃可见光透射（反射）比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射（反射）比及有关玻璃等参数。根据所记录的图谱对被测物质进行定性或定量分析，是检测建筑玻璃参数的一个重要工具。可检测的样品有：普通平板玻璃、电浮法玻璃、夹层玻璃、离子镀膜玻璃、溅射镀膜玻璃、LOW-E玻璃、汽车安全膜等；用于建筑幕墙玻璃节能参数的测定、玻璃镀膜材料研和分析； Ø 设备可满足以下测试：紫外光透射比 Tuv可见光透射比 TV室外侧可见光反射比 pvo室内侧可见光反射比 pvi太阳光直接透射比 Te太阳光直接反射比 pe太阳红外直接透射比 TIR太阳能总透射比 g遍阳系数 SC光热比 LSG太阳红外热能总透射比 glR向室内侧二次热传递系数 qi向室内侧太阳红外二次热传递系数 qin传热系数U

当我们走进水果店时，会发现同一种水果会分不同的价格售卖，而影响价格的主要原因是其品质，这时我们就会产生疑问 ➙什么样的荔枝核小而甜？什么样的西瓜皮薄瓤多脆又甜？我们今天来分享一些关于：如何用科学的方法区分不同品质的水果（当然也能区分同一类水果的不同产地与品种）随着生活质量提高和消费水平的改变，消费者对于水果品质不同的需求也就促成了水果的销售分级处理；利用非接触式水果分选检测技术，不断细分果品，以便满足不同消费市场的需求。什么是水果分选？一般来说，将其分为四类：大小、重量、外观品质（颜色、新鲜度）、内部品质 其中在内部品质分选中，主要判断的指标如下：糖度硬度酸度内部缺陷然而传统的破坏性检验方法不仅成本高，还造成资源浪费，因此光谱无损检测的方法成为一大趋势。水果分选机因其具有检测速度快、可同时检测多种内部成分等优点，近年在农产品内部品质检测方面发展迅速。其基本原理是：当用近红外光照射水果时，不同的水果内部成分对于不同波长的光学吸收和散射程度不同，而内部光谱也会随着水果内部成分质量分数的不同而发生变化。利用这一特性，即可根据近红外光谱特征分析水果中的主要成分及其质量分数。为什么是近红外光谱？近红外光谱近红外光谱属于分子振动光谱的倍频和主频吸收光谱，主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的，具有较强的穿透能力。近红外光主要是对含氢基团Ｘ－Ｈ（Ｘ＝Ｃ、Ｎ、Ｏ）振动的倍频和合频吸收，其中包含了大多数类型有机化合物的组成和分子结构的信息。由于不同的有机物含有不同的基团，不同的基团有不同的能级，不同的基团和同一基团在不同物理化学环境中对近红外光的吸收波长都有明显差别，且吸收系数小，发热少，因此近红外光谱可作为获取信息的一种有效的载体。近红外光照射时，频率相同的光线和基团将发生共振现象，光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子；而近红外光的频率和样品的振动频率不相同，该频率的红外光就不会被吸收。因此，选用连续改变频率的近红外光照射某样品时，由于试样对不同频率近红外光的选择性吸收，通过试样后的近红外光线在某些波长范围内会变弱，透射出来的红外光线就携带有机物组分和结构的信息。通过检测器分析透射或反射光线的光密度，就可以确定该组分的含量。近红外光谱优劣势但是近红外经过两百多年的发展与应用开发，仪器的进步与算法的革新，仪器制造商与科学家们已经可以将越来越多的劣势规避，从而更好地发挥了近红外不消耗化学试剂，不污染环境等优点，因此也受到越来越多人的青睐。应用案例基于近红外光谱技术检测水果糖度（水分/黑心病【可见+近红外】）主要过程：（1）选取具有代表性的水果（2）通过漫反射或透射方式采集水果样品相关光谱数据；（3）对光谱数据预处理，消除不同因素对水果模型精度带来的误差，选择更有代表性样品的光谱数据；（4）采用国家和国际认证的化学分析方法测量水果样品成分的准确含量；（5）建立预测模型（6）未知水果样品近红外光谱的采集，然后用所建立的预测模型预测未知样品的成分含量。（7）用标准的化学分析方法测量未知水果样品成分的含量，验证所建立预测模型的准确性，然后对预测模型进行校正和优化。典型装置设计：三大功能模块：光路模块、附件模块、数据处理模块光路模块的光源对待测水果样品进行有效照射，通过光纤传递给光纤探头，再将透过水果样品的光谱信息进行收集，并通过光纤传递给数据处理模块的光谱仪。通过微处理器进行处理、计算和分析，从而完成对待测水果样品糖度的预测，在显示屏上获取结果，实现水果糖度的无损检测。由于水果的尺寸大小、果肉薄厚，糖酸度有高有低，且分布不均的情况，在光谱采集模块中有多种方式：图片来源：仪器信息网以下图为实际的光谱采集谱图案例▼▼▼脐橙原始光谱采集（可见+近红外）苹果吸收光谱（可见+近红外）香蕉的不同反射光谱（近红外）并做归一化平均草莓反射光谱（可见+近红外）正常与不同腐变程度的苹果透射光谱比较图（可见+近红外）化学计量学建模在完成光谱采集后，数据处理成为整个装置的核心步骤。再建立准确化学值与光谱信息之间的化学计量学模型。化学计量学模型的建立主要包括两个过程：校正和预测硬件：光谱采集模块① 光谱仪（近红外系列光谱仪，可见-近红外光谱仪）② 光源（海洋光学提供集成和光路设计方案，解决客户在光学部分的担忧；因集成到在线设备，我们推荐使用高度可集成化、高稳定性的光源，以适应在线设备的光路设计和长时间稳定运行。） ③ 光谱收集附件（可选配/定制/也可空间光耦合的光纤、准直镜附件，帮助客户解决系统中光传输和耦合问题。）软 件① 光谱读取软件定制/二次开发（Omnidriver/Seabreeze）② 近红外光谱建模软件（可根据需求选取不同建模软件）③ 数据传输与分选机制协议定制针对不同的水果产线和分选机制，为客户定制数据传输模块及协议方式。由于通讯方式的差异及需求差异，我们还可以为客户进行光谱仪器协议、固件等开发，实现同样光谱设备在不同应用中发挥其不同长处。理由1：触发准确性在水果分选设备产线中，光谱仪工作在外触发模式，当传输带送入一个水果到测量位置，立即触发光谱仪开始积分，积分时间100ms，因此对触发的准确性要求很高。而竞争对手的产品外触发时间不准确，如果产线使用的是高功率卤钨灯，多停留一段时间就有可能造成水果的热损伤。理由2：量产能力性机器人自动校正并保证每台设备的精准校调，确保每条产线的分选标准一致。理由3：量身定制在线系统中如果出现系统故障会影响整条产线的正常运行，我们可为客户定制系统运行自测协议，减少人为检验步骤，提高生产效率。本文来源：海洋光学关于海洋光学海洋光学作为世界领先的光学解决方案提供商，应用于半导体、照明及显示、工业控制、环境监测、生命科学生物、医药研究、教育等领域。其产品包括光谱仪、化学传感器、计量检测设备、光纤、透镜等。作为光纤光谱仪的发明者，如今海洋光学在全球已售出超过40万套的光纤光谱仪。关于爱蛙科技爱蛙科技（iFrogTech）是海洋光学官方授权合作伙伴，提供光谱分析仪器销售、租赁、维护，以及解决方案定制、软件开发在内的全链条一站式精准服务。如需了解更多详情或探讨创新应用，可拨打400-860-5168转5895客服电话。

小动物活体成像技术是指应用影像学方法，对活体状态下的生物过程进行组织、细胞和分子水平的定性和定量研究的技术。广泛应用于生物医学、药物筛选等领域。为帮助广大用户及时了解小动物活体成像前沿技术、产品与整体解决方案，仪器信息网特别策划“小动物活体成像技术”主题征稿活动。本期，特别邀请到恒光智影联合创始人兼CTO艾中凯博士围绕小动物活体成像技术发展与应用展开阐述，着重就恒光智影聚焦的近红外二区（NIR-II）成像技术的优势及未来发展进行分享。 本期嘉宾：艾中凯博士，上海恒光智影医疗科技有限公司CTO/联合创始人2008年-2014年，博士毕业于新加坡国立大学电气与计算器工程系。 2015年 至2019年就职于美国普林斯顿仪器公司 (Princeton Instruments)，担任应用科学家职位，负责探索弱光信号探测技术在前沿科学中的结合，深度参与许多前沿的科技项目，在弱光成像技术上有多年持续的积累。2020年至今，作为恒光智影联合创始人之一，参与公司技术专利8项，推出了新一代平台型近红外二区活体成像系统，具有丰富的产学研结合经验。 01 从动物模型到小动物活体成像技术人类疾病动物模型是现代生物医学研究中重要的实验方法与手段，是对医学研究和药物研发的有力支撑，有助于更方便、更有效地认识人类疾病的发生、发展规律以及研究防治措施。与此同时，由于大鼠、天竺鼠、小鼠等小动物作为动物模型具备诸多优势，在生命科学、医学研究及药物研究开发等多个领域的应用日益增多。众所周知，影像技术在基于动物模型的研究过程中发挥着至关重要的作用。近些年随着科学仪器设备技术的创新与突破，面对层出不穷、日新月异及个性化的科研需求，市场涌现出各种小动物成像的专业设备，为科学研究提供了强有力的工具。 02 市场规模破百亿，小动物活体成像五大主流技术路线据调研机构对小动物成像（活体内）行业市场数据的统计显示，2022年全球小动物成像（活体内）市场容量为115.86亿元（人民币）。预计全球小动物成像（活体内）市场规模在预测期将以9.94%的CAGR增长并预估在2028年达203.38亿元。动物活体成像技术是指应用影像学方法，对活体状态下的生物过程进行组织、细胞和分子水平的定性和定量研究的技术。动物活体成像技术目前主要分为光学成像 (optical imaging)、核素成像（PET/SPECT）、核磁共振成像（magnetic resonance imaging ，MRI）、计算机断层摄影（computed tomography，CT）成像和超声（ultrasound）成像五大类。根据数据类型，又可以分为绝对定量数据和相对定量数据两种。在样本中位置而改变，这类技术提供的为绝对定量信息，如CT、MRI和PET提供的为绝对定量信息；图像数据信号为样本位置依赖性的，如可见光成像中的生物发光、荧光、多光子显微镜技术属于相对定量范畴，但可以通过严格设计实验来定量。光学成像和核素成像特别适合研究分子、代谢和生理学事件，称为功能成像；超声成像和CT则适合于解剖学成像，称为结构成像，MRI则介于两者之间。 分子成像技术使活体动物体内成像成为可能美国哈佛大学Weisslede于1999年提出分子影像学（molecular imaging）的概念——应用影像学方法，对活体状态下的生物过程进行细胞和分子水平的定性和定量研究。此前传统成像技术大多依赖于肉眼可见的身体、生理和代谢过程在疾病状态下的变化，而不是了解疾病的特异性分子事件，而分子成像则是利用特异性分子探针追踪靶目标并成像。这种从非特异性成像到特异性成像的变化，为疾病生物学、疾病早期检测、定性、评估和治疗带来了重大的影响。分子成像技术使活体动物体内成像成为可能，它的出现，归功于分子生物学和细胞生物学的发展、转基因动物模型的使用、新的成像药物的运用、高特异性的探针、小动物成像设备的发展等诸多因素。活体动物体内光学成像主要采用生物发光与荧光两种技术。生物发光是用荧光素酶基因标记细胞或DNA，而荧光技术则采用荧光报告基团（GFP、RFP, Cy5及Cy7等）进行标记。该技术最初是由美国斯坦福大学的科学家采用了世界上最优秀的高性能CCD研发与生产制造商最新研发的背部薄化、背照射冷CCD，配合密闭性非常好的暗箱，使得直接监控活体生物体内的细胞活动和基因行为成为现实。科学家借此可以观测活体动物体内肿瘤的生长及转移、感染性疾病发展过程、特定基因的表达等生物学过程。所以说该技术是伴随着背部薄化、背照射冷CCD的产生而产生，并随着该CCD技术的发展而发展。由于具有更高量子效率CCD的问世，使活体动物体内光学成像技术具有越来越高的灵敏度，对肿瘤微小转移灶的检测灵敏度极高。在该技术诞生后的10几年间，科学家借此取得了大量的科学成果，发表了几千篇文献资料，大部分都是应用以背部薄化、背照射冷CCD为核心部件的成像系统而得出的。活体动物光学成像技术的应用史，从设备技术层面，也是生物学家应用背部薄化、背照射冷CCD进行生物微弱发光检测的应用史。该技术之所以促进活体动物光学成像技术的发展，主要是由于超低温的CCD芯片，CCD镜头温度越低，噪音越小，信噪比越好，灵敏度越高因此对物微弱发光具有极高的灵敏度，使近年来产生了大量的高水平的应用活体成像技术进行肿瘤学、基因治疗、流行病学等研究的文献，极大的促进了生物医学在分子成像方面的发展。 03 突破透射深度瓶颈的近红外二区（NIR-II）成像技术 荧光成像技术，对比X-ray CT、PET-CT、MRI、超声等技术，在多个方面具有优势并拥有广阔的应用前景，但透射深度是光学活体成像最关键的瓶颈所在。小动物活体成像技术路线特点分析红外光线应用于活体层面，科学家们常用拓展到 760~900 nm 的近红外一区（NIR-I）窗口进行成像。然而，在该窗口内，在生物组织中传播的光子仍然受到较强的散射作用，这严重限制了组织荧光成像的成像深度和图像分辨率。2003年， 哈佛医学院 Frangioni教授及麻省理工学院 Bawendi 教授等预测了大于 1000 nm 光学窗口的大深度成像潜力。2009年，斯坦福大学戴宏杰教授团队利用单壁碳纳米管实现了首例大于1000 nm的近红外活体荧光成像。不久后，1000~1700 nm 作为第二个近红外成像窗口（近红外二区 NIR-II，又称短波红外波段SWIR）被大家熟知。NIR-II比NIR-I拥有更低的水吸收，不易受组织自发荧光或者实验室光照环境影响，更低光散射等特性，使得NIR-II比NIR-I拥有更佳的组织穿透性，从而获得高清晰度的活体成像数据。近6年，人们发现NIR-II和NIR-I成像更重要的是检测器上的差别。传统NIR－I成像使用的是Si检测器，NIR-II成像使用的是InGaAs检测器。其检测灵敏度如下图所示：传统Si检测器的响应范围在400nm到1000nm之间，InGaAs检测器的响应范围在1000nm到1700nm之间。于此同时NIR-I，NIR-II荧光成像波长的差别带来的荧光成像透射深度及分辨率的差别极为明显，如下图所示：NIR-II染料CH1055-PEG 在1200～1700nm对小鼠脑部血管成像的效果远远好于临床应用的NIR-I染料ICG（750～900nm）。脑部主要血管（~4mm深度）在NIR-II荧光成像中清晰可见，但在NIR-I成像中难以分辨清楚。如下图对比所示，在类似的曝光时间下，3mm深度NIR-II的空间分辨率可达0.04mm，而且产生极少量的自荧光现象。 NIR-II染料与三维光学断层成像技术相得益彰光学分子影像具有高度灵敏、实时直观、成像快速、操作简便、成本低、无放射性危害且可同时观测多分子事件等优点。 尽管光学分子影像学技术已被广泛应用于药物开发、肿瘤早期诊断及复发监测、辅助治疗、预后判断等生物医学领域，但是它也有一些不足，如但荧光分子不稳定性导致其存在重现性差、光在体内散射致使探测深度较浅等问题。此外，由于空间分辨率相对较差并缺乏深度信息,常规平面光学成像不能用于定位组织深处的光学探针,因此难以通过其获得特定分子或目标在组织内的空间分布信息。近年来,多功能光学分子探针和各种三维光学断层成像技术,包括光学相干断层成像(Optical Coherence Tomography,OCT)、荧光分子断层成像(Fluorescent Molecular Tomography, FMT)、生物自发光断层成像(Bioluminescence Tomography, BLT)、切伦科夫荧光断层成像(Cerenkov Luminescence Tomography, CLT)等新技术的发展,提高了光学成像的灵敏性和特异性,探测深度、范围和空间分辨率,使光学分子影像技术在生物医学的基础和应用研究中展现出良好的前景。就荧光分子断层成像（FMT）而言，能够提供目标物在生物体内的分布信息,克服平面荧光成像的局限性,在肿瘤检测、基因表达、蛋白质分子检测、揭示机体功能变化等方面有着很大的应用潜力【1】。荧光分子断层成像以荧光探针标记的分子或细胞为成像源,在外部光源的激发下产生荧光,通过测量组织边界处的荧光光强,结合光子在组织中传播的模型,来重建出组织内部的荧光光学特性的分布图像以及组织光学参数。由于NIR-I染料的兴起，NIR-I荧光分子断层扫描（NIR-I FMT）已被充分开发用于临床前诊断和小动物实验，然而NIR-I FMT要达到令人满意的效果仍然是一个具有挑战性的问题），因为NIR-I光在生物组织中的强烈散射，NIR-I FMT仍然呈现严重的缺陷和问题。NIR-II比NIR-I减少了组织散射效应和更长波长产生的最小自发荧光，因此NIR-II荧光成像具有更深的组织穿透深度（厘米级）和更高的空间分辨率。NIR-II FMT预计可以进一步提高重建精度和空间重叠。另一方面，有效且临床可用染料的缺乏也在技术发展初期限制了NIR-II成像的临床应用。但是最近的研究报道吲哚菁绿（ICG）在NIR-II窗口中发出尾部荧光，适用于NIR-II FMI。这些进展促进了NIR-II成像的发展，为NIR-II FMT创造了有利的条件【2】。 聚焦NIR-II成像，恒光智影突破多项技术攻关上海恒光智影医疗科技有限公司成立于2019年，由海外留学归国团队创办，公司的研发团队核心成员来自斯坦福大学、新加坡国立大学、中国科学院大学、武汉大学、哈尔滨工业大学、中国科学技术大学、浙江大学等国内外知名高校，60%以上具有博士学位，技术研发专注于近红外二区（900-1700nm）及全光谱（400-1700nm）小动物活体成像系统，并整合CT、X-ray、光谱、超声、光声成像技术，可为肿瘤药理、神经药理、心血管药理、大分子药代动力学等一系列学科的科研人员提供清晰的成像效果，为用户提供前沿的生物医药与科学仪器服务。2022年被评为“国家高新技术企业”，上海市“科技创新行动计划”科学仪器领域立项单位。自公司成立以来，恒光智影坚持以产品研发和技术创新为核心驱动力，突破了多项技术攻关，完成新产品研发和交付：• 2020上半年疫情期间，团队克服种种困难，没有间断产品研发，于2020年7月1日，恒光智影自主开发的近红外二区小动物活体成像系统MARS正式面市；• 2020年12月，在南方科技大学完成MARS的首台装机。MARS面市后，凭借出色的产品性能与售后服务，得到了用户和市场的广泛认可。自2021年起，在近红外二区小动物活体成像系统领域的市场占有率遥遥领先；• 2021年7月，恒光智影推出近红外二区高光谱小动物活体成像系统；• 2021年8月，MARS推出自主研发的多波长融合激光光源；• 2022年1月，恒光智影推出全球首款近红外二区小动物体视活体成像系统并实现首台装机交付；• 2022年11月，推出并实现首台全光谱小动物活体成像系统装机；• 2022年11月，推出全球首台近红外二区+CT小动物活体成像系统并实现首台订单；• 2023年6月，推出X射线辐照近红外二区小动物活体成像系统并实现首台装机；• 2023年9月，推出全球首台近红外二区双光子共聚焦成像系统并完成首台装机； 跨尺度全光谱小动物活体成像凸显核心竞争力恒光智影聚焦在近红外二区成像技术，提出跨尺度活体成像概念，其产品组合已覆盖宏观成像、体视成像、共聚焦显微成像、X射线和PET-CT模块、荧光寿命模块、荧光光谱、拉曼光谱等模块，并且整合可见光至近红外一区系统，推出全光谱小动物活体成像设备，全方位满足生物医学、临床前和临床应用科研工作对活体成像的需求。——产品优势/核心竞争力——1、高灵敏度宏观光学系统（MARS），实现高清晰度活体动物成像：1)深制冷InGaAs相机，提供了高灵敏，低噪声，高速读出的优异性能；2)自主开发高光通量宏观镜头，光折损小，对低亮度探针成像适应性更强；3)丰富且灵活可变的荧光通道，轻松滤除干扰信号，获取目标荧光信号。2.可快速切换至体视光路（Pathfinder），1-7X连续变倍观察，实现30mm-2mm小鼠宏观整体到局部介观超宽范围FOV的成像：3.自动化激发时分复用系统(Multicolor)，可整合1- 6路激光，可实现单/多波长同时激发，匹配不同探针体系；4.暗室+旋转舱门结构设计，除了提供正常成像过程中所需要的暗室环境外，打开时可提供180°的开阔空间，供2-3名研究人员同时进行手术导航等操作；5.可扩展的多模态平台架构，可在MARS宏观系统上增配体视光路系统、荧光寿命系统、X-ray和CT断层扫描模块，实现多模态功能扩展，节省设备复购的成本，更适合科研应用；——应用领域——近红外二区荧光活体成像技术适用于多个生物医药科研的应用领域，包括：1.肿瘤成像/手术导航/靶向性/诊疗一体化/抗癌药研发等；2.血管成像/颅内血管造影/血栓研究/脑中风模型/血脑屏障BBB等；3.脏器系统/药剂崩解追踪/肠道菌群/肾代谢/外泌体追踪/骨结构成像等；4.药物药理研究、药效评价、分子药物药代动力学研究等；涉及颅内血管、肿瘤、骨关节、肝胆、肠道菌群，淋巴系统等多个器官和组织的活体成像，以及荧光探针的发射光谱、靶向性能、荧光寿命、生物毒性、发光强度等性能指标的研究和测试:自2020年上市以来，恒光智影MARS已在复旦大学、上海交通大学、中科院上海药物研究所、深圳先进技术研究院、西安交通大学、北京化工大学等40多家国内知名院校及医疗机构的相关课题组和重点实验室完成了系统安装和交付使用，已协助科研人员发文20余篇。 04 展望：NIR-II成像技术多领域应用潜力可观对于肿瘤学研究，NIR-II成像为活体内三维结构、血管分布、血流和肿瘤中动态免疫细胞浸润过程的成像提供了可能。通过结合多种内源性和外源性NIR-II探针，进一步发展多种光谱成像方法，将为全面分析肿瘤的发生、发展和转移提供一种独特的工具，从而为肿瘤的精确诊断和治疗提供理论依据。就临床应用而言，NIR-II成像最有希望的应用是图像引导的肿瘤手术；在未来，先进的NIR-II成像技术可能会大大提高肿瘤手术的精度和预后。此外，与FDA批准的基于ICG的NIR-I成像相比，NIR-II成像在组织穿透深度和时空分辨率方面具有优越的性能，因此在临床心血管疾病的精确诊断和治疗方面也具有巨大潜力。在再生医学领域，无创NIR-II成像也将在探索基本生物学问题方面发挥重要作用，如胚胎和器官的发育过程以及干细胞的谱系和命运。应用多光谱NIR-II成像技术可以提供丰富的成像通道，同时监测干细胞的易位、活力、旁分泌、分化和老化，从而全面了解干细胞再生的过程和潜在机制。 05 后记：习近平总书记曾说道：“我们比历史上任何时期都更需要建设世界科技强国”。建设世界科技强国，首先必须建设世界仪器强国。中国在近红外二区荧光成像方向上的科学技术水平引领世界，恒光智影正是怀揣着这样的科研理想，通过在近红外二区成像技术的不断研发创新，打造高端科研仪器，肩负起中国仪器之崛起，助力中国走向世界科技强国，实现中华民族伟大复兴的历史使命。参考文献：【1】“Application of Three-Dimensional Optical Tomography for in Vivo Bioimaging”，LI Zhuhenga,b, ZHANG Huab, LIU Dianjunb, WANG Zhenxinb，DOI: 1000-0518(2018)12-1411-09 【2】”NIR-II/NIR-I Fluorescence Molecular Tomography of Heterogeneous Mice Based on Gaussian Weighted Neighborhood Fused Lasso Method”, Meishan Cai, Zeyu Zhang, Xiaojing Shi, Zhenhua Hu,and Jie Tian , Fellow, IEEE, DOI: 10.1109/TMI.2020.2964853征稿提纲：https://www.instrument.com.cn/news/20230925/685455.shtml欢迎持续投稿！投稿文章后续将在【小动物活体成像技术专题】展示并在仪器信息网相关渠道推广。投稿邮箱：liuld@instrument.com.cn，关于征稿内容要求也可邮件咨询或电话联系刘编辑：13683372576（同微信）。

本文题目之所以叫“果蔬近红外检测技术中的点点滴滴”，就是因为近红外技术的大理论、大思维、大方法诸位早已熟知，一些没有覆盖着的小理论、小思维、小方法也很重要，有待大家共同挖掘，以期弥补不足 另外一个含义是所有内容都与近红外相关，但相互间关系不大，甚至无关，敬请谅解。中国农业大学 韩东海教授　　1、用心感悟样品光物性　　图1是2019年6月23日在微信朋友圈发的信息，得到众人点赞。这是我第一次看到这么形象地描述水果光物性的图。这张图清晰地告诉人们，哪些水果容易检测，哪些比较困难，可以帮助人们在研发水果品质无损检测过程中，及时采取应对措施，减少失败，争取时间。　　通常我们希望物料透光性要好，可是过于透光，近红外光谱中待检成分信息变弱，不利于分析。例如，葡萄、迷你西红柿。此时，通常采用加大光程的办法加以解决。AMAICA手持仪2)，多种果实检测硬件是通用的，只有西红柿在加大光程后，硬件进行了单独设计，独立使用。　　透光度低，难以获得有效信息，后续分析无法进行，例如，红薯。在众多物料中，红薯透射性极差，以至于很难实现透射检测。现有研究中，红薯主要采用漫反射采集近红外光谱3，4)，受制于透射深度有限，一旦径向待检成分分布差异大，就很难得到正确结论。再就是在红薯断面上采集近红外光谱5)，虽然这种方法也具有一定的意义，但已经不属于无损检测了。此类物料要实现在线近红外检测，难度更大。　　2、 定量利用光谱强度，定性利用光谱形状　　有关近红外吸光度谱的论述很多，也很成熟。多数情况下，利用近红外吸光度谱的强度进行定量分析，而关于原始光谱的探讨少之又少，所以原始光谱容易被忽略。实际上，利用原始光谱形状在一些问题的分析处理上也具有一定的优势。　　图2是几种果蔬的近红外原始光谱图。总体来讲，原始光谱波形比较简单，通常就是两个峰，一个谷。个别情况只有一个峰，如葡萄。因为苹果皮薄，质地均匀，内部品质多种多样，特性稳定，故以苹果为基准论述原始光谱特性。两个峰一左一右，左峰在710nm附近，右峰在810nm左右(注释：仪器不同，多少有些差异，无标准而言)。右峰的位置基本在810nm±5nm范围内，而左锋有时则相差很大，大则右移15nm。　　苹果、柿子、梨和桃等波形相似，710nm峰值高于810nm 西瓜、甜瓜、蜜桔、葱头、绿蜜桔、柠檬、圆白菜、土豆的波形相像，共同特点是710nm峰值低于810nm。葡萄、迷你西红柿、草莓、牛油果、枇杷、甜椒最特殊，只在810nm处有一个明显高峰。　　类别相同但品质不同果蔬的710nm峰值上下变化大，而810nm峰值略微上下浮动。例如三种内部品质不同的正常苹果、褐变苹果、糖心苹果的810nm峰值相差不大，而710nm处的峰值规律为糖心苹果正常苹果褐变苹果三种中的任一810nm峰值(图3)。由此可知，内部品质在原始光谱上主要显现在710nm峰值上，这样就可以利用这个特点进行定量分析或定性判别。　　为什么710nm处既有上下变化，又有左右位移呢?现无定论。我认为，一是受水分影响，例如糖心苹果水分高于一般苹果，水分高则光易通过，所以糖心苹果的710nm峰值最高；二是受颜色影响，710nm为红色波长，红色的补色是绿色，当果实不论是瓜皮还是果肉呈现绿色时，则吸收红光，透射光减少，710nm峰值降低。未成熟苹果的710nm峰值与810nm不相上下，就是因为果肉呈浅绿色，吸收了红光，透过光减少，导致710nm峰值降低。西瓜的710nm低于810nm就是因为厚厚的绿色瓜皮阻挡了红光透过，而810nm这些属性不显著。左右位移是否受果实质构的影响有待进一步论证。　　关于葡萄等物料只在810nm处有一个明显高峰的解释，暂且无人讨论。本人认为，这些果实透光性极好，很小的功率即可满足要求，710nm的能量尚未达到透过物料时，810nm处已接近饱和。　　所以，果蔬原始谱更多地反映了样品的质构信息、形状差异更为突出。　　现在的在线果蔬品质判别多数是先定量后定性。例如褐变苹果的判别大致程序是光谱预处理、二阶导、建立PLS模型、计算预测值、确立阈值、按照阈值区分正常还是褐变。如果采用原始光谱就可以直接进行定性分析，这样的研究案例曾多次报道。特举三个案例，具体如下。　　1)当公式(1)和(2)的IBrowning都大于0时，为褐变苹果；当IBrowning都小于0时为正常果6)。　　2)Seo利用原始谱尝试了多种组合进行糖心苹果、正常苹果、褐变苹果的判别，如表1所示，(T710-T800)/T675的效果最好7)。　　3)王加华基于原始谱利用PADA、PCADA、PLSDA三种算法进行了定性判别，获得PLSDA的效果最佳(表2)8)。　　3、 一点测量很重要，两点测量更完美　　在实验室进行实验时，由于水果的糖酸度分布不均，用漫反射进行近红外光谱采集时，往往在赤道上选择2个或4个点求平均，这确实是两点或多点测量。但本文要介绍的两点测量不同以往，另有含义，如图4所示9)。　　这是苹果在线分选线上的实际情况。苹果果柄冲上放置在移动托盘上移动，在第一个位置进行糖酸度、褐变、糖心等的检测，一般水果到此为止足以，但富士苹果有果柄根部裂果现象，必须在第二个位置进行果柄根部裂果检测，所以才有了两点检测一说。有人可能会说，如果果柄冲下放置的话，一个位置就能解决了。如果苹果分选只进行这几个指标的检测确实如此即可，但苹果还要进行外观颜色的评价，因为苹果受太阳的照射，果柄周边颜色艳丽，所以日本苹果装箱时果柄都是冲上的，这样才能获得最佳商品性。又有人会说，所有检测项目都由上面的检测器承担了，这些问题就可在一个工位解决了。确实，有些单位就是这么做的，但是，上位检测遮光问题难以彻底解决，而现在的方法，很方便放心地解决了杂散光干扰。　　葱头分选时，葱头根部冲下放置。当葱头内部腐烂严重时，只通过光纤2(图5)的检测就能胜任。不过，对于常发生在上半球的轻微腐烂，光纤2接收不到上半球的信息，漏检现象严重。为此专门设置了光纤1，这样就能把轻微和严重一并检出。这种两点检测设计，是由物料的性质所决定的。两点测量后，轻微腐烂检出率由79.5%提升到95.7%。　　苹果检测是一台光谱仪在两个不同工位采集光谱，葱头检测是在一个工位同时采集两条光谱。苹果检测一台光谱仪约50万人民币，为了降低成本，采取了一台两工位。　　葱头检测为了避免杂散光进入检测器实施了挡板措施，苹果检测无任何遮挡。据说，苹果检测虽有杂散光影响，仍能获得正确检测结果。　　4、日常生活与专业兼顾的Brix和SEP　　食品的甜度测量采用高效液相色谱法和气相色谱法，两种仪器价格贵，操作要求高。另外，物料还需要繁琐的前处理，仪器稳定需要数十分钟的等待。近红外技术检测的果蔬糖度是包括酸在内的可溶性固形物，单位是Brix。因为构成Brix的多数水果的主要成分是糖，所以把Brix称为糖度，与日常生活中的甜度不完全一样。　　破坏性检测Brix可用折射仪测量。业界常用的PAL系列测量精度一般在±0.2%，而非破坏的近红外方法达到这个精度绝非易事。折射仪有标准蔗糖溶液校正，可明确规定其检测精度，而近红外方法没有基准物，加之影响近红外测量的干扰因素过多，不能用最大误差而只能用标准误差表达。折射仪测量一个群体的果实糖度是抽样先榨汁再测量，而近红外方法无法严格规定测量范围和测量部位，特别是对于成分分布不均的果实而言难上加难。再加上，果实细胞大小、纤维多少、果皮薄厚均影响着光的传播。因为存在着这么多的影响因素，近红外方法只能用统计误差SEP表示11)。　　如果近红外方法检测某种果实100个的标准误差SEP是1°Brix，实测糖度为15°Brix，则实际意义为16个高于16°Brix，16个低于14°Brix，68个在15±1°Brix，如图6所示。这一点特别需要向用户解释清楚，不然日后会受到责怪，而通俗易懂地解释清楚并非易事。　　参考文献　　1) http://mechatronics.co.jp/ 　　2) http://www.astem-jp.com/ 　　3) 農業総合センター農業研究所：「ベニアズマ」生いもデンプン含量の非破壊測定技術，2012年　　4) 卜晓朴，彭彦昆，王文秀，王凡，房晓倩，李永玉：生鲜紫薯花青素等多品质参数的可见-近红外快速无损检测，《食品科学》2018年39卷16期　　5) 松尾美紅?上野敬一郎?宮原照昌?北原兼文?紙谷喜則?河野澄夫：近赤外透過法を用いた安納いも糖度等の迅速測定に関する基礎的研究　　6) 高井 秀悦：光によるリンゴの褐変判別法に関する研究，職業能力開発報文誌VOL.30　No.1(49),2018　　7) Y. W. Seo：Nondestructive Detection of the Internal Defects of Fuji. Apple using VIS/NIR Transmittance Spectroscopy. An ASABE Meeting Presentation，Paper Number: 066121，2006　　8) 王加华：苹果、洋梨内部品质无损检测信息基础及数学模型的开发，中国农业大学博士论文，2010　　9) 蔦 瑞樹, 吉村 正俊, 葛西 智, 松原 和也, 和田 有史, 池羽田 晶文：選果機を用いた可視-近赤外分光スペクトルによるリンゴ‘ふじ’の内部褐変発生予測，日本食品工学会誌 2019年 20 巻 1 号 7-14　　10) 西野　勝：近赤外分光法によるタマネギ内部腐敗球の非破壊判別技術　　11) 立石 賢二：青果物の糖度を非破壊で計測する簡便な糖度計，計測と制御52 巻 (2013) 8 号（中国农业大学 韩东海教授）

光学镀膜材料在太阳能行业应用广泛：由化学气相沉降法生成的氧化锌涂层，自然形成金字塔形表面质地，在薄膜太阳能电池领域被用于散射太阳光。将不同折射系数的高分子材料排列组成的全息滤光镜，将太阳光在空间上分成不同颜色的色带（棱镜一样），将不同响应波长的光伏电池调到每个波长的焦距处，从而形成一种新型的多结太阳能电池。位于硅太阳能电池前部的纳米圆柱形硅涂层起米氏散射的作用，因此增加了在更宽入射角范围和偏振情况下的光被太阳能电池的吸收。曲面型光电模块的渲染和原理图。3M可见镜膜能够使模块在可见光区表现为镜像，而在近红外光区变为黑色。对于所有的光学涂层——特别是那些非垂直角度接收阳光或者阳光入射的涂层，表征波长、角度和偏振测定的反射和入射就尤为关键。PerkinElmer公司的自动化反射/透射附件ARTA，可以测定任何入射角度、检测角度、S和P偏振光在250-2500nm的范围内的谱图，从而告诉我们：所有的入射光都去哪儿啦？装备了ARTA的LAMBDA紫外/可见/近红外分光光度计样品3M可见光镜膜：吸收紫外光，反射可见光，透过红外光。仪器PerkinElmer公司的LAMBDA 1050+紫外/可见/近红外分光光度计。150mm积分球，Spectralon涂层积分球包含硅和InGaAs检测器，检测样品200-2500nm的范围内的总透射谱和总反射谱。装备了150mm积分球的LAMBDA紫外/可见/近红外分光光度计ARTA，配备PMT和InGaAs检测器的积分球（60mm），能在水平面上围绕样品旋转340°，进行角度分辨测量。3M薄膜固定在ARTA样品支架上的照片实验结果用150mm积分球附件测量的3M薄膜的总反射和总透射谱图。薄膜在750nm附近具有预期的突变，在此处有将近100%的可见光反射率和约90%的红外光透射率。3M薄膜对于s（左图）和p（右图）偏振光的角度分辨反射谱图。对于所有的偏振情况，直至50˚的范围内反射到透射的转变都很急剧，但是有轻微的蓝移。对于入射角在约50˚以上的情况，s偏振光的转换终止，并且薄膜开始失去对光谱的分光功能。这种情况的一个明显后果就是在冬天或者纬度高于30˚的区域的夏季月份，曲面型光电镜片的工作效率都很低。更多详情，请扫描二维码下载完整应用报告。

珀金埃尔默推出新型近红外分析仪丰富食品检测解决方案DA 6200™ 为肉类和橄榄油加工带来更好的质量与过程控制珀金埃尔默日前宣布推出DA 6200™ 近红外分析仪，帮助肉类和橄榄油食品加工企业更准确、简便、快速地进行质量和过程控制。 DA 6200进一步扩展了珀金埃尔默公司先进的食品检测解决方案，其全面的产品组合涵盖从植物遗传学、作物健康、营养成分检测，到食品掺假，以及农药、重金属和溶剂分析。快速、精准的检测DA 6200分析仪是珀金埃尔默旗下波通产品系列的一部分，它基于下一代二极管阵列近红外透射光谱（NIR）技术，可在30秒内提供样品中脂肪、水分、蛋白质水平以及胶原蛋白、盐和灰分的精确检测结果。这种精确度和速度也可用于大型非均匀介质样本检测。使用DA 6200分析仪将可以令肉类加工商包括香肠、肉糜或家禽制品生产商提高效率。此外，还可以提高产品的一致性并验证最终产品的质量是否符合法规和品牌标准。 橄榄油生产商将可以利用该分析仪来检验橄榄的品质，预测油品产量，优化采油工艺。使用方便，便携灵活紧凑的结构和电池电源选项使DA 6200分析仪便于携带，在生产环境中具有灵活性。其直观的触摸显示屏能为技术人员和科学家带来清晰、方便的读取效果。该分析仪还配备了定制化的肉类和橄榄油产品校准系统，旨在更便捷地实现跨产品类型的应用，无需现场协作开发。珀金埃尔默公司食品、色谱和质谱业务副总裁兼总经理Greg Sears表示:“目前，全球人口已超过76亿，全球食品供应链所服务的人数正不断增加。食品市场巨大且分散，我们需要确保进入其中的食品是安全的、有营养的，且其所含成分和质量水平符合产品标签上所列出的指标，这些至关重要。珀金埃尔默的食品检测解决方案正在帮助客户满足这些需求，新型的DA 6200分析仪将可以帮助肉类和橄榄油食品生产商进一步提高质量和过程控制水平。”

近红外光谱分析技术在玉米品质检测中的应用近红外应用”1介绍玉米是我国重要的粮食作物。根据国家统计局数据显示，我国 2021 年玉米播种面 4332 万 hm2，玉米产量达 2.7 亿 t。玉米中的水分、蛋白质、脂肪、糖类等主要化学成分含量会直接影响到玉米的经济效益。化学成分含量的测定已成为原料品质评价中的重要环节。玉米种子作为生产中最基本的资料，其质量的好坏直接影响玉米的产量及品质。玉米品质指标（水分、蛋白质、淀粉等）的检测常用理化方法，安全指标（毒素等）的检测使用液相等物理或化学方法，可用冷浸法等对种质品质进行分析，但这些方法均会对样本本身造成破坏，存在处理时间较长以及需要专业人员操作、仪器成本高等缺点。因此，探究一种可以对玉米进行无损、快速检测技术显得尤为重要。近红外光谱分析技术具有样品不需复杂耗时的前处理、无损耗、多成分同时分析、无污染的检测优势，近年来得到了广泛关注。近红外光谱分析技术是利用物质对光的吸收、散射、反射与透射等特性对待测物进行分析的检测技术，通过样品的吸收光谱及理化分析结果可对样品进行定性或定量分析。近红外光谱分析技术的检测步骤为使用化学计量法对近红外光谱数据进行预处理及建立模型，将样本的预测集通过模型进行检测，验证模型是否精准，并对模型进行评价及优化。近红外光谱技术常用处理方法，由于近红外光谱中强大的背景信息造成的噪声干扰和存在冗余变量，导致从样品的近红外光谱中提取与检测目标相关的信息较困难，因此，需对光谱数据进行预处理。常用的光谱预处理方法有去噪自编码器（DAE）、正交信号校正法（OSC）、标准正态变换（SNV）、多元散射校正（MSC）等。2近红外光谱技术模型评价指标定量模型评价指标 评价近红外光谱定量模型预测准确性的实质是模型的预测结果与样品结果的接近程度，评价预测模型一般采用校正决定系数（R2c）、验证决定系数（R2v）、校正相关系数（Rc）、验证相关系数（Rv）、校正均方根误差（RMSEC）、验证均方 根 误 差（RMSEV） 和 相 对 分 析 误 差（RPD）等参数，决定系数与相关系数是预测值与使用化学方法检测出的真值样本集相关性的标准，通常 R2c、R2v、Rc、Rv 越大时，认为所建模型效果越好；RMSEC 和 RMSEV 是校正集与验证集的预测值和使用化学方法检测出的真值之间差异大小的量度，RMSEC 和 RMSEV 越小，认为所建模型性能越优；RPD 是衡量模型可靠性的指标，当 RPD3，认为所建立的预测模型可靠性较高，3RPD2.5，认为模型可用于分析；RPD定性模型评价指标 近红外光谱技术在定性分析中多用于样品分类，常用判定指标有正确率、敏感性、特异性等。相关检测设备从采样现场到实验室快速无损检测样品的指标，主要包括水分、脂肪、蛋白、灰分等。可以帮助企业优化生产过程，控制最终产品质量，提高利润。近红外光谱仪检测过程无需化学试剂，可大大降低实验室湿化学成本。检测快速，可大大减少操作人员的劳动力，降低使用门槛，节约管理费用。▲ 步琦近红外光谱仪 ProxiMate防水型不锈钢外壳，入口防护等级为 IP69，可进行高压管冲洗，即使是最苛刻的工作环境也能满足多种即时可用的预校准，适用性广泛直观的现触摸屏界面，简单、明了样品使用磁耦合驱动装置旋转器，分析完成后该装置可拆除，轻松清洁允许用户利用近红外光，可见光或将两种信号结合来提高测量性能和全面评估样品，从而使其测量性能达到最大化3相关模型参数ProductParameterRangeSpectraSEPMaizeStarch16-76%6553.5MaizeFat3.14 -5.352980.2MaizeProtein6-21%6821.3MaizeMoisture7-13%6820.5MaizeAsh1-8%3070.04步琦公司为您提供完整的玉米检测解决方案，同时提供定制化服务和使用，欢迎用户前往我司实地参观考察。

2016年4月1日，聚光科技一站式智慧实验室作为协办单位盛装出席了2016广州国际分析测试及实验室设备展览会暨技术研讨会，并成功邀请到广东药科大学中医药研究院博士、中国仪器仪表学会近红外光谱分会理事、中国中药协会中药品种开发与培育专业委员会常务委员肖雪博士做研究报告。 肖雪博士在药品质量控制论坛上做研究报告 在2016广州药品质量控制论坛上，肖雪博士对“中药制药过程关键工艺阶段近红外在线监测研究”做了详细的报告，报告指出：“中药制药过程一般包括提取、浓缩、精制、配制、制剂等步骤，每个环节都对中药制剂的最终质量有着重要影响。目前，中药生产多手动操作，部分生产线上了自动化系统，对生产过程的参数进行主要控制，缺乏对生产过程关键性质的在线检测”。报告中提到：“近红外由于其明显的优势，非常适用于中药制药生产过程的在线监测。其研究团队针对数个中药品种的提取、柱层析、混配、干燥等关键工艺开展了近红外光谱技术的在线应用研究，取得了良好的社会效益和经济效益”。近红外光谱在线分析的优点： 分析速度快（毫秒、秒级）； 样品基本不需预处理、操作简单； 无浪费、无污染，可非接触测量； 一次光谱扫描可测定多种成分和指标； 分析结果的统计准确度逼近标准方法； 工业上可以做到实时监控。中药质量控制的在线模式： NIR快速检测，适于inline、online分析； 相同的NIR光谱反映相同的化学成分及含量，NIR光谱用于中药质量定性定量分析，起到类似指纹图谱质量控制（包含多指标成分定量技术）的作用； NIR在线光谱结合智能计算技术可对多个指标成分的含量进行实时预测，对生产工艺进行在线诊断，及检测一些综合量如总氮、以及一些物理量如密度等，其检测范围比单纯的色谱分析更为广泛。 近红外光谱技术（NIR）是“多快好省”的绿色分析技术，是中药质量在线分析、智能控制的仪器基础。 SupNIR-1000系列便携式近红外分析仪是针对现场快速检测而设计的一款便携式分析仪，结构紧凑、体积小、内置充电电池、大容量存储设备和液晶显示模块。 SupNIR-2600系列快速油料品质分析仪是基于透射的测样方式，波长覆盖1000-1800nm。在石油行业、流通质检和科学研究等领域有着广泛应用。 SupNIR-2700系列多功能饲料/油料/谷物分析仪是基于漫反射的测样方式，波长范围覆盖1000-2500nm。在饲料生产、油料加工、谷物收购、育种研究等领域有着广泛的应用。 SupNIR-3000系列独创的光源平移技术，使得全盘扫描成为现实，无死角的样品检测。仪器检测校准准确度、重复性和再现性，满足《GB/T 24895-2010粮油检验 近红外分析定标模型验证和网络管理与维护通用规则》。 SupNIR-4000系列在线近红外分析仪适用于工业过程实时检测，波长范围覆盖1000-2500nm，以液体样品为测量对象，内置多通道光开关、恒温控制系统和液晶显示模块，实现多个测量点的检测。更多产品信息可关注聚光科技一站式智慧实验室！http://www.fpi-inc.com/jgzt/product.php?20/127

近红外如何快速检测降压药高血压是最常见的慢性病，也是心脑血管疾病的最主要危险因素。常见的治疗高血压药物主要分成以下六类：钙离子拮抗剂的地平、血管紧张素转化酶抑制剂的普利、血管紧张素受体拮抗剂的沙坦、噻嗪类利尿剂、β受体阻滞剂的洛尔和其它类。其中普利类药物是通过阻止血管紧张素Ⅰ转化为血管紧张素Ⅱ，从而阻断了血管紧张素Ⅱ所导致的血管收缩、水钠潴留、血压升高等作用。在降低血压的同时，还能降低血糖，因此普利类药物适用于合并治疗糖尿病。且根据血药浓度半衰期的时间长短，又可分为急性降压和常规降压。具有代表性的卡托普利（Captopril）就属于前者，而雷米普利（Ramipril）属于后者。上述药物除了包含用于降低血压的有效成分外，出于赋形、充当载体以及提高稳定性的考虑，通常会与辅料进行混合后进行制剂。常见的卡托普利和雷米普利类药物都是片剂，只不过外形有所区别。传统检测药品中有效成分的方法，先将片剂经过粉碎、溶解、过滤等一系列前处理后，采用高效液相色谱（HPLC）的分析方法进行分离定量。尽管该方法结果准确，但由于需要破坏样品，预处理步骤繁琐，分析时间较长等因素，只能对药品进行抽检。而近红外光谱分析具有无损、快速、绿色的特点，能够减少试剂的消耗，提高检测效率。下面介绍使用近红外分析两种降压药活性成分的应用案例。 1应用实例药品规格：160mg 苜蓿草形卡托普利片剂，有效成分 25mg80mg 长方形雷米普利片剂，有效成分 2.5mg对两种片剂建模的样品来自于模拟生产的中试实验，所有样品均采用和实际生产相同的方式进行加工处理，为了使得模型更加稳健，所用建模药品的有效成分涵盖了标称含量的75 % - 125 %，使用定制化形状的30盘位固体漫透射测量附件，采集样品在11520 – 6000 cm-1处的近红外光谱，每个样品扫描三次。▲25mg 卡托普利片剂模型▲2.5mg 雷米普利片剂模型根据上述两种片剂所建模型散点图表明，近红外方法对这两种药物的有效成分检测结果与标准的 HPLC 方法结果相近，且具有良好的线性关系。下列表格分别展示了两个模型对实际样品预测结果和 HPLC 结果的对比。两种方法检测 25mg 卡托普利片剂结果对比：25mg 卡托普利NIR（mg）HPLC（mg）相对误差（%）125.60525.5230.32226.06125.7391.25326.09525.9590.52425.98725.8050.71526.08426.2780.74625.54325.4320.44均值--0.66两种方法检测 2.5mg 雷米普利片剂结果对比：2.5mg 雷米普利NIR（mg）HPLC（mg）相对误差（%）12.822.800.7122.472.490.8032.512.500.4042.802.810.3652.812.800.3662.512.520.40均值--0.50上述结果表明近红外在分析以上两种降压药中的有效成分时，能够做到和标准色谱方法接近的结果，同时省去了繁琐预处理步骤以降低成本，改善药品质量控制能力来提升生产效率，具有巨大的经济潜力。上述所采用的定制化片剂外形漫透射附件是步琦傅里叶近红外光谱仪 NIRFlex N500 系列中的一款。其模块化设计的固体、液体、光纤探头等测量池和可拆卸更换的测量附件，具有多种搭配方式，无论是片剂、胶囊、粉末、液体，都有相应的测量方案满足您的需要。详细信息与资料请通过以下方式与我们取得联系，也可关注微信公众号，了解更多产品的应用信息及活动。

近红外光谱分会汇集了众多来自不同学科，具有不同应用诉求的会员，对近红外技术有着各自的理解和期待。大家就一些共同关注的问题从不同角度进行交流是很好的事情。搞理论研究的一些朋友认为它是应用技术，原创少、难写出高水平论文、不适合大学做。一些搞技术的朋友则认为近红外技术的成功应用并不容易，有硬件问题、不受重视导致的缺乏资源、行业壁垒等。对这些问题我也有一些思考。　　科学是发现，要认识世界，技术是发明，要改造世界。我认为近红外技术是多学科融合的领域，以物理学为基础，略偏于技术开发。而我们的近红外光谱分会应自成一学派，和而不同，有独创也要有包容。特别是在近红外技术应用领域，需要不同学科的协同合作。但是作为科技工作者首先要自己有一定的学识基础，概念清楚。近红外技术的内涵是什么?它的理论基础与应用开发的难点在哪里?这些话题应该是我们聚首讨论的重点。我非常支持学会发起的这次回顾和交流活动，愿将我个人的片面体会与大家分享。天津大学 精密仪器与光电子工程学院 徐可欣　　一、我的近红外经历　　我搞近红外不是科班出身，与近红外一脉相承的学科，理科有分子物理、工科有分析仪器，很多专家从博士课题就开始研究、接触近红外的问题了。我的硕士、博士研究方向属于几何量计量专业，1988年8月从天津大学精密仪器工程系博士毕业，课题是用光学方法测量热轧生产线上的棒钢直径，内容包括圆柱体周围高温温度场的干涉测量，光线在该温度场中传播路径的研究等，用的是可见光。毕业后除了1990年开始在日本搞了一年半温度控制的工作，近几年又做了些药械结合的发光免疫测量工作以外，其余25年间的主要工作是围绕近红外光谱测量方法及仪器展开的。从1992年4月起，我在日本开始了应用近红外光进行人体血糖浓度测量的研究工作。当初选择近红外作为手段，一是它有明显的不可或缺的优势，二是当时我们的研究合作伙伴持有近红外无创血糖测量方法的原始专利。当初感觉到光谱测量比起工件的几何量测量要复杂得多，要考虑到被测对象本身，测量人体性状的实时指标靠近前沿。但光谱信息有分子振动的理论支持，近红外光谱测量及化学计量学的方法都便于数学描述。我对于物理依据坚实且数学上可描述的工作有兴趣，同时感到开创性的研发正是我们搞测量及仪器的人施展的时候。也许我们那个年代读大学的人不太计较功利，更看重专业理想与使命感，就这么干下来，至今还持续着这方面的努力，属于屡败屡战吧。　　当时日本的科研条件很好，比起国内来不可同日而语。我一头扎进项目 8年没动地儿、有些乐此不疲地沉浸在近红外技术研发的世界中。我的课题组先后购置了Perkin Elmar公司傅立叶变换原理的高性能研究型中近红外光谱仪(我认为目前也是科研级最好的)，Brimrose公司的声光可调谐滤波器(AOTF)原理的近红外光谱仪(销售到日本的第一台)、BRAN-UEBBE的光栅型可见-近红外光谱仪(配有全自动进样设备)等。通过对各种分光原理的仪器的性能评价、适合各种测量方式(透射、扩散反射、ATR、积分球、光纤等)的系统构筑，对于光谱测量系统及其适应于各种测量需求的硬件准备上积累了多方面的经验。我在近红外领域从糖的单一成分水溶液到多成分混合样品在不同温度、浓度、光程下的基础光谱特性的研究，从脂肪乳、牛奶等模拟样品到血液样品，从动物到人体的光谱实际测量的一系列的实验研究，对于利用近红外光谱进行浓度测量、特别是测量在日常生活状态下的人体时，探索到了测量条件对于测量结果的影响和单一光谱技术的能力极限。从1996年开始，为了达到更高的光谱测量精度，我们开始自行开发出高精度AOTF光谱测量系统，达到了可以满足人体微量成分测量分辨率的水平。2000年我回到天津大学，至今的主要工作还是持续上述科研内容。由于我对于傅立叶分光方式相当肯定，也觉得一款精度高成本合理的傅立叶光谱仪具有广大的市场，而国内也具备开发这款仪器的条件了，两年前又启动了这个仪器的开发工作。这些年我从仪器用户到仪器产品开发、测量方法研发到高校的科研教学等几个不同角度实践了近红外技术的种种过程,体会了近红外技术的甜酸苦辣。在本领域搞研发这么长时间是因为至今在我要完成的任务中近红外光仍是不可或缺的手段。　　我2000年回国后才接触到国内近红外科技圈的许多前辈，比如较早接触到了周学秋博士，后来在展览会见到了德高望重的陆婉珍院士和严衍录教授并得到了他们的鼓励，参与学会工作结识了袁洪福、梁逸曾等教授，还有一心扑在学会工作上的刘慧颖老师和现在为我们群主的年轻的褚小立博士等，他们的专家意识和一心为公的工作热情让我非常敬佩。近红外这一不可见的光线将学会和近红外群中的几百名成员连在了一起，说明了这一领域研发的广阔前景与日臻成熟的研发条件和经验得到了越来越广泛的认同。　　二、一些体会　　体会1：近红外光谱是关键技术，但也仅是必要条件之一。　　近红外技术的开发优越性在哪里?大家知道光的最主要作用之一是作为信息的载体，首先近红外光携带了物质分子振动的信息，但最关键的是它能进入被测物质的内部并将信息携带出来，而其他波段的光或者因信息不足(如分子振动在可见)，或者因被测物中多种物质(如水)的存在使得光无法进入其内部(如中红外光子没走几步就都被吸收了)。近红外光能进入样品内部并能携带够用的信息出来，在这一点是独具魅力的，这使得实现样品内部多成分浓度等信息的无损及快速检测成为可能。　　为什么说近红外只是实现物质测量的有效手段之一，掌握它还不能满足实现目标的充分条件呢?我认为完成光谱应用至少还有以下几个必要条件：第一个是测量条件。光谱测量物质的浓度为间接测量的方法，需将测得的光谱值依照物理法则通过公式计算得到浓度，但物理法则的成立都是有条件的，如温度、光程、表面反射状态等。测量条件变化了公式成立的前提就得不到满足，它的保证往往不比近红外光谱测量本身容易。第二个是相关基础知识的把握。合理的光谱测量方法的设计和测量条件的保证往往建立在是否全面把握被测样品本身的物理性质，光与物质相互作用的实际行为之上。即包括吸收、散射、折射率变化等的规律。从简单的样品沉淀、分布不均、需均质等措施，到散射样品中光路的分布、散射的影响、及合理的测量光路的选择，往往需要振动光谱以外的综合知识与手段，也会涉及到深入的基础研究。第三是要具有充足可靠的建模用样品。光谱测量需要建立模型，通用可靠的模型往往需要大量有代表性、浓度经更高精度方法标定了的样品，这样的样品积累成本高，行业专门检测机构以外的人不易拿到。　　体会2：近红外核心技术需要学问，其应用更具创新空间　　我认为近红外自身的核心技术有三项。第一是可对近红外光谱的归属及性质进行解释的分子振动理论，第二是以化学计量学为基础的建模方法，第三是近红外光谱仪器。各领域的应用研究都是以此为基础展开的。即便分子振动理论比较成熟，但被测物质种类繁多，其振动光谱特性如何?除了基本振动外、近红外光谱常常观测的其倍频及合频振动如何?谱线被展宽、随温度等条件变化、其他共存物质间的影响等研究还有空间。光谱仪朝着小微型的方向发展更需要基础研究的支撑，即便成熟的傅立叶变换的光谱获得方式，其扫描干涉方法也不断创新。举一个例子，1996年我们在评价声光可调谐滤波器(AOTF)分光特性时发现+1级和-1级具有正交偏振的衍射光波长并不相同，其偏差随波长变化。经理论分析我们发现只有在入射光与晶体光轴成56度角时可使两者一致，进而提出了AOTF的等值点设计理论，很快就在创刊不久的OE杂志上发表了两篇文章。虽然我们并不知道在宽广的波段中能抽出两个波长相同但正交的光今后有什么实际需求，但这一情节说明做仪器时也能发现新知识。　　应用中更需要创新。我们在用近红外光做人体血糖浓度测量研究时，希望在人体上找到没有糖浓度变化的部位来实现参考测量，当然不存在这样的部位。但是我们通过研究光在散射介质中的传播特性时先是发现了相距光源一特定出射距离的光不随被测部位介质中糖浓度变化的现象，进而认为这是由于吸收和散射的综合作用的结果，也就自然地提出了利用其作为参考测量的浮动基准的概念。组内其他老师又发现了存在不受样品散射系数变化的散射不敏感点，这有可能在散射样品上实现满足Lambert-Beer法则的测量，有可能使得透射测量的模型容易向散射样品测量中转换。这些测量方法的创新都是从应用近红外解决实际问题中挖掘出来的。近红外技术开发不但大有可为，也可以收获新发现。　　三、入门近红外需要留意的　　留意点1：首先要搞清光谱变化的物理原因　　被测物质中的目标信息通过近红外技术是否足以被检测出来?有时光谱虽然随着被测物质的不同会有变化，但这个光谱上的变化并不一定是你感兴趣的物质成分的变化所引起的，也有可能来自其他成分或温度等测量条件的变化。有的痕量物质对近红外光线虽有吸收但引起的变化因光谱仪测量能力不够不足以被检测出，有的物质在这个领域就没有吸收，即便光谱表观随着不同的样品有了变化那也是一种伪相关，要特别注意。　　留意点2：尽量尝试用定量的方法研究问题　　最简单地，根据被测物质的吸收强弱和光谱仪的能力，可以估算出有可能实现的测量精度，反之根据目标可以提出对于仪器能力的要求。为了实现测量精度，往往需要根据掌握的散射介质中的路径、干扰成分、温度等的影响等来设计合适的测量光路以及参考测量的方案，而这些方法的优化和创新都离不开定量计算，大多也就是简单的数学分析手段，所以一开始就养成定量分析研究问题的习惯很重要。2005年课题组部分成员合影于天津大学

一直以来，福斯用户在国内外重要刊物发表学术文章不胜枚举，我们很荣幸有机会选取部分研究内容，与大家分享。图片来源：中国农业科学官网 [1] 专家研究分享【研究意义】高粱是中国公认的白酒传统固态发酵和饲料的主要原料之一，白酒的出酒率和品质及饲料的质量均与高粱中籽粒直链淀粉含量与支链淀粉含量的比值大小有重要关系[2]。图片来源：中国农业科学官网 [1]【结论】构建了一套低成本、绿色、高效的高粱籽粒直链淀粉、支链淀粉含量检测模型。该模型的结果监控显示精准度高，稳定性好，可靠性强，并且可以代替化学方法测定高粱籽粒直链淀粉、支链淀粉的含量[3]。福斯育种材料筛选解决方案快速、多参数、可开发定标（粮食谷物作物等）01DS3 F 近红外 - 多功能【全】面手 样品类型：谷物、饲料、土壤、食品、药品等检测项目：一分钟内检测蛋白、脂肪、纤维、水分、各种脂肪酸/氨基酸等功能特点：近红外光谱漫反射法波长范围850-2500nm自动增益的硫化铅与硅检测配套即装即用的定标数据库强大的定标开发能力02Infratec系列近红外 - 小样品【巧】帮手样品类型：粮食谷物，无需粉碎检测项目：一分钟内检测蛋白、脂肪、纤维、水分、各种脂肪酸/氨基酸、容重等功能特点：近红外光谱透射法波长范围400-1100nmSTM小样品单元（用于少量样品检测）配套即装即用的定标数据库强大的定标开发能力可选容重单元、粉样单元03Sofia 便携式近红外 - 试验田【小】助手样品类型：粮食谷物，无需粉碎检测项目：三分钟内检测水分、蛋白、脂肪、淀粉等功能特点：近红外光谱透射法自重仅9公斤，小巧便携无需电脑，彩色触摸屏操作可连240V或12V电源（汽车点烟器），方便户外使用

p 　　近日，浙江嘉兴市食药检院章展煌院长等二名同志应邀与中国科学院上海技术物理研究所领导一起赴北京参加由中国空间技术研究院主办的探月工程科技成果转化调研会。 /p p 　　中科院上海技术物理研究所作为探月工程的参与单位，通过技术攻坚，在深空探测领域掌握了国际领先的核心技术。自主研发的原位光谱探测技术，实现了月球表面土壤成分的快速分析。为了贯彻“军民融合”的战略方针，针对我国食品药品监督管理对现场快速检测设备的行业需求，开展了食品药品近红外光谱快速检测仪器研发，以实现航天科技成果转移转化。 /p p 　　浙江嘉兴市食药检院作为国家食品药品监督管理局药品近红外快速检测试点单位，于2008年装备了德国布鲁克Matrix-F近红外光谱仪，结合药品快速检测软件，每年进行1000余批次药品现场快检筛查。 /p p 　　今年以来，浙江嘉兴市食药检院与中科院上海技术物理研究所和中科院嘉兴光电工程中心强强合作，协助进行了近红外检测技术在食品药品快速检测领域的研究。双方技术人员通过国产仪器和进口仪器的数据比对实验，为国产仪器的研发提出了建议，实现了技术互补，取得了初步的成果。 /p p 　　此次两单位一起赴北京参加探月工程科技成果转化调研会，通过新样机现场演示、PPT成果展示等方式向中国空间技术研究院的领导和专家汇报了项目的研究进展，得到了广泛好评。 /p p 　　下一步，浙江嘉兴市食药检院将和中科院上海技术物理研究所和中科院嘉兴光电工程中心进一步开展深入科研合作，推进近红外检测技术在食品药品检测方面的应用。并在促进进口产品的国产化替代，构建全国性的光谱云检测系统方面进一步探索与研究。 /p

近日，中国农业大学食品科学与营养工程学院副教授韩东海和他的研究团队成功研制除了一种最新的无损水果检测仪器，使用该仪器，可以在不损坏水果的前提下，对其内部质量进行检测，这项成果填补了国内鸭梨黑心病的无损检测方法的空白，对苹果水心病的检测精度和褐变苹果的正确判别率有了显著提高，总体达到了国际同类研究的先进水平。 　　相信很多消费者都有过这样的经历：在水果市场看到一些水果外表非常鲜艳，其实里面却已经腐烂。如今，中国农大成功研制出一种最新的无损水果检测仪器，使用该仪器，可以在不损坏水果的前提下，对其内部质量进行检测，从而为水果栽培管理、品质控制以及分选、分级提供了可靠的内部质量依据。这项“水果内部质量快速无损检测方法”的成果，已经顺利通过了教育部组织的成果鉴定。 　　据悉，这项研究是由中国农业大学食品科学与营养工程学院副教授韩东海和他的研究团队完成的。他们采用短波近红外透射光谱快速无损检测的方法，自主研制了苹果水性病、鸭梨黑心病的检测仪器。该项新的技术是利用光学透射原理，对水心病苹果、内部褐变苹果、黑心鸭梨等水果在不破坏、不损伤的情况下，对其内部质量的好坏实现快速判断。 　　鉴定专家表示，这项成果填补了国内鸭梨黑心病的无损检测方法的空白，对苹果水心病的检测精度和褐变苹果的正确判别率有了显著提高，总体达到了国际同类研究的先进水平。该方法与国际同类检测方法相比，具有正确率高、仪器设备简单、易于操作等特点，经北京、山西等地果园试用证实，效果良好。该技术为提高我国水果的商品品质控制水平，提供了先进的无损检测方法，具有相当广阔的市场前景。

我初次接触近红外是在2005年5月，源于一次无心插柳的故事。我本科毕业于中国农业大学机电专业，硕士又调剂到中国农业大学机电专业。当时，我的导师韩东海教授在做食品异物低能X射线成像检测研究，需要一名工科背景的研究生，我有幸被老师带入了食品学院318实验室。老师让我和王加华配合，我主攻X射线成像检测，辅助加华做便携式苹果品质近红外检测仪。318的每周seminar所有同学轮流做，我做X射线成像文献汇报，并认真听了其他同学的近红外文献汇报，这给了我对近红外的感性认识。同时，韩老师帮我找了个兼职的工作，绘制电子称重式水果分选机图纸。我也没有想到后来会从事水果品质近红外分选机研究，借用导师的一句话，我是歪打正着。　　真正做近红外的工作，是从2007年进入江西农业大学刘燕德教授团队工作开始。实验室有一台ASD公司的近红外光谱仪，包括液体测样附件、手持式探头等。我主要做便携式和在线水果品质近红外检测研究方面的一些工作。期间碰到很多的问题，此时才对318期间耳闻目染的近红外故事进行了深入的思考。水果分选机公司的朋友提供了一台小型的水果机械传送装置，在这个上，我开始了漫漫的水果分选路。在光谱动态获取、分选自动控制、光源检测器布置等方面做了很多的尝试。　　2009随团队调入华东交通大学，与两位很擅长下位机控制、软件编程的同事，共同做出了漫反射式的水果品质在线分选机和便携式仪器，但也逐渐发现了传统称重式水果机械传输机构的局限。随后在合作公司配合下，又做出了漫透射式水果品质在线分选机。目前，已在江西、山东、河北等水果主产区应用，深受用户欢迎。现在，我继续做着水果品质在线分选机方面的研究工作。　　我受益于318，成长于近红外。同窗、师兄弟、师长和朋友，都在做着近红外相关的各项工作，每次参会最期待的就是：朋友围坐，一杯清茶。漫漫长路，我不独行。　　华东交通大学机电工程学院 孙旭东

食味计是日文汉字，国人从最初开始一直沿用至今，也就成为了中文专用术语。基于近红外原理的大米食味计是一款测量对象单一（糙米，精米）、检测项目固定（蛋白质、直链淀粉、水分、脂肪）、显示食味数值的专用仪器，在短波近红外波段范围内采集光谱。大米食味计的诞生与日本大米混合之后再销售的习惯有关。每年10月左右收获的新米很好吃，一旦过了第二年春天味道就差了。但有一种从初春开始就觉得既便宜又好吃的大米，这就是混合米。混合米虽然容易被认为是劣质商品，但它也是消费者和生产者为了享受美味的智慧。混合大米是为了激发大米的美味，与碾米技术一起可以说是大米销售商的秘诀。一方面抓住当地消费者的喜好，另一方面抓住大米产地的特点进行混合。大米混合的目的是：（1）稳定和提高食味，消除全年食味波动。（2）确保数量。因为优质米数量有限，所以要通过混合功能来确保口感好的大米供应数量。（3）应对大米供求情况。为了避免歉收时陷入大米不足的困境，需要将陈米混合进行销售。（4）满足消费者希望的价格。大米的销售价格主要与原料大米的价格有关，但也要根据混合大米的价格和口味来决定。大米食味的数值化能为大米混合提供更为科学的依据，由此食味计应运而生。因此食味计是一种快速鉴定大米品质的无损检测仪器。大米食味计的发展共分为三个阶段：（1）利用市售滤光片型仪器，采集粉碎后大米的长波段近红外反射光谱；（2）利用滤光片型食味计，采集整粒大米的短波段近红外透射光谱；（3）利用食味计，采集整粒大米的短波段近红外连续透射光谱。1986年，日本佐竹公司研发出了世界第一台大米食味计TB1A型（图1），当时的食味计主要用于两种情况。一是只要指定食味值，就能得到价格最便宜的混合米组合；二是一旦设定价格，可以选出食味值最高的大米混合。可有效地进行粮库管理。图1 第一台食味计第一台食味计内置德国Bran+luebbe公司的近红外仪器，先将精白米粉碎后测量近红外反射光谱，利用多元线性回归建模，预测直链淀粉、蛋白质、水分等成分的含量。C=F1log1＋F2log2＋……Fnlogn＋F0C是成分含量，log1 ~ logn是各波长下的吸光度，F0 ~ Fn是上述权重系数。其次，前记各成分的多项式的食味用判断式代入各成分的值，算出食味值。食味判定公式主要内容为:K=(直链淀粉含量)1.0×(蛋白质含量)0.3×｛15〔15-水分含量〕}0.75T=50000/K2K为食味关联值，T为食味值。T值越大越好[1]。由此得到的食味值和感官测试相关如图2所示。相关系数足以满足实际使用要求[2]。图2 感官评价与食味值的关系同期，还有另外两种原理推测食味值。一是依据大米的食味与镁、钾、氮的含量，二是依据蛋白质含量和碘呈色度程度[3]。不过，现在都是依据蛋白质、直链淀粉、脂肪、水分进行预测了。20世纪90年中期开发出对糙米和精米进行全粒测定的近红外透过型分析仪。当时有7家公司在市面上进行销售。透射型分析仪与反射型分析仪相比，采用了1100nm以下的短波长范围和低价格的硅检测器，因此分析仪的价格较低。佐竹制作所的CTA10A和CTA10B两种分析仪光源都是采用卤素灯，波长为600 ~ 1100nm，10个固定波长透过型分析仪，二极管是硅光电二极管[4]。20世纪90年代后期，估计有4000 ~ 5000台食味计应用到生产现场。后因食味值推测精度并不高，而且各制造商之间的食味计检测精度差异较大，逐渐被遗忘。还有，直链淀粉的检测精度低至0.8%∼1.2%，只能被视为参考值。另一方面，蛋白质全粒透过型检测精度为0.25%∼0.35 %，达到实用要求，作为筛选优质(低蛋白质)大米被广泛应用。水分的检测精度也在0.15%∼0.20%，与电阻式水分计毫不逊色，也被用在生产现场[5]。2010年1月，日本佐竹公司开始销售测量精度更高、轻量紧凑化的新型米粒食味计RLTA10A（图3）。历经24年的发展，食味计机型升至第四代，至今仍是主流产品。RLTA10A是机型RCTA11A的后继机种，继承了简单、快速测量功能等特点。新机型不论是在检测技术还是检测精度方面都得到了大幅提升。采用近红外透射连续波长方式，在提高测量精度的同时，实现了重量比以往机型减少20%、容积减少37%的轻量紧凑化。因为是大型彩色液晶触摸面板方式，所以操作方便，打印机内置。可以用U盘直接保存数据，还可以和佐竹公司的谷粒辨别器连接。图3 佐竹公司第四代食味计RLTA10A随着市场需求和技术的发展，1996年，佐竹公司又开发了世界首创米饭食味计（图4、5）。图4 米饭食味计图5 米饭食味计原理图该米饭食味计测量近红外光谱方法比较简单。利用两组滤光片3个波长采集反射光量(540nm,970nm)和透射光量(540nm,640nm)。好米和次米蒸出的米饭反射光有差异，用540nm的反射光观察米饭的外观。用540nm和970nm两种波长分析米饭水分差异。蒸好饭后1-2小时，540nm不论是在反射光模型还是在透射光模型中的相关系数均很高，但当蒸好饭后12∼24小时，透射光传感器的变化量往往是反射光变化量的几倍。选用640nm评价米饭变质程度，例如黄变或褐变[6]。米饭食味计共测量五项指标，具体如下：①外观。米饭的α化(糊化)程度越高，外观越闪亮。共分为10个等级，等级越高越好。②硬度。光学方法测定米粒中蛋白质含量的变化。共分为10个等级，等级越高越硬。③黏性。光学测量由直链淀粉含量变化决定的黏性。共分为10个等级，越高越有黏性。④平衡度。用粘性/硬度计算，倍数化。共分为10个等级，越高越好。⑤食味值。米饭美味度的综合评价。有光泽，越透明糊化的越好，判定为好的食味。100级评价。虽然早期在日本有多家公司生产大米食味计，时至今日主要就是佐竹公司和静冈制机公司。静冈制机公司紧随佐竹公司其后，于1989年开始销售大米食味计RA-6101，如图6所示。2016年，静冈制机公司又推出了最新一代高精度近红外食味分析仪SRE（图7），将大米食味计检测精度提高到了一个新高度。图6 静冈制机开发的第一台食味计 RA-6101图7 静冈制机食味计 SRE静冈制机对用户反映的检测精度原因进行了详细梳理，得出波长漂移占45%，温度干扰占28%，其它化学值误差占10%，其它占17%。发现波长如果发生1nm漂移，将导致0.63%的蛋白质检测误差，要想满足检测精度要求，必须把波长漂移误差控制在0.3nm以下。另外，通过统计分析找到一个与蛋白质相关性极高的特征波长，并对仪器采取控温措施，建模后蛋白质的检测精度高达SEP=0.11%，逼近化学值的检测误差。由此获得日本农林水产省和北海道设施协会的资质认定，并作为国际米食味品鉴大会唯一指定的检测设备，享誉国内外。食味计预测大米直链淀粉的精度未达标问题一直困扰着食味计的普及应用，为此，北海道生物系特定产业技术研究支援中心尝试利用近红外光谱分析制作直链含量预测模型及综合近红外光谱分析和可见光分析信息的二次建模，开发出直链淀粉含量预测标准误差(SEP)不到1%的非破坏性测量技术。利用近红外光谱分析(BR-5000、静冈制机)、可见光分析(ES-1000、静冈制机)、建模、评价按品种群制作。第一阶段，根据近红外光谱分析和参考分析值，PLS回归分析建立模型。第二阶段，近红外光谱分析的直链淀粉含量预测值(NIR)及蛋白质含量预测值(PC)、可见光分析的PP值(整粒比例、未成熟粒比例、粒长、粒宽)共6个项目为自变量进行多元回归分析建立了两个阶段的模型。对各个模型，进行直链淀粉含量预测精度的评价。其结果如图8所示，糙米的直链淀粉SEP=0.43%，精米是0.42%。满足了实际生产要求[7]。图8 大米直链淀粉二次建模（NIR+VIS）结果静冈制机即将在2024年1月中旬推出最新小型食味计TMX-1（图9），其技术特点是能计算出样本的最佳测量时间，能经常进行低噪声测量。因为得到了最佳光谱，所以信号噪声降低了，可以计算出更准确的测量值（图10）。从硬件和软件两方面好好地修正测量环境温度和样品温度引起的测量误差（图11）。测量值的校正可以通过基准样本自动进行。由于可以自动进行繁琐的偏差计算和调整，所以便于精度管理。也能降低多台导入时的机差[8]。图9 最新小型食味分析計「TMX-1」图10 新旧机型光谱示意图图11 新旧机型温度的影响示意图综观近红外仪器发展史，不论是通用仪器还是专用仪器，还没有一款仪器像食味计一样不断更新换代，足以证明食味计在大米加工应用的重要性和紧迫性。参考文献[1]佐竹专利：米の食味測定方法及び装置JPA 1987291546[2]保坂幸男：ポストハーべースト最新技術事情，農業機械学会誌第51巻 第2号[3]河野澄夫：近赤外分光分析法による非破壊品質評価，化学と生物 Vol.28, No.6，1990[4]川村周三，竹倉憲弘，伊藤和彦：近赤外透過型分析計による米の成分測定の精度とその改善，農業機械学会誌64(1): 120～126, 2002[5]夏賀元康・渡部美里・川端 匠・片平光彦：携帯型分析計による米の品質測定のための基礎研究，農業機械学会誌 75（6）：393∼402，2013[6]三上隆司，柏村崇，土屋義信，西尾尚道：可視光および近赤外光 による米飯の官能値評価，日本食品科学工学会誌 第47巻 第10号2000年10月[7]川村周三（2018），第 34 回近赤外フォーラム（札幌市），近赤外分光と可視光を利用した米の自動品質検査システムの開発[8]静冈制机公司网页,https://www.shizuoka-seiki.co.jp/

南开大学化学学院 安宏乐 段潮舒 孙岩 (导师：邵学广)　　2020年11月6-8日，为期三天的全国第八届近红外光谱学术会议在线上召开，共计2000余人报名参会。会议共安排了72个报告，内容丰富，包含温控近红外光谱技术、在线近红外光谱技术、近红外模型的建立及转移、近红外光谱相关标准的制定等。此外，各位专家还介绍了近红外光谱技术在农业及食品、疾病筛查、生物制药、环境、半导体材料等领域取得的最新应用进展。　　为期两天的会议，与会专家学者与参会代表进行了深入的交流与讨论，群策群力，共同助力我国近红外光谱分析技术的发展。以下从技术、方法、应用、仪器等几个角度分别介绍参加全国第八届近红外光谱学术会议心得体会：　　温控近红外光谱、在线近红外光谱、高光谱成像等新技术引关注　　本次会议中，多位专家分享了温控近红外光谱、在线近红外光谱、高光谱成像等新技术的研究进展，吸引了大家的关注。　　其中，南开大学邵学广教授进行了题为《温控近红外光谱技术及应用研究》的报告，基于近红外光谱的温度效应，使用高维算法、互因子分析(MFA)、连续小波变换(CWT)、蒙特卡洛无信息变量消除(MC-UVE)、基于知识的遗传算法等化学计量学方法，邵学广教授对温控近红外光谱技术进行了深入的研究，其指出温控近红外光谱技术在定量分析、结构与相互作用分析、蛋白质凝聚、LCST过程、疾病诊断等方面具有很好的应用前景，其中特别提到，CWT计算简单，可以有效提高光谱分辨率，有助于提取物质的结构信息。报告最后，邵学广教授还从扰动光谱学、化学计量学、水光谱探针三个方面进行了展望，呼吁广大学者积极拓展近红外光谱的应用领域。　　北京中医药大学的曾敬其介绍了一种智能制造黄柏提取过程沸腾时间NIR在线监测方法与装备，其首先指出沸腾时间NIR在线监测的可行性，NIR光谱的水分子特征吸收强，液态水中水分子氢键受温度影响，达到沸腾后基本稳定；然后对黄柏中小檗碱含量进行NIR在线监测，发现提取过程在线NIR光谱有效、稳定，可实现APIs过程监测；最后，建立了沸腾时间NIR在线监测MBSD模型，并验证了其耐用性。　　从“点”到 “面”再到“空间”的高光谱成像技术在本次会议中同样吸引了参会者的眼球，高光谱技术为待测样品带来了丰富的数据信息，其数据立方体同时包含了二维空间图像数据和光谱数据，展现了“空谱融合”和“时频融合”的特点。会议中，相关专家学者分别介绍了高光谱技术在橡胶叶片、木材、马铃薯等分析中的应用。　　化学计量学、变量选择、模型转移等关键点需重视　　化学计量学在近红外光谱技术的研究分析中起到重要作用，山东大学臧恒昌教授作题为《近红外光谱分析技术在制药过程中的建模难点与应用》的报告，分别从近红外光谱模型质量问题，近红外光谱分析技术在固体制剂、中药、生化药物中的建模难点与应用几个角度进行了报告，并指出近红外光谱在制药领域中的应用存在三大难点，分别是药品的复杂性、模型质量和药品法规约束。臧恒昌教授进一步介绍说，以上难点可通过工艺提升、过程分析和智能控制等技术的进步，得到大量有效数据，通过数据采集、信息挖掘和数据标准保证数据质量，在数据的有效支撑下产生适应性的法规，可达到释放技术生产力的目标。　　在变量选择方面，暨南大学潘涛教授报告了《近红外光谱变量优选的大尺度策略分析—回顾与思考》，基于变量优选的搜索算法是采用直观特征参数进行搜索，具有通俗、便于程序化的优点。“大尺度”策略，体现在一次优化(大范围变量筛选)和二次优化(接近全局的变量筛选)；天津工业大学卞希慧博士介绍到，目前近红外光谱领域广泛应用的变量选择方法有区间偏最小二乘回归(iPLS)、竞争性自适应重加权采样(CARS)、MC-UVE、随机检验(RT)等。报告中，卞希慧博士重点介绍了群体智能优化(swarm intelligence)算法，包括布谷鸟搜索、蝙蝠算法、萤火虫算法、灰狼算法、鲸鱼算法等。此外，卞希慧博士还对集成建模方法和集成预处理方法进行了讲解，并分享了自己参加学术会议的学习情况和做算法的心得体会；南开大学韩丽重点介绍了利用多级同时成分分析(MSCA)方法来处理复杂的高维光谱数据。实验测量了脯氨酸水溶液在温度、浓度、pH扰动下的近红外光谱，得到四维光谱数据，通过建立三级MSCA模型，分析不同扰动对光谱的影响，并做了定量和结构分析，结果表明水结构随着扰动发生了变化，进一步证明了水作为水溶液体系探针的可行性。　　模型转移同样是解决近红外光谱实用性的重点与难点问题之一，越来越多的学者就模型转移算法的优化进行了相关的研究。其中，深度学习作为当代的科技发展热点，凭借其出色的数据挖掘能力成为今后建模方法的重要发展方向。模型转移、变量选择以及各种定性定量模型的建模方法，对拓展近红外光谱的应用范围和改善近红外光谱模型具有非常重要的作用，但其种类繁多、对使用者经验要求高，难以被广泛接受和使用。当前,化学计量学方法的培训和普及仍是近红外光谱应用领域中的重要任务之一。　　农业与食品、疾病筛查、生物制药等多领域应用取得新进展　　本次学术会议的大量报告属于“农业与食品”主题，中国农业大学田喜利用短积分全透射光谱对苹果糖度进行在线检测，结果表明苹果是一个不均匀的结构体，采用局部区域的光谱是不能对整果糖度进行高精度的预测。透射光谱番茄糖度和成熟度在线检测，结果表明绿果的检测精度较高，粉果和浅红色果检测精度较低。通过苹果内部霉心病在线检测，采集不同姿态下苹果的透射光谱，结果表明，整果和核心区域光谱优于霉心病果；暨南大学李佳琪的报告题目为：《Vis-NIR光谱结合Bayes分类法运用于葡萄酒多品牌鉴别》，该报告提出一种简便的Bayes光谱多分类判别方法，这种方法是基于单波长吸光度服从正态分布和概率独立性假设，并结合等间隔组合的波长选择方法，应用于葡萄酒品牌的5分类判别分析，结果明显优于经典欧式距离法。该方法可望用于多品牌葡萄酒的快速鉴别，对于规范酒类市场，促进食品安全具有重要意义；中国科学院合肥物质科学研究院马玉涵博士找到了灵芝多糖中红外和近红外光谱的特征性位点，用近红外光谱分析技术实现了对灵芝多糖的定量分析。此外，本次会议中多位老师还介绍了近红外光谱技术在罗非鱼片新鲜度检测、鱼粉质量检测、玉米种子活力研究、果蔬无损检测、乳制品检测、现代蚕桑业、油料产品品质检测和烟草等方面的应用。　　近红外光谱在疾病筛查领域具有广泛的应用前景，东北大学的李志刚博士利用FTIR-ATR光谱技术，通过对血糖、甘油三酯、胆固醇的分析来进行糖尿病和心血管疾病的筛查，对导数光谱的获取与集成建模进行了介绍。报告特别指出多项式平滑(SG)算法虽然被广泛使用，但是该算法具有一些缺陷，比如数据截断、多项式阶次与数据窗口宽度参数缺乏标准化选取方法、欠缺噪声抑制能力等，因此他们设计了基于奇摄动理论和泰勒级数的高精度、抗干扰性强的导数光谱估计器DSE，用来平滑实测光谱以求取实测光谱的导数；德国联邦物理技术研究院的杨林博士报告题目为：《基于超快激光与单光子计数技术的近红外光谱探测深层脑区血氧量的研究》，报告介绍到，近红外光谱技术具有携带方便，选择性好，非渗透性，强穿透性(约3-4 cm)，高时间分辨率(约100 ms)等优点，因此可用于脑部神经活动监测和疾病创伤诊断；南开大学孙岩指出近红外光谱对于水分子的结构变化非常敏感，其利用近红外光谱研究了肝素诱导的R2/wt聚集过程水结构的变化，使用尿素和海藻糖作为渗透剂，用来减缓或者加速聚集。通过主成分分析方法(PCA)提取与蛋白质相互作用的水的光谱信息，观察到了不同结构水的光谱特征，并通过二维相关光谱分析了聚集过程中水分子的变化顺序，发现与NH基团形成氢键的水分子比疏水基团周围的水分子更早的发生改变；暨南大学张静博士基于PLS-DA方法，探讨了Vis-NIR光谱分析方法用于血清乳腺癌样品判别分析的可行性，等间隔组合的波长筛选方法可用于提高血清乳腺癌筛查判别模型的效果，采用模型融合的分析评价方法，可取得良好的补偿效果，张静博士提出的方法框架对于血液定性分析方法的发展具有重要意义。　　近红外光谱在生物制药领域的研究进展也引起了与会者的关注。其中，天津中医药大学李文龙博士提出近红外光谱能够充分反映物料的动态变化，信息丰富，适用于中药制药工艺动态复杂体系，尤其对于状态的监控和批次一致性评价至关重要。李文龙博士指出基于NIRS的MSPC技术非常适合中药制药工艺的在线监测；爱尔兰都柏林大学的徐君丽博士报告题目为：《Prediction of cell focal adhesions using Fourier transform infrared spectroscopy》(利用傅里叶变换红外光谱预测细胞的粘着斑)，其指出细胞必须首先与材料粘附，才能进行下一步的迁移、分化和增殖，粘着斑是细胞与周围介质表面最主要的结合方式，是一个大分子复合体，连接着细胞骨架和细胞外基质。材料表面的形貌、亲疏水性、表面基团和表面电负性会影响细胞在生物材料表面的粘附，该报告利用傅里叶变换光谱技术实现了预测细胞粘附在生物材料表面的情况的研究目标，揭示了细胞与生物材料表面相互作用的机制；中国科学院西北高原生物研究所的李朵采集了青海省14个不同地区的637份样品进行研究，利用近红外光谱技术结合化学计量学方法，开展了全缘叶绿绒蒿原药材中活性成分-总黄酮近红外定量检测工作，实现了全缘叶绿绒蒿中总黄酮含量的快速、准确检测，有助于从源头控制药材的品质，为后期生产高品质成药奠定基础。　　土壤重金属污染是我们需要亟待解决的环境问题之一，近红外光谱技术在检测土壤中重金属污染情况也具有较大的应用前景。西安建筑科技大学的杨敏博士介绍了矿物的近红外光谱现状和研究意义，指出在2000-2500 nm范围内产生近红外谱带的矿物主要有碳酸盐矿和含羟基的矿物。杨敏博士通过选择典型区(约127 km2)进行无人机高光谱数据获取，得到高光谱反射率图像，通过地面土壤采样，进行室内光谱测量，建立光谱-重金属含量模型，最终实现高光谱重金属含量预测，进而检测土壤重金属污染情况；暨南大学的施小文指出土壤中重金属含量超标，会导致土壤及农产品中有害物质增加，危机人类健康，常规的检测方法成本昂贵、耗时、专业性强，不适用于大规模土壤检测，而近红外光谱具有可直接测量样品、快速简单、可多指标同时分析等优点，可用于土壤中重金属分析。他们利用Vis-NIR光谱建立珠江三角洲滩涂土壤重金属指标(Cu、Zn、Ni、Cr)同时快速分析模型，该模型是基于SG平滑参数优化和EC-WSP-PLS建立的，具有良好的预测效果，有助于实现近红外光谱技术在土壤分析方面的广泛应用。　　此外，会议还邀请了知名企业仪器专家进行了交流，罗海峰经理针对光谱技术在白酒行业应用新进展进行了报告，指出光谱技术在白酒行业可以应用于提前预测可能的造假、失误、反常的粮食原料及酒制品，可以使用近红外定量分析来检测原粮、酒中间体以及成品的营养组成。罗海峰在报告中介绍了近几年近红外光谱分析技术在白酒行业的应用情况，尤其在高粱原粮中直链淀粉的开发、大曲的定标开发、成品酒的各种风味指标开发、成品酒的年份分级等方面得到广大学者的关注；王睿经理介绍了近红外技术在半导体行业的应用新进展，指出近红外光谱技术在半导体行业中清洗液、刻蚀液等方面进行定性和定量分析具有其独特的优势：无需稀释样品，可实现无损、在线检测，具有良好的应用前景，并为大家介绍了DS2500L近红外分析仪具有仪器校验更加简便、自动识别附件种类、恒温速度快、抗震防尘、友好交互界面等优点。　　小微型近红外光谱新仪器值得期待　　仪器的小型化一直是一个重要的发现方向，在本次会议中，小微型近红外光谱仪器也是一个重要的主题。江苏大学陈斌教授的报告就聚焦了小微型近红外光谱仪现状与选型时考虑的问题》。　　近年来，不同分光原理的小微型光谱仪数量逐年增加，其应用领域越来越广泛，智能水平也在逐步提高。陈斌教授回顾了近红外光谱仪的发展，从几十年前的滤光片型、光栅型、傅里叶型、AOTF型，再到如今的MEMS型等，充分展现了光谱仪器的演变过程与应用的新水平和新局面。陈斌教授介绍说，未来小微型仪器将在现场检测、实时分析中发挥重要作用，更多的新方法、新原理也将用于指导新仪器的软硬件设计。不过同时，陈斌教授也指出小微型近红外光谱仪的产业化应用才刚起步，其仪器的稳定性、分析模型的可靠性、规模化应用的一致性等很多挑战性难题还需要科研人员去攻克。　　本次会议内容充实，报告严谨认真，参会人员线上讨论激烈，热情高涨，为近红外光谱技术的发展起到了积极的推动作用。会议闭幕式还评选了10位优秀青年报告奖，值得我们学习。相信本次会议的顺利进行，将吸引更多的研究者加入到近红外光谱技术研究的队伍中，共同推动我国近红外事业的蓬勃发展，实现近红外光谱的技术转化，达到更好的服务社会的目标。

Charentes Alliance，是法国一家大型谷物农业合作集团，目前选购波通公司Inframatic 9500近红外谷物分析仪，用于100多个谷物收购站。IM9500是波通2011年新推出的一款近红外谷物分析仪，综合采用行业标准的透射光近红外技术和坚固易用的特点，Henrik Andrén ，波通公司谷物行业经理说“谷物交易商和合作商一致认同IM9500的准确性和可靠性”。Charentes Alliance公司每年从其会员法国的西北部农场主那收集近1百万吨的谷物和油料种子，小麦和玉米占几乎一半多的交易量，但葵花籽和油菜籽也占重要的部分。Charentes Alliance公司打算用IM9500在其119个谷物收购站检测收购进来的谷物的蛋白和脂肪含量。更多信息请联系： Henrik Andrén谷物行业经理Phone: +46 701 01 69 63 E-mail: handren@perten.comOr visit: www.perten.com

p 　　一、 初恋近红外 br/ /p p 　　1991年夏天，我从武汉大学电子学专业毕业，被分配到北京分析仪器厂研究所光谱仪器研究室工作，接到的第一个任务就是参与北京分析仪器研究所与解放军后勤工程学院(重庆)研制“喷气燃料质量指标测定仪”，就是研制一台采用从700-1100nm 之间6个不同波长的滤光片作为分光部件的近红外光谱仪，用于测定喷气燃料质量指标，该项目的论证会还请来了农业大学的严衍录教授，我的具体任务是在后勤工程学院冯新泸教授的指导下，完成仪器硬件电路设计和软件编程，在开发过程中还得到天津大学范世福教授、机械工业局蒋为民高工、上海棱光公司吴树恩高工等前辈的帮助指导。为了完成这个接手时不知有多艰巨的任务，我们从开发到应用实验坚持了五年，后来该项目成果获得了全军科技进步二等奖，这就是我刚刚走出大学校门参加工作的第一个研制分析仪器的任务。 /p p 　　北京分析仪器厂老工程师告诉我们年轻人，分析仪器很像钢琴，造钢琴的人是工匠而弹钢琴的人是音乐家，造仪器的人是工匠，用仪器做研究的人是科学家，但以前在北京分析仪器厂的车间和食堂常常能看到知名大学的知名教授亲临现场指导，与工厂的工程师和工人打成一片，一起在工厂同吃同住同劳动。 /p p 　　我一直把近红外作为我对分析仪器的初恋，分析仪器研制成了我为之奋斗终生的事业，我的人生目标就是在分析仪器领域健康工作五十年，也就是十万小时，今年正好是我参加工作的第二十五年，一直没有离开分析仪器行业，一直没有放弃近红外，一直努力当好近红外光谱仪器工匠。 /p p 　　二、 自主创业不忘近红外 /p p 　　1999年3月离开国营企业自主创业，2001年3月创办北京华夏科创仪器技术有限公司，2015年7月改制为北京华夏科创仪器股份有限公司。这二十五年一直没有放弃近红外，2007年HT100 型阿达玛变换近红外光谱仪荣获中国仪器仪表行业协会主办的第五届中国国际科学仪器及实验室装备展览会CISILE2007自主创新金奖提名，当初我们华夏科创申报该奖项时，朱良漪老总是评委会主任，他特地咨询陆婉珍院士，得知目前还没有看到国内外公开报道采用该技术开发的近红外光谱仪，他特地让我带上仪器到他家里，将仪器打开仔细查看仪器内部设计，当场用他家厨房的食用油进行现场测试谱图，朱老总对我们的近红外光谱仪目标客户定位、用户痛点、设计思路、创新点、技术指标、功能参数等没有疑义，好像具备自主创新金奖条件，但该仪器还没有被用户广泛使用，他说如果该产品评为银奖好像我们评委没有水平，今后也不能再申请金奖，于是想了个折衷办法，建议暂时作为自主金奖提名，今后如果被用户广泛使用并且取得很好的应用效果，还可以再次申请自主创新金奖。该产品2008年获得自主创新金奖。 /p p 　　2009年与西门子合作开发过程分析近红外光谱仪，2015年华夏科创子公司：浙江谱创仪器有限公司与武汉大学、华东理工大学共同承担的用于生物医药、生物能源、环境生物治理等生物过程的新一代先进科学仪器的研制：过程分析近红外光谱仪经过3 年的努力，顺利通过科技部组织的专家验收。 /p p 　　三、 与西门子合资发展近红外 /p p 　　西门子中国研究院与华夏科创通过三年的技术合作，开发了可用于全球工业过程分析的阿达玛变换近红外光谱仪。鉴于阿达玛变换光谱技术和数字微镜器件的特点，这种新型光谱仪器特别适合用在信号微弱、需要连续测量的苛刻环境之中。除此以外，这一新型仪器结合了傅里叶变换光谱仪高信噪比、以及CCD 光栅分光光谱仪无移动部件高可靠性优点，特别适合便携、车载和无损快速检测应用，具有非常广阔的市场前景。 /p p 　　西门子认为：尽管公司内部有着广泛的研发活动和优秀的研发人员，但是公司外部的研发和创意也是能够为西门子业务服务的重要的创新来源。我们希望通过与华夏科创这样的杰出本土技术企业建立长期的战略合作关系，寻找最具突破性的技术并实现其商业价值。 /p p 　　经过三年的合作，2012 年华夏科创与西门子在上海成立合资企业：谱创(上海)仪器有限公司。 /p p 　　四、 国防应用近红外 /p p 　　华夏科创一直致力于发展阿达玛变换近红外光谱分析技术，研制的透射便携式“喷气燃料检测仪”已经在国防安全领域得到广泛应用。由于应用领域的特殊性和保密的要求，我们以前的工作不适合于广泛的交流，今后我们希望与近红外制造和应用专家建立更多联系、开展深入交流、进行密切合作，全面提升国产近红外光谱仪器制造商在用户中的知名度、美誉度和忠诚度，共同推进国产近红外光谱仪器在国内外各领域的广泛应用。 /p p 　　五、 努力再续近红外二十五年情缘 /p p 　　为分析仪器健康工作五十年(十万小时)是我的人生目标，今年正好时间过半，还有第二个二十五年时间可以继续发展近红外光谱仪器制造和应用技术，对我来说至少有三个有利条件： /p p 　　第一是市场需求。近红外技术的应用越来越广泛，我们会坚持在中长波(900-1600nm、1500-2500nm)透射式及反射式、便携式及在线式专用近红外光谱技术的开发及应用，以及在近红外物联网和大数据方面拓展应用 /p p 　　第二是个人偏爱。近红外是我分析仪器的初恋，是我参加工作以来的第一个工作任务，随着工作的深入也对近红外光谱仪的难度认识加深，不仅对单台仪器的稳定性要求很高，还对整批仪器的台间差有很高的要求，对我们仪器硬件软件研制工作者提出很大的挑战，有挑战才有吸引力、才有魅力 /p p 　　第三是物质条件。由于是自主创业，具有决策的自主性，主观上为发展近红外创造有利条件，由于本人崇尚稳健经营，公司一直以来资金充裕，也为发展近红外提供物质基础。 /p p 　　未来岁月时刻提醒自己不忘初心，坚持半个世纪当好近红外光谱仪器工匠：近红外虐我千万遍、我视近红外如初恋! /p p style=" text-align: right " 　　北京华夏科创仪器股份有限公司张新民 /p p style=" text-align: right " 　　2016 年清明节于老家浙江省温岭市 /p p br/ /p

X-Sential：必不可少的过程控制设备近红外作为一种多用途的检测设备应用于多个行业，并在工业生产中发挥着重要的作用。特别是在当前的激烈的市场竞争中，不仅要保证产品有稳定的高质量，而且要尽最大限度地降低成本。因此，怎样既快又好的进行工农业的生产成为企业面临的一个重要问题。传统的工业分析方法因其滞后或者疏忽都会造成经济上的巨大损失，已经不能满足当前的工业生产需求，在线分析技术将成为分析化学中一项重要的分析方法。X-Sential 作为 Buchi NIR-Online 一款最新的在线检测仪器，因其简单易用，经济高效，丰富的控制技术，在食品，饲料，化工等领域都有着广泛的应用。 1简单易用，配备独特的 AutoCal 功能：借助于 X-Sential 独特的 AutoCal 功能，不具备专业知识也可轻松操作。这款过程控制探头可以轻松部署到您现有的日常质量控制体系中。提供各种各样的过程适配器，便于轻松集成到生产线中。在线近红外 NIR-Online 为用户提供可选的 HMI 解决方案。 2经济高效，平均投资回报不到一年：在线近红外 NIR-Online X-Sential 的功能设计具有高适用性，因此非常经济高效。平均投资回报时间不到一年。无需商业校准数据库或大量的内部校准开发。可测定大量的原材料和成品的基本质量参数；这可以最大程度减少不良品产生和返工，并且便于实时纠偏。3丰富的过程控制技术以及工业化设计：在线近红外 NIR-Online X-Sential 具有防尘、防水的主机探头外壳 (IP69/X9K)。使用温度稳定的光谱仪可以应对各种各样的环境和产品温度。X‑Sential 为快速、波动或者不连续的产品流动提供整体解决方案。集成到过程控制体系也简单方便。

香港城市大学王锋教授团队通过调控过渡金属-稀土离子间能量传递过程，首次报道了一种具有高量子效率、超大半峰宽以及高热稳定性的新型双钙钛矿近红外荧光粉La2MgHfO6:Cr3+/Yb3+，其在快速无损结构检测方面表现出优越的性能。近红外荧光转换型发光二极管（NIR pc-LED）凭借其发光效率高、宽谱输出、结构紧凑、寿命长、电能消耗低等优势，在安全监测、食品安全、现代农业、夜视、医疗诊断等领域展现出了巨大的应用潜力。NIR pc-LED的器件性能直接由近红外荧光粉决定，因此开发与蓝色LED芯片匹配良好的高效近红外宽谱发光材料至关重要。然而，目前报道的近红外发光荧光粉仍然存在发光效率低、半峰宽窄、热稳定性差等不足，同时其发射光谱在950 nm以后存在明显缺失，一定程度上限制了其在市场中的商业化。针对上述问题，香港城市大学王锋课题组和河北大学索浩博士首次报道了一种新型双钙钛矿荧光粉La2MgHfO6:Cr3+/Yb3+，其展现出了热稳定性优异的高效近红外宽谱发射。相关结在线果发表在Laser & Photonics Reviews上。该研究团队采用传统高温固相设计合成了双钙钛矿荧光粉La2MgHfO6，它具有两个八面体格位(Mg和Hf)和一个十二面体格位(La)供Cr3+和Yb3+占据。基于Rietveld结构精修和第一性原理计算，研究人员证明Cr3+离子倾向于同时取代具有较低晶体场强度的[MgO6]和[HfO6]六面体，这种多格位发光有利于实现超宽谱近红外发射。通过调控Cr3+→Yb3+间能量传递过程大幅度提高了近红外发光的内/外量子效率、半峰宽以及热稳定性，分别达到69%/18.4%，333 nm以及81.6%@423K。研究人员进一步将该荧光粉与蓝光LED芯片结合制备成小型近红外发光二极管，展示了优异的光电转换特性。该器件可以作为近红外光源可以用于夜视照明和生物穿透成像，同时它在在快速无损结构检测方面也表现出优越的性能。该工作为设计宽带近红外发射荧光粉提供了一种新颖的切入点，在工业检测和医疗诊断等实际应用方面具有指导意义。

2013年9月23日，&ldquo 近红外光谱应用新进展&rdquo 专场研讨会如期召开。闵顺耕教授做题为《从NIR 2013看近红外光谱技术发展动态》的综述性报告，报告中介绍了NIR 2013的概况以及会上所展现出来的近红外光谱新技术。 中国近红外光谱专家一行（第二排左二为闵顺耕教授） NIR 2013概况 　　 NIR 2013 于2013年6月2-7日在法国召开，各领域的专家学者500余人汇集一堂，共同探讨近红外光谱分析技术在食品、农业、环境、医药以及其他产业的应用。NIR 2013聚焦于近红外光谱技术在土壤、生物医学领域的应用，以及在生态、考古、工业等领域的特殊应用。全球主要的近红外仪器与软件供应商都参加了此次会议。 而且，就像上文所说，中国近红外光谱专家一行众人也参加了此次会议。 　　NIR 2013上进行的报告以及交流的海报近400篇，其中，食品领域所占比例最大。 　　NIR 2013上关于近红外成像方面的报告共有10多篇，其中，农产品质量安全领域的研究最多。 　　近红外新技术新仪器新方法 　　散射-吸收光谱新装置 　　传统的近红外光谱仪通常测定的是总漫反射强度，包括了化学成分的吸收和物质对光的反射两部分。而这一新装置将样品放置在两个积分球之间，利用两个积分球分别测定漫反射光谱和透射光谱，漫反射光谱与样品的组织结构、物性有关，透射光谱与样品的组成(浓度)有关。 　　时间/空间分辨近红外光谱应用 　　而能够分别测定光子吸收强度和光子散射强度的两种独立信息的光谱仪器还有另外一种类型，即时间/空间分辨漫反射光谱仪。对于浑浊样品，在其不同位置进行光谱检测，因为光在样品中传输的距离不同、光传输到不同位置的时间也不一样，通常是纳秒或皮秒级，即形成了时间/空间分辨近红外光谱。 　　时间分辨近红外光谱仪器的研制已有10多年的历史，但是具体的物质测试应用则是近年来开展的。目前，光源和检测器的光谱范围扩大是此类仪器研发的发展方向。 　　散射介质中的气体吸收光谱 　　NIR2013上展出的近红外气体分析仪器至少有4种，其中一个是利用770nm、980nm两种波长，15米光程测定气体中甲烷、水、氧气三种成分的含量，该仪器主要用于天然气和环境监测中。近红外在气体检测中的应用值得重视。 　　漫反射成像技术 　　传统的漫反射成像，由于光的漫反射使得光斑变大，空间分辨率下降。现在的检测技术利用一些手段使得检测集中在照射区，照射区之外的漫反射不进行测定。目前，已有的手段包括通过光纤定位检测或利用不同波长的光成像，再通过软件进行重构，及通过硬件、软件两方面技术实现了高分辨成像。 　　闵顺耕教授也介绍了近红外技术发展趋势，主要包括近红外成像技术、仪器微型化技术、近红外时间/空间分辨光谱技术、化学计量学方法与数据利用、近红外在线分析、食品品质与安全领域等。 撰稿人：刘丰秋

为了多方位展现我国在近红外光谱领域的最新成果，仪器信息网和近红外光谱分会计划合作制作《近红外光谱新技术/应用进展》网络专题，同时也以此献礼近红外分会成立10周年，并寄语2021年国际近红外大会。我是受益于近红外分会和仪器信息网的人，感恩无限。愿借此机会，把自己多年来对近红外在果蔬品质无损检测方面的认识和认知与大家共享。中国农业大学 韩东海教授　　1. 前言　　以前我不论是指导学生科研还是学会报告话题都比较大，宏观且泛泛。论述宏观有利于扩宽人们的视野，开阔思路，但不能解决具体问题。今天着重讲些细节，有些属于经验之谈，直击要点，但略显有点理论支撑不足。我认为两者均不可或缺，只是每个人的发展阶段不同从而导致的需求不同而已。　　本文对于研究果蔬品质无损检测的专家学者也许能有些帮助，而对于其他研究方向的如能有所参考就是万幸了。　　近红外是个多学科交叉的结晶，不同专业背景、不同经历会有不同体会，有不妥之处，望多多指正。　　2. 果蔬分选简介　　先简单介绍一下果蔬分选。果蔬分选包括两大独立要素。一个是大中小的级别分选，一个是优良中差的等级分选。大果中有优良中差，优果中有大中小。近红外在果蔬分选上的应用始于二十世纪80年代末。之前的果蔬分选主要是级别分选，部分用机器视觉或依靠人工按照外观颜色进行等级分选。外观颜色与内部品质有一定的相关性，但难以达到生产要求。一是误判率较高，二是有些果蔬无法实施，例如猕猴桃等。而且那时的设备大小宽窄尺寸基本是固定的，不能轻易更改。　　近红外在果蔬内部品质检测上的应用使得分选设备发生了革命性的变化。首先，实现了内部品质等级无损检测，大大地提升了分选设备功能，从这个意义上讲，近红外引领果蔬分选技术实现了飞跃式发展；二是设备结构大为简化，大小宽窄可自由组合，就像积木一样。　　3. 近红外与果蔬检测可谓绝配　　近红外与众多物料有着非常完美的结合。例如烟草、饲料、石油化工、医药。果蔬也是其中一例，不过内涵却与其它不同。　　首先是波长范围。果蔬水分约为80-90%，水果糖度在10-20°Brix之间。其他成分虽然很多，但含量很少。1100nm以下的短波近红外适用于果蔬类高水分物料。　　其次是光谱采集方式。果蔬内部质量无损检测除了糖度以外，还要检测内部褐变、糖心等，必须采用透射方式采集光谱。短波近红外穿透力强，加之，1100nm以下属于硅检测器范围，仪器造价比铟镓砷要便宜很多，这又为大量普及应用创造了有利条件，为量大利薄的农产品销售提供了强有力的支撑，因此是最佳选择。　　最后是光源功率。果蔬品质无损检测手持和便携以及台式专用仪器的电源功率，LED最小，卤素灯小则1-2W，大则12W。而用于在线检测时，1秒钟要检测5-6个果蔬，西瓜每秒3-4个，扫描时间短，需要配置高达200-300W大功率光源，检测西瓜时甚至达到2000W。　　4. 近红外首先在水果在线检测上发力　　1989年，日本三井金属矿业株式会社EI推进事业部在冈山县一宫农协推出了世界上第一台桃果实糖度在线漫反射无损检测分选设备，1992年又相继推出了苹果、梨的检测系统。之后，杂贺技术研究所、MAKI制作所、NIRECO也研制出类似设备，继而在日本大面积推广。　　基于漫反射原理的检测主要用于薄皮水果诸如苹果、梨、桃等，而用于柑橘检测则效果不佳，于是又研发出基于透射原理的检测，一直延续至今。随着检测项目的增加，由单一的糖酸度向内部褐变、糖心、水浸、局部失水、空洞等多指标同时检测延伸，落叶果及西瓜甜瓜类果实则主要采用漫透射方式。特殊情况时，苹果和葱头需要在两个位置同时采集光谱。　　现在日本SHIBUYA精机株式会社成为果蔬分选设备厂家中的一支独大，从核心部件光谱仪等内外品质评价系统到输送装箱码垛以及控制系统全部独自生产，近江度量衡株式会社部分自主，部分外协。三井、杂贺、NIRECO则只生产内外品质评价系统。　　果蔬内部品质近红外在线检测技术因能直接解决农业生产问题，并带来经济效益和社会效益，在先进国家政府的资助下得到大面积推广应用，仅日本至少有4000个大型果蔬分选设施正在运行。　　5. 近红外光谱采集方案多种多样　　果蔬物料尺寸有大有小，果肉有薄有厚，糖酸度有高有低，且分布不均。由此产生若干检测个性化方案。例如光谱采集方案就有如下之多，图1- 6。　　图1和图2光源和检测器布置相同，但物料放置及输送环节有别。图1托盘不但能平稳地输送西瓜，避免磕碰，而且还可遮挡杂散光进入检测器。依据西瓜、甜瓜类的生理结构，花萼处果皮最薄，花萼冲下放置，有利于获取更多的内部信息。由于菠萝果心粗大，横置更妥，且输送更平稳。　　图3和图4的光源与检测器设置一样，但样品放置和光谱采集细节有所不同。西红柿的果柄影响信息接收，如图3所示，故倒置。由于物料内部组织构造差异很大，苹果肉质均匀密实，而西红柿则有外果皮、中果皮、果浆、胎座，少许空腔，各组织之间光特性差异大，造成散射不均。为此，苹果光源布置向赤道下方照射，靠苹果赤道直径大来遮挡杂散光(图4)。而西红柿则照射上半球，以利获得更多有效信息。　　图5和图6的光源和检测器设置相同。图5为常规布置，而图6采用了特殊透镜，缩小了光斑大小，因为柑橘比葱头体积小，这样可有效避免杂散光进入检测器。这只是一个公司的方案，加上其他公司的独具匠心的思考，采集方案层出不穷。　　6. 检测对象、检测项目和检测精度　　表1列出了来自三井金属计测公司的透射模式部分检测对象和检测项目，这些检测对象检测项目早已成熟，转为常规。其他公司，如SHIBUYA精机、近江度量衡、NIRECO、杂贺技研均能实现，包括一些没有列入的检测对象和检测项目。即使如此，有些项目也不是百分之百正确检出，例如局部褐变误判率较高。但是小果实，例如樱桃、草莓，个别水果，如葡萄，诸如此类的近红外在线分选技术暂不多见。表1 透射模式检测对象及检测项目1)　　由于在线检测所用光源功率较大，能确保获得足够强的有效信息，故检测精度一般高于便携和手持仪。以SHIBUYA精机株式会社在线内部检测装置为例，各种水果的糖度检测精度如表2所示。表2 糖度检测精度2)对象苹果梨蜜桔桃西瓜西红柿柿子甜瓜SEP0.280.330.340.370.420.500.610.74　　由表2可知，苹果检测精度最高，甜瓜最低。这个趋势与其他厂家基本一致。也就是说，苹果是最好检测的，而果肉厚内心甜的甜瓜最难检测。一般消费者对于糖度相差0.5Brix以内难以察觉，故水果检测精度SEP如能达到0.5就能满足生产要求。　　日本的水果品质普遍较高，好吃已经不是问题。为了适应新的国际形势，加大水果竞争力度，日本政府正在组织产学研攻破果蔬功能成分在栽培、管理、在线无损检测方面的难题。苹果重点提高花青素含量，西红柿是番茄红素，柑橘是β-隐黄素，胡萝卜是番茄红素和β-胡萝卜素。由于这些成分含量比较少，近红外检测存在一定难度。番茄红素已经实用化，其他几个成分仍在努力中。　　7. 水果手持、便携、台式专用仪器发展势头强劲　　2000年，FANTEC开始销售世界上第一台水果专用便携仪FRUIT TESTER-20，时间不长又推出FQA NIR GUN手持仪(图7)。便携仪和手持仪主要用于科学研究，同时也为那些生产量小的个体果农带来福音，因为花几十万或百万日元就能达到几个亿的设备功能，只是生产效率无法相比。　　同年，KUBOTA公司首先推出了台式仪，其后又推出便携仪，从2019年7月始，对原有机型进行升级换代，如图8和图9。这两款仪器社会保有量估计在1000台左右，也是本人认为最好用的仪器。　　这台仪器的日本水果模型拿到中国无需修正，可直接使用，预测值准确稳定，该仪器像素点只有254个，糖度模型采用的是4-5个波长的MLR。本人实验室在北京奥运前购买了一台，十几年过去了，现在还在使用中，中途只更换过电源开关。我曾问过这台仪器的研发部长石桥先生，他说，因为内置波长横纵坐标自动校正功能，所以仪器预测值才稳定。横坐标校正方法已经成熟，但纵坐标措施不多，也许谁掌握了纵坐标校正技术，谁就能占领市场。　　N1(图10)从2009年开始销售，由于产品精制，价格便宜，至2017年8年间共销售648台。最为特殊的是该仪器采用了不受杂散光影响的TFDRS法(TFDRS:Three-Fiber-based Diffuse Reflectance Spectroscopy)，1点照射，2点接收。通过2个漫反射强度比计算相对反射率,进而获得相对吸光度比。该吸光度比不受漫反射光路的变化影响，且与水果糖度呈直线相关。该检测模型建立在标准样品基础上进行模拟，推导出方程，然后用水果进行验证，故在实际应用中，不需进行参比测量，不需进行模型维护，是这一种全新思维，不同于传统方法。　　PAL光传感器是最新系列水果手持糖度仪(图11)，采用LED光源进行糖度无损检测。目前应用对象分别为苹果、梨、桃、葡萄、迷你西红柿。从2017年开始销售以来，不到一年就售出400台，该公司的销售目标是1万台。　　还有几种正在出售的台式仪和手持仪。　　QSCOPE-DT功能最强大，不但可以预测糖酸度，也可检测内部品质。Amaica-Pro 与KUBOTA台式仪一样，检测糖酸度的同时也可称重，把级别和等级分选元素集于一体，是小型果蔬分选仪典型代表。CD-H100采用滤光片技术，物美价廉，缺点是仪器台间差较大，建模任务艰巨。　　我认为，在台式、便携、手机水果专用仪器中，SACMI的台式仪适应性最广，如图12。因为这台仪器采用了8个20W的卤素灯，功率强大。内部采用不锈钢锥形挡板，将光源与检测器分隔在圆锥挡板内外。光源在锥形板外向上照射，结构上保证了杂散光不能进入检测器。检测器在圆锥挡板内，当水果放置在锥形挡板顶端时，橡胶圈的密封阻挡了反射杂散光的进入。这种漫透射设计加上大功率，不论是内部成分还是内部病变的检测均能胜任，是个科研好帮手，就是价格偏贵。　　8.样品真值测量　　真值测量往往被轻视，特别是像水果类的样品，不论是品种间、还是种类间差异都比较大，没有深入了解细致筹划，将影响建模效果。因为建模预测精度永远不可能超过实测精度。以如下两个案例进行说明。　　甜瓜光谱采集位置是花萼处，故在花萼处取ф40mm(因为环形光源直径是ф38mm)果肉打碎后取果汁测量糖度，如图13所示。　　图14是柑橘糖度实测值图解。充分考虑样品生化特性，整体榨汁，再经过滤实测值更准确。　　9. 展望未来　　近红外在果蔬品质检测方面的应用已经30年了，技术细节在不断完善进步，但整体思维模式有待突破。　　上面介绍的都是近红外光谱在果蔬品质无损检测上的应用，近年来，近红外图像也取得了长足进步。近红外激光正在发挥着特殊作用。随着LED光源，特别是近红外区域LED连续光源的研制成功、光谱仪小型化、微型化、量子光谱仪的问世、无线通讯、　　5G数据快速传输、人工智能等方方面面的突飞猛进，局部照射，多点测量，攻破尚存顽症指日可待。　　10.总结与寄语　　编辑审阅初稿后提出“日本的果品筛选技术对中国近红外技术在果品检测方面有什么经验借鉴？这方面的内容可否给大家稍微总结一下？”我觉得编辑的建议很好，也很重要，关键是我的能力有限，担心难以胜任。　　首先，中国的近红外仪器必须走专用化发展之路，这一点大家已经取得共识，不再赘述。　　其次，近红外专用仪器必须走共同合作研发之路，这一点大家也不会有异议。　　最后，各个环节必须精益求精，方能广为应用。以水果为例归纳如下：　　1)仪器不但要提高信噪比，还应在水果主要成分糖酸吸收波段800-950nm间提高灵敏度，以期获得更多有效信息。　　2)不论是254个像素还是1024个，波段区间应有所侧重。考虑到水果颜色或者说叶绿素(670mm)有时也是检测指标之一，650nm-970nm区间更适合水果。　　3)漫透射、透射因扩展性好已成为光谱采集的主流。同时，消除大小影响的配套措施不可或缺。　　4)透射能量谱一旦低于10%，检测器有可能在检测限以下，此时，吸光度与样品浓度不符合朗伯比尔定律。要么加大光源功率，要么提高仪器灵敏度、要么延长积分时间等加以调整。　　5)日本几大果蔬内部品质近红外无损检测系统均为各自专利产品，这是核心，也是关键。　　国内从事近红外研究生产应用的专家学者工程师高达数千人，经过二十几年的实践和积累，近红外技术在中国的大范围推广应用、厚积薄发之日已经迎面扑来。　　参考文献　　1. https://www.mitsui-kinzoku.co.jp　　2. SHIBUYA精机株式会社宣传资料　　3. http://www.sacmi.com/　　4. KUBOTA KBA100使用说明书（中国农业大学 韩东海）

在本次2015 BECIA大会上，无锡微奥科技公司首次发布了一款掌上MEMS傅里叶近红外变换光谱仪产品，并在现场成功演示了对7种白色药品的分类鉴别、以及对水蜜桃糖分的定量分析。图1.微奥掌上MEMS傅里叶近红外光谱仪近年来，全球掀起了微型化近红外光谱仪产品的开发热潮，就“微型”而言目前已有多种技术解决方案，但如何在微型化的情况下还能保证高信噪比、高光通量、全波段信号采集、透射与漫反射功能兼具，则是真正实力的比拼。 图2.微奥掌上近红外光谱仪对不同药片的分类微奥科技这款光谱仪产品是基于微奥独特的光学MEMS微镜开发而成。该MEMS微镜具有创记录的大位移、小体积、高度集成等巨大优势，并结合傅里叶变换光谱仪特点，仅需单个探测器即可实现高分辨率、高信噪比的近红外全谱光谱分析，从而大幅度地降低了产品的成本及体积。这款命名为Demeter 1000的掌上MEMS傅里叶近红外光谱仪，可覆盖整个近红外光谱（800～2500nm），还可进一步扩展至中红外波段。Demeter 1000可分别通过透射和漫反射方式对液体和固体进行准确的定性定量分析。该光谱仪可通过蓝牙将光谱分析信息直接传输到移动终端设备，从而可实现在手机上实时快速获知所测物质的成份及含量。微奥的微型光谱仪，革命性地实现了红外光谱仪的便携性及低成本性，使原来遥不可及、只有大型企业或研究机构方能使用的光谱仪产品，走进了普通老百姓的生活，甚至人手一个，用于监测我们日常生活中的如饮用水、奶制品、肉制品、果蔬品等食物的安全性、新鲜度、以及通过成分含量的摄入而实现个人健康管理。让我们吃得放心、住得安心！图3.微奥掌上MEMS近红外光谱仪对水蜜桃糖分的定量分析微奥在本次展会上还展出了另外一款专用于工业在线检测的光谱仪，该光谱仪与掌上光谱仪均基于相同的光学MEMS微镜及光干涉平台，可广泛应用于石油化工、生物医药、粮油、安防、环境、宝石鉴定、纺织、临床医学等领域。同时，基于此相同的MEMS微干涉平台还可开发远红外、中红外、拉曼光谱仪等产品。 图4.微奥MEMS傅里叶近红外微型光谱仪 图5.MEMS微干涉平台

国外某研究机构的最新市场研究显示， 2020年全球红外光谱市场预计10亿美元，2025年将达13亿美元，复合年增长率为4.1%。作为一类比较成熟的仪器分析方法，红外光谱已经得到了广泛的应用，特别是在制药、生物研究以及食品和饮料的终端用户中应用非常广泛。而同时，这些相关行业严格的法规，以及对质量水平越来越高的追求都推动了红外光谱市场的增长。　　虽然2020年COVID-19的爆发和蔓延影响了很多行业发展，也使很多工厂停工或者关闭，但同时也导致了药品和其他医疗设备产量的增加，这在一定程度上也增加了红外光谱在医疗保健和制药终端行业的需求，进而导致市场对红外光谱产品和解决方案的需求增长。　　基于市场的需求，各大仪器厂家也在不断的推出新的产品。据统计，申报仪器信息网2020年度“科学仪器优秀新品评选”活动的红外/近红外光谱类仪器共计11台，其中红外光谱仪9台，近红外光谱仪2台。值得一提的是，不管是小型化、云数据管理、专用化及在线仪器等，以上新品特别注重从用户的角度考虑问题，从应用的角度着手进行产品的开发和设计。以下将根据2020年度申报新品的情况进行简单的概述：　　近年来，小型化一直是仪器设计和制造的一个重要发展趋势，仪器小型化不仅能满足空间有限的分析测试现场使用需求，而且便于集成拓展，非常适合手持式/便携式仪器开发。　　在本年度申报的仪器新品中，滨松光子学商贸(中国)有限公司推出了FTIR光谱仪引擎 C15511-01。基于精心重构光学干涉仪的设计思路，并采用独特的MOEMS技术，滨松光子成功开发出了一款高性能的微型化FTIR引擎。迈克尔逊光谱干涉仪和控制电路内置其中，仅手掌大小，却实现了在1.1-2.5μm区域超高的灵敏度，具有远超同类产品的高信噪比表现(10000:1)，以及高光谱重现性。据悉，该产品可内置于便携式FTIR仪器中，实现整机小型化的同时，也可保证高性能的实现。　　此外，荧飒光学仪器(上海)有限公司也推出了两款便携式的仪器新品：便携式傅里叶红外气体分析仪+Mobile10-G、便携式傅里叶变换红外光谱仪 Mobile10。其中，前者集成小体积长光程的9.8米气体池及内置抽气泵、电池，现场开机即可工作；后者不仅集成平板及电池，现场开机即可工作，而且具有与台式红外光谱仪一样的性能。　　对于科学仪器而言，软件是一个绕不开的话题，随着应用需求的提升，用户不仅关注仪器硬件的改进，对软件及数据的云端管理也提出了新的需求。　　软件在云平台和云服务方面的创新，是现代仪器发展的一个重要方向。珀金埃尔默企业管理(上海)有限公司推出的Spectrum 3™ 傅立叶变换红外光谱仪不仅提供全集成的热重-红外(TG-IR)联用(EGA4000)解决方案的FT-IR平台，涵盖近、中、远红外三个波长范围，软件自动切换光源、分束器、检测器等部件。而且，特别值得一提的是，该仪器首次将云办公软件“NetPlus”引入红外光谱检测领域，数据实现云端连接。基于Web的应用程序，允许从任何设备查看、上传/下载和管理云端数据，提供更加准确的结果、整合的工作流和团队成员间跨实验室/设备实时协作。　　对于中药材的分析而言，数据分析是重点也是难点。北京鉴知技术有限公司(原同方威视拉曼)推出的IT2000中药分析仪，针对中药材质量控制，通过丰富的数据库和识别算法，一键分析实现中药饮片的真伪鉴别、品种识别、产地溯源和品质分析，光谱采集、分析、测试报告等同步自动完成。　　应用拓展一直是近红外人努力的方向和目标，而找准应用环境对近红外仪器而言至关重要。很多业内人士指出，专用化和在线仪器的发展存在着较强的生命力和巨大的潜在应用市场。　　瑞士万通中国有限公司推出了DS2500 L近红外光谱液体分析仪，在上一代产品的基础上，该仪器由分体式改为了一体机的形式，使得仪器本身防护等级达到了IP65。另外，其智能附件设计，为分析液体样品设计了不同光程的附件，每个附件上都带有芯片，附件插入仪器后可以被读取；荧飒光学仪器(上海)有限公司推出了为工业在线用户设计的8通道在线检测近红外光谱仪--傅里叶变换在线近红外光谱仪MASTER10-Pro，其采用完全国内自主的傅里叶变换技术，自主国产的干涉仪，立体角镜，永久准直，抗震性强。　　除了红外透射、红外反射、衰减全反射(ATR)、漫反射等大家熟悉的测量方式，在本次申报的新品中，荧飒光学仪器(上海)有限公司还推出了傅里叶变换红外发射光谱仪和傅里叶变换光致发光光谱仪。红外发射光谱虽然应用范围不如红外吸收光谱广，但在一些特定研究领域有其独特的优势。荧飒光学仪器(上海)有限公司推出的傅里叶变换红外发射光谱仪 FOLI 10-RE是独立式、专用型红外发射光谱仪，其光路设计紧凑，可以明显降低辐射损失，提高辐射通量；作为一种有效的无损光谱检测手段，光致发光光谱广泛应用于半导体的带隙检测、杂质缺陷分析等。荧飒光学仪器(上海)有限公司推出的傅里叶变换光致发光光谱仪 FTPL-10具有弱信号探测能力强、测量速度快和用户操作使用简单等优势。在仪器性能方面，该仪器的光谱分辨率达到0.8nm以上，测量速度达到每秒1张谱图，信噪比超过500：1。　　此外，荧飒光学还推出了旋转透射红外液体分析仪+FOLI10-RT，该仪器最多可同时配置4个不同光程的光学窗，非常适合液体的定量测量；天津恒创立达科技发展有限公司推出了MATRIX-50 傅里叶红外光谱仪，该产品采用专利的高能量红外光源，内置独特设计的反射镜，光源能量利用率远高于传统设计，可为傅立叶变换红外光谱仪的ATR及显微红外应用提供足够的能量。

仪器信息网讯 厦门大学颜晓梅教授团队于2014年9月研制成功第一台纳米流式检测仪原型机，2015年10月第四代原型机研制成功，2016年1月中旬在北京计量科学研究院进行第一次试用，2016年6月第一代科研级纳米流式检测仪完美亮相CYTO 2016国际流式学术大会，2016年10月专业版软件NF Profession 1.0研发成功。纳米流式技术发展处于什么阶段？纳米流式技术成果商业化过程有哪些故事？国产仪器自主创新存在哪些痛点和不足？近期，仪器信息网在ACCSI2021现场特别采访了厦门大学颜晓梅教授，请她就上述问题进行了分享。三年实现快速成果转化，粒径表征媲美透射电镜目前，流式细胞仪在生命科学、临床医学等领域是重要的分析检测工具之一。据颜晓梅教授介绍，纳米流式检测技术是基于流式细胞技术，将检测下限推进到纳米尺度。颜晓梅教授团队首创性地结合瑞利散射和鞘流单分子荧光检测技术，研发成功具有自主知识产权的纳米流式检测技术，实现单个纳米颗粒（7-500 nm）以及外泌体、病毒、细菌、亚细胞器等天然生物纳米颗粒的粒径及其分布、颗粒浓度、和生物化学性状的高通量多参数同时表征。该技术的粒径表征分辨率媲美透射电镜，检测速率高达每分钟上万个颗粒，同时兼备电子显微镜难以实现的生物化学性状分析功能，填补了国际空白。项目团队积极推进技术产业化，成立了厦门福流生物科技有限公司，仅用3年时间就将“纳米流式检测技术”研发成果转化为“中国智造”。 厦门福流生物 纳米流式检测仪点击查看参数详情科学仪器研发平台离不开交叉学科人才培养在采访中，颜晓梅教授强调了复合型科研人才的培养对于国产科学仪器的发展至关重要，科学仪器研制的过程通常是创新技术密集（光、声、电等技术）、管理复杂的活动，需要不同学科的交叉融合，尤其成果转化过程也需要金融、市场等背景支持。因此培养兼具科研、工程和管理能力的复合型人才对于国产科学仪器成果转化具有推动作用。提高纳米医药业核心竞争力，纳米流式未来可期据颜晓梅教授介绍，纳米流式检测技术不仅应用于传统的生命科学、临床医学领域，还在食品药品安全以及能源材料等领域发挥重要作用。并且纳米流式检测仪产业化项目技术密集、附加值高、成长空间大、带动作用强，是纳米医药业核心竞争力的集中体现。 据悉，厦门福流生物科技有限公司生产的纳米流式检测仪目前已经出口到全球顶尖的医疗机构、科研单位和高科技企业，如梅奥诊所（Mayo Clinic，2018年全美排名榜首的医院）、美国德州大学安德森癌症中心（MD Anderson Cancer Center，全球排名第一的肿瘤科研与临床研究机构）、约翰霍普金斯医学院、美国国立卫生研究院（NIH）、外泌体诊断和治疗应用开发领军企业Codiak Biosciences公司、瑞士联邦理工学院（欧陆第一理工大学）、诺和诺德（世界领先的生物制药公司）、瑞典哥德堡大学、德国马尔堡大学、悉尼大学、台湾大学、复旦大学等。

上海2016年3月14日电 /美通社/ -- 近红外光谱检测是一种快速、无损、适用范围广的检测方法，可以鉴定、区别和分析多种样品，无需或只需较少的前处理，就能获得所需的光谱数据。在食品安全、鉴定鉴伪、生物医学研究等关系民生领域中起着重要的作用。　　相比市场上已有的各类近红外光谱仪，英国豪迈的便携式光谱仪品牌“海洋光学”的Flame-NIR微型近红外光谱仪能为用户提供多种独特而有竞争力的价值，包括小巧便携、低价格、高性能、灵活配置、稳定和一致性，以及简单易用。　　小巧便携：传统的近红外仪器，体积，重量大，Flame-NIR尺寸仅为：89.1mm*63.3mm*31.9mm，重量265g。　　低价格：搭配光纤和光源，全套系统价格低于10000美金。　　高性能：相对于其他低成本的NIR光谱仪，Flame-NIR近红外光谱仪配备的InGaAs二极管阵列检测器可对范围内所有波长同时进行高灵敏度的测量，光谱范围最大可覆盖 900 nm~1700 nm。　　灵活配置：海洋光学Flame-NIR近红外光谱仪提供预配置型号，也可以由客户根据应用提供自定义配置。狭缝可自行更换，用户可根据应用需要调节光谱仪的分辨率和光通量。　　稳定和一致性：在不损失灵活性和可配置性的情况下，Flame NIR近红外光谱具有较高的热稳定性、较低的台间差异，这是传统的模块化微型光谱仪做不到的。　　简单易用：海洋光学Flame-NIR近红外光谱仪使用micro USB接口，连接简单，上手快。通过驱动程序和软件支持，使得它易于集成到几乎任何系统。LED指示灯显示工作和数据传输状态，可以搭配光源、采样附件，是反射、辐射及透射测量的理想工具。　　具有众多优势的海洋光学Flame NIR近红外光谱仪，是适用于科研，仪器制造，系统集成领域的理想产品。