近红外透射光谱仪

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）。

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。

布鲁克近红外明星产品MPA 多功能型灵活扩展傅里叶变换近红外光谱仪于2月底销量突破3000台。布鲁克总部生产部 MPA具有强大的扩展灵活性和优越性，成为实验室和过程分析，开发各种方法不可缺少的有力工具。它将样品腔，积分球，漫透射，光纤探头等多种测量方式整合一体。实现从液体，颗粒，粉末，片剂，膏状等各类样品进行测量。仪器具有超高的稳定性，超强的准确度和灵敏度，在MPA建立的模型方法，不需要对光谱和模型进行任何处理，不但能在同型号仪器间传递使用，还可以直接拷贝到其他近红外仪器上正常使用。可以满足不同用户科研和生产QA/QC的需求，更能为工业现场等各种分析提供全方位解决方案。 近红外技术应用广泛，MPA曾在农业食品饲料，石油化工造纸，烟草制药化妆品等行业中，成为强有力的分析助手。第3000台MPA已生产完成，将归属于广西知名制药中心，布鲁克为辉瑞制药，GSK，诺华制药等制药领域用户同样提供解决方案，希望继续将功能及品质发挥极致，为用户的科研事业平添羽翼。固体漫透射&自动进样器 MPA完全可以解决用户对质量控制和品质分析的需求，能够快速准确地非破坏性分析进厂原料、中间体及制成品。降低生产成本，广泛应用于各个领域。液体透射样品腔、固体积分球&乳品进样模块 作为多功能灵活扩展光谱仪，我们称MPA为变形金刚，希望它能够满足您想要的功能，为您提供便捷与力量！ 咨询问题可以发邮件至marketing.bopt.cn@bruker.com MPA展台链接

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。

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

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。

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。

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

HAMAMATSU（滨松） PHOTONICS近红外光谱在食品分析中的作用近红外光谱（NIR）是指在750至2500 nm的电磁光谱近红外区域内研究物质和光之间的相互作用[1]。当红外光与样品分子相互作用时，每个波长反射、透射和吸收的电磁能的量取决于样品中存在的键类型[1]。C-H、N-H和OH振动键在近红外区域最普遍，决定了给定物质的光谱形状。近红外光谱通常用于测量和量化样品的近似成分，如蛋白质、水分、干物质、脂肪和淀粉。此外，近红外光谱反映了其物理性质或特性[1]。因此，当应用于食品时，样品的近红外光谱不仅可以提供有关食品化学成分的信息，还可以通过不需要使用试剂的无损、快速和清洁的方法提供有关其功能的信息[2]。便携式仪器的影响直到最近，近红外技术才向小型化设备发展，使近红外分析从实验室进入现场成为可能。便携式近红外光谱是监测作物质量、确定最佳种植条件和收获时间的绝佳工具。鉴于食品易受含量变化的影响，需要保持新鲜以防止质量损失，以及非法掺假的可能性，控制食品质量的重要性怎么强调都不为过。此外，食品生产、配送链的复杂性以及将分析时间降至最低的需要，使便携式光谱仪在该领域向前迈出了革命性的一步[5][6]。用于食品分析的近红外光谱示例Parastar等人将计算技术应用于近红外分析仪获得的吸收光谱，能够准确区分新鲜肉和解冻肉，并根据鸡的生长条件对鸡柳进行正确分类[3]。使用类似的工具，Kucha和Ngadi能够评估猪肉末的新鲜度[4]。这些计算方法，通常被称为“化学计量学”，使用多种算法和统计技术，如多元线性回归、偏最小二乘回归和主成分分析来分析来自光谱仪的数据。这些方法将光谱信息转化为与样品相关的化学和功能特性[2]。便携式近红外分析仪改善奶牛健康，优化灌溉和收割时间便携式近红外分析仪已被用于饲料和牧草的农场监测，以评估其质量。在这个过程中，将饲料样本放在扫描仪前进行分析，并将结果提供给农民或营养学家。这使他们能够及时做出有关提要的管理决策，将获得结果所需的时间从几天缩短到几秒钟。例如，牛饲料中玉米青贮饲料的干物质含量每天变化很大，在六个月内高达41%。通过现场调整，奶牛可以获得更一致的口粮，从而改善牛群的总体健康状况。这是通过血液参数的变化和乳腺炎的减少来观察的，从而增加了产奶量。此外，这项技术可以潜在地减少饲料浪费，从而降低成本并增加收入[7]。便携式近红外光谱法的另一个有价值的应用领域是对作物生长各个阶段的实地评估。Tardaguila等人研究了在不同环境条件下生长的八个不同品种的160片葡萄叶片的吸收波长。他们专门针对含水量评估来确定葡萄酒行业灌溉的优化策略[8]。在收获季节，近红外光谱已被用于评估橄榄果实[9]、葡萄[10]和番茄[11]在树上的成熟度，从而优化收获时间，甚至使用农业机器人实现自动化水果采摘。收获后，近红外光谱技术有助于农民、消费者和质量控制官员对产品质量进行快速无损检测。这项技术还允许检测由于将传统生产的水果错误标记为有机水果而导致的菠萝欺诈[12]。FTIR光谱提供更高的通量和更好的灵敏度在近红外光谱中，分析有机材料的吸收光谱主要有两种方法。第一种方法是基于二极管阵列的光谱学。该技术使用色散光栅将从样品反射或透射的光分离为其波长分量。然后将每个分量聚焦在线性检测器阵列的不同像素上。这种方法速度相当快，可以用于实时测量。然而，二极管阵列光谱仪的光通量与其光谱分辨率成反比，这限制了其有效性。此外，在近红外区域敏感的线性阵列的高成本可能会限制其在某些应用中的应用，特别是在农业和食品中。获得吸收光谱的第二种方法是傅立叶变换干涉测量法。在这种方法中，入射光被分成两条路径，一条指向固定反射镜，另一条指向可移动反射镜。当这些路径被重新组合时，就会得到干涉图。通过对该干涉图进行傅立叶变换，可以获得入射光的光谱，并且通过适当的校准，可以确定样品的吸收光谱。使用这种技术，可以同时测量所有波长，在不影响光谱分辨率的情况下提供更好的吞吐量和更高的灵敏度（通常被称为“Fellgett的优势”）。在该技术中，仅使用单个NIR光电探测器而不是阵列，从而保持低成本。滨松光子的FTIR引擎为食品行业带来了新的曙光滨松的FTIR引擎C15511-01是一个紧凑的傅立叶变换红外光谱模块，对1.1µm至2.5µm范围内的近红外光具有灵敏度，并具有USB连接。该设备的特点是在手掌大小的外壳中有一个迈克尔逊光学干涉仪和控制电路。为了补偿元件小型化造成的光损失，滨松光子公司的工程师为FTIR引擎配备了一个大型可移动MEMS反射镜和一个高灵敏度InGaAs PIN光电二极管。这种MEMS元件的特殊设计抵消了外部振动和器件内部杂散光反射的影响。可移动MEMS反射镜的位置使用专用激光系统进行连续和精确的监测，以确保最高的波长再现性。一般来说，滨松的FTIR引擎可以提供与更大、更昂贵的台式设备相当的高灵敏度、高分辨率和高速测量。使用FTIR引擎进行红外光谱分析有两种测量方法：“反射测量”和“透射测量”。使用这些方法，我们测量了坚果（杏仁、腰果、核桃）和酒精饮料（啤酒、清酒和白兰地）的光谱。透射测量：酒精饮料吸收光谱的比较及其酒精浓度的估计FTIR引擎C15511-01用于观察几种酒精饮料产生的吸收光谱的差异。将液体放入对近红外透明的石英池中，提供1mm的光路长度。使用卤素灯作为本实验的光源。来自灯的宽带光部分被液体吸收，并通过光纤部分传输到FTIR引擎。图中所示的吸收光谱是在室温下获得的，平均128次扫描，并减去参考测量值。这些光谱的形状主要受水中的OH基团（吸收波长：1450 nm和1900 nm）和醇中的CH基团（吸收光谱波长在2100 nm和2500 nm之间）的影响。还测量了纯水和乙醇的光谱，并将其添加到图中进行比较。此外，使用2300nm处的吸收峰来估计每种饮料中的酒精浓度。该测量显示的值与液体中酒精的实际存在一致，证实了使用这种紧凑的设备和方法进行精确估计的可能性。漫反射测量：使用近红外光谱对坚果进行分类当照射到样品上的光的一部分被其表面颗粒有规律地反射时，其余的则穿透样品。在这里，光通过折射透射、光散射和表面反射反复散射，直到它离开待测量的样品。通过该测量获得的漫反射光谱与样品的吸收光谱相似。漫反射信号通常比通过透射获得的信号弱。因此，使用这种方法的主要挑战之一是提高照明效率。在传统配置中，使用光纤将来自单个卤素灯的宽带光引导到样品。滨松光子最近设计了L16462-01，这是一种针对漫反射测量进行优化的创新光源。该装置配备了多个灯，以特定角度靠近样品。通过光纤收集从样品散射的光，并将其引导至NIR光谱仪。这种配置可测量信噪比，最大限度地减少杂散光的影响。e照射到样品上的部分光被其表面颗粒规则反射，其余部分穿透样品。在这里，光通过折射透射、光散射和表面反射反复散射，直到它离开待测量的样品。通过该测量获得的漫反射光谱与样品的吸收光谱相似。食物过敏是一种遗传易感个体在食用某些食物成分后出现不利免疫反应的情况。这种反应可能导致立即或延迟的症状，可能是严重或致命的[13]。在过去的几十年里，这种免疫紊乱已经成为全世界关注的一个重要问题，在西方国家，至少有8%的儿童和5%的成年人受到影响。它给医疗系统带来了相当大的压力，并可能严重限制日常甜梅干动[14]。许多种类的坚果，包括核桃（胡桃）、腰果（西方腰果）和杏仁（甜梅干），都被欧洲法规1168/2011列为过敏原，只要存在于食品中，就需要添加到成分表中[15]。出于这些原因，坚果的检测和分类对于食品工业来说是必要的。滨松利用近红外光谱对杏仁、腰果和核桃的吸收光谱进行了研究和分类。使用FTIR引擎C15511-01和新的灯L16462-01获得测量结果。将坚果放置在光源上，无需任何预先准备，平均进行128次扫描以获得每个样品的吸收光谱。所获得的光谱的特征在于1600-1800nm处的峰，这是由从脂质和蛋白质拉伸的CH的第一泛音引起的。当观察光谱的二阶导数时，各种光谱之间的差异更加明显。通过主成分分析法可以对不同种类的坚果进行分类。结论近红外光谱在食品工业中的潜在应用已经被许多科学出版物广泛记录了几年。便携式仪器的出现正在将分析从实验室转移到现场，将结果的时间从几天大幅缩短到几秒钟。最值得注意的是，这种由滨松MEMS技术驱动的硬件小型化在不影响灵敏度或分辨率的情况下实现。新的计算技术正在不断发展，以分析和比较吸收光谱，并估计食品中特定化合物的含量。这些方法使整个行业的非技术用户越来越容易访问该技术。便携式FTIR分析仪是解决食品行业许多重大挑战的宝贵工具。例如，它们可以帮助提高作物产量，从而在面临粮食需求增加时提供一种替代毁林的方法。将这些技术融入农业可以在优化灌溉和限制整个供应链的食物浪费时限制水浪费。最后，FTIR分析仪可以帮助改善我们的食物质量，使其对我们和所有依赖我们的动物更安全、更健康。参考文献[1] K. B. Beć, J. Grabska, and C. W. Huck, “Near-Infrared Spectroscopy in Bio-Applications”, Molecules, vol. 25, no. 12, p. 2948, Jun. 2020, doi: 10.3390/molecules25122948.[2] D. Cozzolino, “The Ability of Near Infrared (NIR) Spectroscopy to Predict Functional Properties in Foods: Challenges and Opportunities”, Molecules, vol. 26, no. 22, p. 6981, Nov. 2021, doi: 10.3390/molecules26226981.[3] H. Parastar, G. van Kollenburg, Y. Weesepoel, A. van den Doel, L. Buydens, and J. Jansen, "Integration of handheld NIR and machine learning to 'Measure & Monitor' chicken meat authenticity" in Food Control, vol. 112, pp. 107149, 2020. doi: 10.1016/j. foodcont.2020.107149. [4] Kucha, C.T., Ngadi, M.O. “Rapid assessment of pork freshness using miniaturized NIR spectroscopy”. Food Measure 14, 1105–1115 (2020). https://doi.org/10.1007/s11694-019-00360-9 [5] J.-H. Qu, D. Liu, J.-H. Cheng, D.-W. Sun, J. Ma, H. Pu, and X.-A. Zeng, "Applications of Near-infrared Spectroscopy in Food Safety Evaluation and Control: A Review of Recent Research Advances" Critical Reviews in Food Science and Nutrition, vol. 55, no. 13, pp. 1939-1954, 2015. doi: 10.1080/10408398.2013.871693.[6] K. B. Beć, J. Grabska, and C. W. Huck, “Miniaturized NIR Spectroscopy in Food Analysis and Quality Control: Promises, Challenges, and Perspectives,” Foods, vol. 11, no. 10, p. 1465, May 2022, doi: 10.3390/foods11101465.[7] "Can On-Farm NIR Analysis Improve Feed Management?", Penn State Extension. [Online]. Available: https://extension.psu. edu/can-on-farm-nir-analysis-improve-feed-management.[8] J. Tardaguila, J. Fernández-Novales, S. Gutiérrez, and M.P. Diago, "Non-destructive assessment of grapevine water status in the field using a portable NIR spectrophotometer", J. Sci. Food Agric., vol. 97, pp. 3772-3780, 2017. doi: 10.1002/jsfa.8241.[9] A. J. Fernández-Espinosa, "Combining PLS regression with portable NIR spectroscopy to on-line monitor quality parameters in intact olives for determining optimal harvesting time", Talanta, vol. 148, pp. 216-228, 2016. doi: 10.1016/j.talanta.2015.10.084.[10] G. Ferrara, V. Marcotuli, A. Didonna, A. M. Stellacci, M. Palasciano, and A. Mazzeo, “Ripeness Prediction in Table Grape Cultivars by Using a Portable NIR Device”, Horticulturae, vol. 8, no. 7, p. 613, Jul. 2022, doi: 10.3390/horticulturae8070613.[11] H. Yang, B. Kuang, and A.M. Mouazen, "In situ Determination of Growing Stagesand Harvest Time of Tomato (Lycopersicon Esculentum) Fruits Using Fiber-Optic Visible—Near-Infrared (Vis-NIR) Spectroscopy", Applied Spectroscopy, vol. 65, no. 8, pp. 931-938, 2011. doi: 10.1366/11-06270.[12] C. L. Y. Amuah, E. Teye, F. P. Lamptey, K. Nyandey, J. Opoku-Ansah, and P. O. Adueming, "Feasibility Study of the Use of Handheld NIR Spectrometer for Simultaneous Authentication and Quantification of Quality Parameters in Intact Pineapple Fruits", Journal of Spectroscopy, vol. 2019, Article ID 5975461, 9 pages, 2019. doi: 10.1155/2019/5975461.[13] Z. Husain and R.A. Schwartz, "Food allergy update: more than a peanut of a problem", International Journal of Dermatology, vol. 52, pp. 286-294, 2013. doi: 10.1111/j.1365-4632.2012.05603.x.[14] S. H. Sicherer and H. A. Sampson, "Food allergy: Epidemiology, pathogenesis, diagnosis, and treatment", The Journal of Allergy and Clinical Immunology, vol. 133, no. 2, pp. 291-307.E5, Feb. 2014. doi: https://doi.org/10.1016/j.jaci.2013.11.020 [15] A. Luparelli, I. Losito, E. De Angelis, R. Pilolli, F. Lambertini, and L. Monaci, “Tree Nuts and Peanuts as a Source of Beneficial Compounds and a Threat for Allergic Consumers: Overview on Methods for Their Detection in Complex Food Products”, Foods, vol. 11, no. 5, p. 728, Mar. 2022, doi: 10.3390/foods11050728.本文来源：HAMAMATSU PHOTONICS（滨松电子），Applications for portable NIR spectroscopy in food analysis，www.hamamatsu.com供稿：符 斌，北京中实国金国际实验室能力验证研究有限公司

布鲁克光谱事业部长期致力于傅立叶变换近红外技术的研发与创新，并一直保持全球的领先地位，继2011年首先推出了世界上第一台小型化傅立叶变换近红外光谱仪&mdash &mdash TANGO-R之后，今年又重磅推出了系列篇新品&mdash &mdash TANGO-T。 　　布鲁克公司将在BCEIA 2013前期举办集团新品发布会，其中包括这款产品的详细介绍，并将在BCEIA 2013展会现场进行展示，届时将是TANGO-T首次在国内亮相，欢迎广大用户、专家莅临布鲁克展位：9021，9022，9023，9024，9025，9026。 　　TANGO-T傅立叶变换近红外光谱仪具有设计精巧、系统稳健、性能卓越、操作直观等特点，为用户随时随地的分析工作带来极大的便利，实现了真正意义的便携式检测。 　　TANGO-T傅立叶变换近红外光谱仪 　　TANGO-T仍采用布鲁克公司专利技术&mdash &mdash RockSolidTM（坚如磐石）干涉仪，利用了三维立体角镜技术，保证光路永久准直、性能长期稳定、数据准确可靠、仪器抗震性强；其光学镜面均采用镀金处理，反射率比铝镜提高5%以上，确保仪器的高光通量和高灵敏度，使光学性能更稳定、使用寿命更长。此外，TANGO-T还配有控温系统，可以在20-80° C范围内调节温度，并通过传感器实时监测器皿的温控情况，当样品的温度达到指定要求时才会开始进行光谱扫描。 　　TANGO-T液体透射样品腔 　　TANGO-T主要用于液体样品的快速测量。配有背景自动采集功能，无需插拔样品即可测量。其体积小巧，对空间有限的实验室来说是绝佳的理想选择。能够满足不同用户在不同环境下的测试要求（如直接用于通风橱、手套箱或流动手推车），能够随时随地进入工作状态且无需任何调整。 　　TANGO-T 配有易学易用的触屏微电脑，令使用变得更加简单：触屏式操作软件，界面友好、形象直观，支持多种语言版本，能够帮助用户更加快捷、安全的完成整个测试流程。仪器用户无需具备专业的理论知识，即便未经过培训也能正确无误的实现测量。 　　TANGO-T有多种用途，既可用于测定油脂的碘值、FAA、不饱和脂肪酸，也可用于测定化工产品的羟值、水分以及化学助剂的鉴别.能为食品、石油、化工等行业提供高效的解决方案，帮助企业改善生产工艺、提高产品质量、降低运营成本。 　　此外，TANGO-T可与布鲁克具有液体透射测量功能的MPA实现模型传递和数据共享。以下是TANGO-T的测量谱图：

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。

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，就可以获得所需光谱数据。在食品安全，鉴定鉴伪，生物医学研究等关系国计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， Flame-NIR微型近红外光谱仪能为用户提供独特和有竞争力的价值。 Flame-NIR微型近红外光谱仪小巧便携：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 900nm~1700nm。灵活配置：Flame-NIR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：Flame-NIR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。Flame NIR用于塑料回收在线分拣 具有众多优势的Flame NIR，是适用于科研，仪器制造，系统集成领域的理想产品。

p 　　近日，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、以及对水蜜桃糖份的定量分析。 /p p style=" text-align: center " img title=" File2015102812555050434.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201511/noimg/a2b93ccf-7416-47e5-a396-59201a20189f.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图1.微奥掌上MEMS傅里叶近红外光谱仪 /p p 　　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。 /p p style=" text-align: center " img title=" File2015102811322453616.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201511/noimg/61ce5662-2486-4b66-ac69-e9bcb8fe8205.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图2.微奥掌上近红外光谱仪对不同药片的分类 /p p 　　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。 /p p 　　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。 /p p style=" text-align: center " img title=" File2015102811322453616.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201511/noimg/a5f3759b-f001-4136-8da3-6aca4d700ade.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图3.微奥掌上MEMS近红外光谱仪对水蜜桃糖份的定量分析 /p p 　　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涉入而实现个人健康管理。让我们吃得放心、住得安心! /p p style=" text-align: center " img title=" File2015102811322453616.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201511/noimg/7bafc42a-0cbd-41d2-90fa-b3ddcef005c4.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图4.微奥MEMS傅里叶近红外微型光谱仪 /p p 　　微奥同时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。 /p p style=" text-align: center " img title=" File2015102811322453616.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201511/noimg/3434c28f-d5d2-4162-aa7e-d1e91269f11d.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图5.MEMS微干涉平台 /p

随着应用需求的拓展，红外/近红外光谱技术也在不断的发展。相较于高分辨率、成像等高性能指标，越来越多的仪器厂商将重点放在了实用上，从细节处着手，着重解决用户使用过程中的实际问题。据统计，申报仪器信息网2021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12台，其中红外光谱仪8台（含附件），近红外光谱仪4台。另外，还有7台基于红外/近红外光谱原理的专用化仪器。虽然红外光谱仪已经相对比较成熟，但是其发展却从未停滞。随着应用需求的变化，红外光谱仪近年来的发展也呈现多样化。各大厂商相继在操作的灵活性、便捷性、智能化及兼容性等多方面入手，提升仪器的性能和使用体验。2021年度，荧飒光学仪器（上海）有限公司推出多台红外光谱新品，包括，研究型傅里叶变换红外光谱仪Foli20、双样品腔傅里叶变换红外光谱仪 Foli10-R-S、移动式傅里叶变换红外光谱仪Foli10 Plus、傅里叶变换红外光谱仪 Foli10-R-T等。其中，研究型傅里叶变换红外光谱仪Foli20首次实现入光口/出光口多光路设计，光源和检测器自动切换，增加了科研的灵活性和扩展性。该产品全光谱的分辨率优于0.4cm-1，具备升级更高分辨率的能力；双样品腔傅里叶变换红外光谱仪 Foli10-R-S实现积分球漫透射及常规透/反射测量于一体。仪器可测量不同弧度的样品，可兼容不同反射角测量附件，可配置室温检测器和/或低温电制冷、低温液氮MCT检测器，双通道A/D采集自适应；移动式傅里叶变换红外光谱仪Foli10 Plus主机和平板可智能化充电，可实现户外即开即用。该产品的集成智能化红外特征峰峰位识别功能及多组分连续差减功能，可实现混合物的快速搜索，并可更换各类测量附件，一键式卡扣锁紧，适合不同应用场景；傅里叶变换红外光谱仪 Foli10-R-T，采用双样品腔双通道设计，相互独立且等效使用，并可同时实现2种大型红外附件的测试，可同时配置室温检测器和低温液氮MCT检测器，双通道A/D采集自适应，实现最快60K扫描速度。此外，天津港东科技股份有限公司推出的傅里叶变换红外光谱仪FTIR-650S在多重防潮设计和抗电磁干扰设计方面也进行了创新，产品采用了更大容量干燥剂筒结构设计，更优异的干涉仪和探测器防潮设计，大幅降低更换干燥剂的频率，有效保护红外光谱仪的光学系统和探测系统。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。质量控制是中药评价的关键问题，而采用单一的化学成分分析方法无法适用于成分复杂的中药体系。应用现代仪器分析手段，建立于中药整体系统上的光谱量子指纹图谱技术是中药质量一致性评价的新方法，特别FTIR红外光谱测定快速，指纹特征性强，是开展中药原料药物和中成药质量控制的简单易行方法。天津市能谱科技有限公司推出的中药红外量子指纹一致性评价系统(LZ9000FTIR)通过FTIR红外光谱法原理，对中药红外光谱指纹进行分析测试。该产品把连续光谱量子指纹化，它能按照官能团量子指纹特征峰类型对化合物进行官能团分类的定性和定量分析，通过对其准确分析进行评价，可揭示数据背后的质量变异而作为中药的质控依据，为建立中药红外量子指纹图谱提供大量特征信息数据。随着FTIR光谱仪器技术的不断进步，红外附件也在不断发展，从而促使红外光谱技术得到更加广泛的应用。比如，天津市能谱科技有限公司的珠宝漫反射附件 IRA-51是一款设计独特的仓外大样品漫反射附件产品，测量平台位于仓外，大尺寸样品可直接置于样品台上，完全摆脱了珠宝尺寸大小的局限；Specac的Arrow系列一次性ATR单次反射附件采用最新的Si芯片技术，是一款可抛弃型ATR样品盘，其采用可回收聚丙烯制成，专门用于污染、腐蚀、胶黏、强酸碱性样品。一次使用一片，即插即用，用完即可抛弃。作为一类实用型的分析方法，近红外光谱仪器的创新也更多以更加适合应用场景为目的。仪器操作的简单便捷，让近红外光谱仪走入了更多的应用领域，得到越来越多不同类型用户的认可，而小型化的产品设计给在线及系统集成提供了更多的便利。2021年度，福斯分析仪器公司推出了近红外多功能品质分析仪NIRS DS3，产品采用全新设计的操作软件ISIscan Nova，可预约定时开机，定时自检。新的软件系统将实时监控光源使用情况，并在预期寿命结束前500小时给出提醒，而且光源连接使用全新设计，无需任何工具即可徒手更换，更快更简便。海洋光学亚洲公司也推出了两款近红外光谱仪，其中高灵敏度NIRQuest+近红外光谱仪采用增强光学台和孔径设计，改善光谱仪的响应，实现更低的检测极限。同时，由于灵敏度的提升，积分时间缩短，从而降低了检测时间，在流水线或流动液体样品检测时具有很大优势；Flame-NIR+ 近红外光谱仪无移动部件，坚固耐用，可用于严苛环境。产品的小尺寸非常适合集成在手持系统中，并且客户可以根据自己的应用自行更换狭缝，来调整光谱仪的通光量及分辨率。任何一类仪器都不可能“放之四海而皆准”，针对不同行业或领域开发的专用化仪器不仅可以针对性地解决问题，而且可以提高通用仪器的利用率，并在一定程度上支撑国家产业和科技的高质量发展，成为当前科学仪器的一个重要发展方向。从2021年度申报的红外/近红外光谱仪器新品来看，在气体和油品检测方面有多款新品推出。在气体检测方面，谱育科技的EXPEC 1900 傅里叶红外气体遥测仪将可见光成像+红外成像+化学成像三合一叠加显示。对比常规的可见成像+化学成像的图像显示，增加了红外成像的叠加显示。红外成像不仅可以在夜间提供视野支持，同时可利用红外热像显现检测区域内的高温污染云团、排口等，叠加显示于化学成像的图像上,可辅助研究污染气体云团的分布与扩散趋势。另外，产品采用了云台扫描与振镜扫描相结合的速扫描方式，提高扫描效率的同时，提升了检测区域的准确性；北京乐氏联创科技有限公司推出了9100FIR 傅里叶红外气体分析仪，这是一款便携式傅里叶变换红外气体分析仪，其采用PLS偏最小二乘法，高分辨率分析模式（1cm-1的分辨率），开放气体组分化学计量方法模型构建功能，适用于对各种排放气体进行现场在线分析，包括工业废气、锅炉烟气排放、焚烧炉排放，也可用于环境空气中无机气体、有机气体的快速应急检测；此外，常州亿通分析仪器制造有限公司也推出了红外一氧化碳气体分析仪(CO) ET-3015AF。在油品检测方面，深圳市德沃仪器有限公司推出了用于成品油检测的近红外光谱仪DW-NIR-PD。该仪器属于光栅扫描型，采用德州仪器的数字镜像整列微型近红外光谱仪InGaAs探测器。据悉，该产品收集了1000多份汽油和柴油的样品和数据，样品覆盖全国各地的大小炼油厂和检测机构的数据，并针对国内使用的油样自行开发近红外数据模型；此外上海昂林科学仪器股份有限公司推出了全自动便携式红外测油仪OL1025，山东格林凯瑞精密仪器有限公司推出了新款含油量检测红外分光测油仪GL-7100，分别在仪器的便携性和智能化方面进行了改进和创新。

一、项目基本情况1.项目编号：ZTXY-2023-H22766项目名称：北京理工大学场发射透射电子显微镜采购预算金额：750.000000 万元（人民币）最高限价（如有）：750.000000 万元（人民币）采购需求：名称数量单位简要技术要求是否接受进口产品场发射透射电子显微镜1套详见招标文件《第六章 采购需求》是 合同履行期限：合同签订后15个月内。本项目( 不接受 )联合体投标。项目编号：ZTXY-2023-H22774项目名称：北京理工大学紫外可见红外光谱测试系统2.预算金额：250.000000 万元（人民币）最高限价（如有）：250.000000 万元（人民币）采购需求：名称数量单位简要技术要求是否接受进口产品紫外可见红外光谱测试系统1套详见招标文件《第六章 采购需求》是 合同履行期限：合同签订后10个月内交货并安装完毕。本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件时间：2023年12月03日 至 2023年12月08日，每天上午8:30至12:00，下午12:00至16:30。（北京时间，法定节假日除外）地点：北京市朝阳区南磨房路37号华腾北搪商务大厦11层1103室（或邮件方式）方式：现场报名或邮件方式。邮件方式：在本项目招标文件发售截止时间前，将支付标书款凭证发至邮箱baoming_ztxy100@163.com。邮件主题“【场发射透射电子显微镜】-XXX公司”。邮件内容“【项目信息（项目名称、项目编号），投标人信息（公司全称、统一信用代码），联系人信息（姓名、手机号、电子邮箱）】”以标书款到账时间为准，逾期汇款报名无效（未及时发送报名信息导致的后果，投标人自行承担）。售价：￥500.0 元，本公告包含的招标文件售价总和三、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：北京理工大学　　　　　地址：北京市海淀区中关村南大街5号　　　　　　　　联系方式：林老师，010-68917981　　　　　　2.采购代理机构信息名 称：中天信远国际招投标咨询(北京)有限公司　　　　　　　　　　　　地　址：北京市朝阳区南磨房路37号华腾北搪商务大厦11层1103室　　　　　　　　　　　　联系方式：王文姣、王师安、于海龙、成志凯、张静、鲁智慧，010-51908151　　　　　　　　　　　　3.项目联系方式项目联系人：王文姣、王师安、于海龙、成志凯、张静、鲁智慧电　话：　　010-51908151

聚光科技，总部位于中国杭州，拥有国际一流的研发、营销、应用服务和供应链团队，致力于业界最前沿的各种分析检测技术研究与应用开发，提供满足全球市场需求的高端分析测量仪器、完善的行业应用解决方案和售后服务。 在自主创新中快速发展的聚光科技拥有相关产品全世界最多的发明专利，并承担国家标准和国际标准的制订工作。相关成果获得包括国家科技进步奖在内的四十余项奖励。聚光科技已经成为国家在环境与安全检测分析仪器领域重要的创新平台。 聚光科技近红外事业部是在英贤仪器的基础上进行系列近红外产品的研发、制造、销售和服务。拥有强大的技术及应用服务团队，致力于为各行业提供优质的成套近红外解决方案。系列近红外产品广泛应用于石油化工、食品加工、农业生产、化工制药和高校科研等领域。 近红外系列产品有： SupNIR-1000系列便携式近红外分析仪 针对现场快速检测而设计的一款便携式分析仪，波长范围覆盖600-1800nm，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。通过配置不同的测量附件，实现片状、颗粒、膏状、粉末和液体样品中一些物理和化学成分的无损快速检测。在果品种植、食品质检、科学研究等领域有着广泛的应用。 SupNIR-2600近红外分析仪 采用全息数字式光栅和高灵敏度铟镓砷检测器（TEC制冷恒温）相结合的光学设计，基于透射方式进行样品分析，波长范围覆盖1000-1800nm。通过外置PC机和RIMP软件实现液体样品中一些物理和化学成分的无损快速检测。整套系统操作简单，只需要将比色皿放在样品池上，点击测量，仪器自动完成测量分析。在石化行业、质检系统和科研等领域有着广泛的应用。 SupNIR-2700近红外分析仪 采用全息数字式光栅和高灵敏度铟镓砷检测器（TEC制冷恒温）相结合的光学设计，基于漫反射方式进行样品分析，波长范围覆盖1000-2500nm。通过外置电脑和RIMP软件实现固体颗粒、片状、粉末样品中一些物理和化学成分的无损快速检测。整套系统操作简单，只需要将样品盘放在样品台上，点击测量，仪器自动完成测量分析。在饲料生产、粮油加工、谷物收购、育种研究等领域有着广泛的应用。 SupNIR-4000系列近红外分析仪 适用于工业在线实时检测，实现对生产过程中样品的多种指标分析。SupNIR-4000系列在线近红外分析仪可安装于比较恶劣的生产环境中，实现在线或旁路取样直接分析，分析速度快，精度高，分析结果可以直接用于生产控制系统，广泛应用于石化、化工、制药等行业。 现面向全国诚征经销商： 经销商资质： 1. 具有独立法人资格的企业组织形式或个体经营者. 2. 能长期合作，具有良好的市场运作能力和销售网络. 聚光科技为合作伙伴提供：最优惠的价格；严格的市场保护制度；代理商利益优先制；技术支持、市场宣传和售后服务。 聚光科技近红外事业部 北京市丰台区南四环西路188号12区25、26号楼（100070） 电话：010-63706564 传真：010-63706565 http://www.fpi-inc.com (聚光科技总部) http://www.sinonir.com (近红外事业部) email: nir@fpi-inc.com

聚光科技，总部位于中国杭州，拥有国际一流的研发、营销、应用服务和供应链团队，致力于业界最前沿的各种分析检测技术研究与应用开发，提供满足全球市场需求的高端分析测量仪器、完善的行业应用解决方案和售后服务。 在自主创新中快速发展的聚光科技拥有相关产品全世界最多的发明专利，并承担国家标准和国际标准的制订工作。相关成果获得包括国家科技进步奖在内的四十余项奖励。聚光科技已经成为国家在环境与安全检测分析仪器领域重要的创新平台。 聚光科技近红外事业部是在英贤仪器的基础上进行系列近红外产品的研发、制造、销售和服务。拥有强大的技术及应用服务团队，致力于为各行业提供优质的成套近红外解决方案。系列近红外产品广泛应用于石油化工、食品加工、农业生产、化工制药和高校科研等领域。 近红外系列产品有： SupNIR-1000系列便携式近红外分析仪 针对现场快速检测而设计的一款便携式分析仪，波长范围覆盖600-1800nm，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。通过配置不同的测量附件，实现片状、颗粒、膏状、粉末和液体样品中一些物理和化学成分的无损快速检测。在果品种植、食品质检、科学研究等领域有着广泛的应用。 SupNIR-2600近红外分析仪 采用全息数字式光栅和高灵敏度铟镓砷检测器（TEC制冷恒温）相结合的光学设计，基于透射方式进行样品分析，波长范围覆盖1000-1800nm。通过外置PC机和RIMP软件实现液体样品中一些物理和化学成分的无损快速检测。整套系统操作简单，只需要将比色皿放在样品池上，点击测量，仪器自动完成测量分析。在石化行业、质检系统和科研等领域有着广泛的应用。 SupNIR-2700近红外分析仪 采用全息数字式光栅和高灵敏度铟镓砷检测器（TEC制冷恒温）相结合的光学设计，基于漫反射方式进行样品分析，波长范围覆盖1000-2500nm。通过外置电脑和RIMP软件实现固体颗粒、片状、粉末样品中一些物理和化学成分的无损快速检测。整套系统操作简单，只需要将样品盘放在样品台上，点击测量，仪器自动完成测量分析。在饲料生产、粮油加工、谷物收购、育种研究等领域有着广泛的应用。 SupNIR-4000系列近红外分析仪 适用于工业在线实时检测，实现对生产过程中样品的多种指标分析。SupNIR-4000系列在线近红外分析仪可安装于比较恶劣的生产环境中，实现在线或旁路取样直接分析，分析速度快，精度高，分析结果可以直接用于生产控制系统，广泛应用于石化、化工、制药等行业。 现面向全国诚征经销商： 经销商资质： 1. 具有独立法人资格的企业组织形式或个体经营者. 2. 能长期合作，具有良好的市场运作能力和销售网络. 聚光科技为合作伙伴提供：最优惠的价格；严格的市场保护制度；代理商利益优先制；技术支持、市场宣传和售后服务。 聚光科技近红外事业部 北京市丰台区南四环西路188号12区25、26号楼（100070） 电话：010-63706564 传真：010-63706565 http://www.fpi-inc.com (聚光科技总部) http://www.sinonir.com (近红外事业部) email: nir@fpi-inc.com

ATR法不仅用于验证分析，还广泛用于异物分析。对ATR法扫描获取的光谱和用透射法扫描获取的光谱进行比较可以发现，因为原理不同，纵轴及横轴的数值有一定差别。所以，将ATR法的光谱与透射法的光谱或数据库进行比较时，通过对ATR光谱进行适当的校正，可取得更高精度的结果。本文向您介绍通过高级ATR校正，对ATR光谱和透射光谱进行近似处理的示例。经高级ATR校正可使ATR光谱与透射光谱相似。并且，如果通过透射法数据库检索ATR谱图，可获取高精度的检索结果。 岛津高级ATR校正功能，可对上述纵轴和横轴变化进行校正。该校正可同时进行以下3种校正：1. 受波长影响的红外光穿透深度带来的峰强度变化。2. 由折射率的异常分散引起的低波数峰偏移。3. 由偏光特性引起的来自朗伯-比尔定律的偏差。 在BCEIA2013上展出的岛津IRTracer-100 了解详情，请点击“将ATR 光谱转换为透射光谱的高级ATR 校正的介绍” 关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。 更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn/an/ 。

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

2010年10月13-16日，第三届全国近红外光谱学术会议及第二届亚洲近红外光谱学术会议在上海航空酒店召开。全国近红外光谱学术会议由中国仪器仪表学会分仪器分会近红外光谱专业委员会主办，每两年举办一次，代表我国最新最前沿的近红外学术交流水平。两个会议吸引了来自12个国家近红外光谱相关领域的专家学者、仪器厂商、用户等300多人前来参会。 大会开幕式 聚光科技是近红外光谱专业委员会的挂靠单位，为专业委员会的发展做了有力的支持。作为本次大会主办方的挂靠单位及会议赞助商，聚光科技借助此平台向参会人员演示SupNIR-2700和SupNIR-2600近红外分析仪在粮油、石化等领域的应用；并以墙报及口头报告形式交流SupNIR-2700在菜籽、菜粕快速检测中的应用。 聚光科技作为中国分析仪器行业龙头企业，拥有国际一流的研发、营销、应用服务和供应链团队，致力于业界最前沿的各种分析检测技术研究与应用开发，提供满足全球市场需求的高端分析测量仪器、完善的行业应用解决方案和售后服务。 SupNIR-2700近红外分析仪基于漫反射方式进行样品分析。通过与RIMP软件连接实现固体颗粒、片状、粉末样品中一些物理和化学成分的无损快速检测。整套系统操作简单，只需要将样品盘放在样品台上，点击测量，仪器自动完成测量分析。在饲料生产、粮油加工、谷物收购、育种研究等领域应用。 SupNIR-2600采用透射方式检测，仪器设计小巧美观，方便实用。应用于液体检测，如燃油、食用油等。 展台前围满咨询的参会人员 韩国近红外专家正在分析SupNIR-2700采集的光谱信息

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

2004年12月9日，由福斯公司主办的“近红外光谱技术在农业领域的应用”专家研讨会在理工科技大厦举行，来自中国农业科学院，中国农业大学，北京市农林科学院，清华大学和石油化工科学研究院等单位的近红外领域的专家和学者共计22人参加了这次研讨会。 会议开始，福斯中国有限公司总经理陈斐代表福斯公司向各位专家、学者的到来表示热烈的欢迎，并简短介绍了福斯公司的发展概况。随后，福斯公司应用技术部赵武善经理介绍了近红外技术的发展历史以及近红外的光谱理论知识，近红外定标技术等；大会的主讲人是来自福斯丹麦总部的国际商务经理，近红外专家Henrik Andren博士主持，他就近红外透射技术在农业领域的最新研究进展和近红外定标传递问题的国外最新研究进展作了报告，并就福斯的近红外技术进展和与会的专家，学者作了深入的讨论。与会的专家，学者对于本次研讨会给予了高度的评价，研讨会使他们了解到近红外技术的最新发展动向和福斯公司的最新的近红外分析理念。

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。

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

仪器信息网讯 2022年10月20日，全国第九届近红外光谱学术会议隆重开幕，会议首日近1700位网友报名参会，中国仪器仪表学会近红外光谱分会副理事长兼秘书长、中石化石油化工科学研究院教授级高工褚小立博士主持开幕式，中国仪器仪表学会近红外光谱分会理事长、北京化工大学袁洪福教授致辞。（报名请点击：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/icnir2022/）开幕式伊始，举行了第四届“陆婉珍近红外光谱奖”的颁奖仪式。“陆婉珍近红外光谱奖”由陆婉珍院士提议、中国仪器仪表学会近红外光谱分会设立。在2015年9月召开的近红外光谱分会一届一次常务理事会上讨论通过了“陆婉珍近红外光谱奖”评选方法。该奖项每两年评选一次，在全国近红外光谱学术会议上颁奖。“陆婉珍近红外光谱奖”的设立是为了鼓励我国科技人员投身于近红外光谱理论研究、技术研发和推广应用工作，促进和推动近红外光谱技术在我国的发展和应用。中国仪器仪表学会近红外光谱分会副理事长兼秘书长褚小立博士宣布获奖结果，第四届陆婉珍近红外光谱贡献奖授予了徐可欣教授、杨辉华教授，陆婉珍近红外光谱科技奖授予了王家俊教授级高工，陆婉珍近红外光谱青年奖授予兰树明总监、李连博士、 李江波博士、云永欢博士、杨敏博士。第四届陆婉珍近红外光谱贡献奖获得者：徐可欣教授、杨辉华教授徐可欣教授徐可欣教授，自近红外光谱分会成立一直担任副理事长，长期活跃在本领域的人才培养和一线科研工作中，积极参与并为学会的发展做出了可贵的贡献。 科研工作集中在利用近红外光谱原理的成分测量、特别是人体血糖浓度的无创伤测量方法及仪器的研究。无创血糖测量在世界上至今仍未能成功地应用到临床。徐可欣教授在本领域有深厚的研究经验和原创的发明，比如发现了光从散射介质出射时因吸收和散射的综合作用、存在出射光对于血糖浓度变化不敏感点的现象，继而创新性地提出了以浮动基准测量原理为代表的多种原创性人体测量方法和技术。2000年至今在此领域就已经获得了21件授权的中国发明专利；创立了先阳科技、同阳科技等高技术企业。部分核心光谱类产品已超过2000台成功地应用于环保及工业领域的在线监测中，替代了进口产品。杨辉华教授杨辉华 北京邮电大学教授，近红外光谱分会副理事长，曾任副秘书长。积极参与近红外光谱分会的筹建、成立和组织工作。承办2012年第四届全国近红外光谱学术会议，多次参与组织召开学术交流年会、技术交流会、标准评审会。积极参加国际学术交流。作为学会理事，积极参与中国仪器学会组织的各项活动。自2005年以来，杨辉华教授将机器学习、深度学习应用于近红外光谱分析，积极开展制药、药品、果品、化工等领域的应用研究，并取得一定的创新性研究成果。主持科技部科技创新2030—“新一代人工智能”重大项目课题1项，国家自然科学基金项目2项，省重点研发项目2项、其它项目6项，横向课题20余项。培养近红外领域博士、硕士生20余名。发表SCI收录论文40余篇，主持翻译近红外成像方面专著1部，授权发明6项，参与制订近红外领域国家标准1项。曾获国家科技进步奖二等奖，省科技进步奖一等奖、二等奖、三等奖，及中国仪器仪表学会科技进步奖二等奖。指导的博士生获2021年近红外光谱分会优秀博士学位论文奖。第四届“陆婉珍近红外光谱科技奖”获奖者：王家俊教授级高工王家俊教授级高工王家俊，教授级高工，中国仪器仪表学会近红外光谱分会副理事长、标准化委员会红外光谱技术委员会委员。王家俊高工一直以来主要从事化学计量学、数据挖掘和中（近）红外光谱技术应用研究工作。热心学术交流，率先组建了近红外光谱分会云南专业委员会；为2018年第七届全国/第六届亚洲近红外光谱学术大会（昆明）的筹备和召开积极努力地做出自己的贡献；注重技术标准、规范的制订与科研成果的推广应用，作为主要起草人，编写了多项国家标准、地方标准和企业标准，2020年获中国标准创新贡献奖三等奖（GB/T 29858）；近红外光谱分析技术通用建模标准的制定与应用推广，获2021年中国仪器仪表学会科技进步三等奖。完成8项地厅级、省部级科研成果并获相应的科技进步奖；参编组编近红外专著3部。第四届“陆婉珍近红外光谱青年奖”获奖者：兰树明总监、李连博士、 李江波博士、云永欢博士、杨敏博士。兰树明总监兰树明，无锡迅杰光远科技有限公司技术总监。多年来致力于微型近红外光谱分析仪的产业化工作，先后带领团队研发了MEMS型傅里叶变换光谱仪，MEMS型数字曝光式光谱仪以及微型透射光栅型光谱仪。其中MEMS型数字曝光式光谱仪成功应用于便携式谷物分析仪、便携式油料分析仪以及在线式近红外光谱分析系统中。所带领团队开发的仪器在各领域累计应用用户超过2500家，其中基于MEMS技术的微型近红外谷物分析仪在性能和价格上独居优势，在国内得到了广泛应用，使谷物收储行业享受到了近红外技术带来的便捷和创造的经济价值，为近红外光谱分析技术民用化和普及化作出了实质贡献。李连博士李连，博士，山东大学药学院硕士研究生导师，副研究员，药学院药物智能制造技术研究团队核心成员，山东大学未来计划学者。自2009年攻读硕士研究生初识近红外光谱至今，一直潜心于近红外光谱的学习与探索，尤其是近红外光谱技术在制药领域的基础理论与应用研究。在突破近红外光谱水溶液背景干扰大的研究方面，开展了以水光谱组学结合化学方法的解析策略研究，以水为探针，建立无标记的原位在线近红外光谱分析技术，实现了中药提取过程、中药制剂的质量可视化分析。同时，针对制药过程面临的模型建立应用问题，开展预处理装置研发、光谱实时对应分析、通用模型建模策略等研究，有效地推动了近红外光谱在线分析技术的应用与推广。目前，主持国家自然基金1项、国家重点研发计划子课题1项、中国博士后面上基金1项、山东省博士后创新基金1项，参与国家重大新药创制专项、山东省重大创新工程等多项国家级、省部级课题。发表科研论文15篇，参与授权发明专利10余项，软件著作权2项。多次在国内外近红外光谱学术会议做报告，获得2019年国际近红外光谱学会John Shenk Travel Grants，2021年The 4th Aquaphotomics International Symposium最佳墙报奖。李江波博士李江波，工学博士，北京市农林科学院智能装备技术研究中心研究员，博士生导师。长期从事农产品品质和安全快速无损检测技术及智能分选设备开发，研究受到多项国家级课题的资助，发表百余篇学术论文，授权国家发明专利近30项。李江波博士重视研究和应用结合，科学研究面向行业需求。经过10年的技术攻关，他和团队一起研发成功了20余套水果品质智能分级设备，已在北京、浙江、重庆、山东等地推广应用，获得了良好的经济效益，为水果产业的发展做出了贡献。先后入选了北京市科技新星计划、北京市优秀人才青年拔尖个人，获中国农业工程学会第八届青年科技奖。工作至今，五次获北京市农林科学院年度“优秀职工奖”，2021年被评为“建党100周年”北京市农林科学院“优秀共产党员”。云永欢博士云永欢，博士，副教授，博士生导师，海南大学食品质量与安全系主任。入选海南省拔尖人才和海南省科协青年英才创新计划。担任海南省食品科学技术学会副秘书长，中国仪器仪表学会近红外光谱分会理事，海南大学科研团队负责人。担任《食品安全质量检测学报》青年编委和《Biosensors》期刊客座编辑。主要从事化学计量学算法、热带特色农产品开发利用及质量安全检测研究。主持2项国家自然科学基金以及省部级等各类项目10余项。以第一作者或通讯作者在TRAC-Trends in Analytical Chemistry等期刊发表SCI论文25篇，其中1篇入选ESI高被引论文。近年来，在复杂分析体系化学建模的基本问题上开展了化学计量学算法及应用研究，理论上证明了量测变量空间中变量选择的必要性，基于集群分析思路发展了多个近红外光谱变量选择方法，其中iRF、IRIV和VCPA方法受到科研人员的高度认可与使用，被引用超100次，为推动近红外光谱领域发展做出了贡献。杨敏博士杨敏，博士、高级工程师、硕士生导师。主要从事近红外光谱成像分析技术在地质矿产中的理论探索与应用研究；先后主持国家自然科学基金项目、陕西省自然科学基础研究项目、国土部地质调查项目。十年以来，紧追国内外矿物近红外光谱分析的新理论、新方法，进行了独到的理论创新和实践应用创新。发表学术论文40余篇，其中第一作者发表SCI 8篇，Ei 3篇，核心6篇；出版专著2部，授权发明专利2项，荣获省部级科技奖3项。为地质调查工作的信息化、现代化建设增添了一朵绚丽新花，使近红外光谱分析技术在矿产资源中的应用紧追国际前沿。全国第就届近红外光谱大会正在进行，报名请点击：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/icnir2022/

p 　　过程分析技术(PAT)是通过对原材料和处于加工中材料的关键质量品质和性能特征进行及时测量，来设计、分析和控制生产加工过程的一项技术。PAT有助于实时掌握各种物料的状态、含量、性质，深刻理解工业过程各个工序的工作实况和本质，更有利于生产过程的实际控制。因此，PAT对于减少生产时间、提高产品质量、提高自动化程度等具有重要作用。在线监测是PAT的重要内容，近红外光谱(NIR)是目前工业PAT中最重要的在线监测技术之一。 /p p 　　近红外光谱分析技术操作简单、使用方便、测量快速，而且能提供丰富的分子信息，是非常理想的在线监测技术。同时近红外光谱仪器种类多、测量附件全、性价比高等优点也是选择NIR技术实现在线监测的重要理由，因此近几十年来近红外光谱技术在PAT中的应用越来越广泛和普及，代表性的应用领域包括制药、石油化工、基础有机化工、食品生产和加工、酿酒等。 /p p 　　整体上看，我国近红外光谱技术的发展和应用，包括仪器研发、算法研究、应用开发等，较欧美及日本等西方国家相比并不落后。虽然某些方面还差强人意，但也有一些研究取得了令人惊喜的成果，也成功地拓展了一些我国特有的应用领域。但与此形成鲜明对比的是，在在线NIR领域我们却明显落后于西方国家，我国在线NIR技术的应用远未到达其应有的程度和水平，尤其是在工业生产领域，与中国目前引领世界经济发展的地位非常不相称。本文将着眼于工业领域，探讨在线NIR技术发展的重点或难点，分析制约我国在线NIR发展的关键问题，以期为中国在线NIR的快速发展奉献微薄之力。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 200px height: 291px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/dd48837a-0182-4b6c-81c6-d3a216daed30.jpg" title=" 微信图片_20190823095234.jpg" alt=" 微信图片_20190823095234.jpg" width=" 200" height=" 291" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 华东理工大学 杜一平教授& nbsp /strong /p p strong 　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 　1、重视开发工业在线专用近红外光谱仪器及其配套设备 /span /strong /p p 　　在线NIR技术的硬件主要包括近红外光谱仪器和配套的测样装置。虽然工业过程的光谱测量一般具有抗震、耐温、防腐、防爆等要求，但经适当的设计和安装，常用的近红外光谱仪器，包括傅里叶变换、光栅扫描、声光可调滤光器型，以及多种分光原理的小型光纤近红外光谱仪器都可以用于工业在线监测中。大型高性能光谱仪在在线NIR中的应用是比较成熟的，在石油化工、制药、烟草等领域已经有了一些比较成功的应用。值得关注的是，近年来小型光纤光谱仪器的发展为在线NIR展现出美好的前景。除了仪器小巧、价格低廉这些必然的优点以外，光纤光谱仪还具有安装容易、灵活，使用方便等优势。虽然在性能上不如大型光谱仪，但对于某些对分辨率和准确度要求并不是很高的应用对象，小型光纤光谱仪更具有吸引力。整体上看，各类近红外光谱仪器为在线NIR提供了非常广阔而灵活的选择空间，NIR仪器并不是在线NIR技术推广的难点。但毕竟工业在线监测具有特殊的要求，针对这些要求开发专用的在线NIR仪器还是非常必要的。 /p p 　　在线NIR可用于很多生产工序，如反应、蒸馏、混合、分离、烘干、溶解、结晶等，不同生产工艺对在线监测的要求也是五花八门，而且监测点的环境一般也远较实验室恶劣，比如温度、湿度、腐蚀性、振动等条件都会对光谱仪造成影响。因此，在线NIR监测对检测探头和监测条件有很多具体的要求。通常使用光纤将监测点与光谱仪连接起来，这样可以避免很多环境因素的影响和限制。监测点一般采用光纤探头或流通池实现光谱的采集。对于光纤探头，入射光和返回光路设计在一个探头内，使用时只要将探头插入被监测的物料内即可，因此使用方便、灵活。透射光纤探头用于对液体样品的测量，漫反射光纤探头用来测定固体样品。流通池适用于液体样品的在线测量，将流通池固定在监测点的管路上，连接于流通池上的入射光和返回光通过两路光纤进行光传输，并与光谱仪相连。实际生产过程往往很复杂，对在线监测会产生很多的制约，常见的要求包括检测探头必须耐温、耐压、耐腐蚀、耐磨等，还要考虑解决可能存在的探头堵塞、产生气泡等问题。鉴于工业在线NIR对光纤探头或流通池的特殊要求，比较合理的解决方案是根据具体工业过程的特点，开发系列检测探头用于不同需求的应用。这样做有利于检测探头的标准化、规范化，对于提高在线NIR技术的开发效率，推广在线NIR具有重要意义。 /p p span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 　　2、提高应用技术人员近红外光谱分析模型的开发能力 /strong /span /p p 　　对于从事近红外光谱技术应用的技术人员来说，建模是难点问题之一，因为它需要化学计量学知识作为支撑。 /p p 　　建立高质量的模型(不妨称为最优模型)确实是一件不容易的事情，但是如果简化建模过程，建立一个比较优的合理的模型就不一定很难了。所建模型是最优还是比较优，一般体现在预测误差是最小还是比较小，而在近红外光谱分析的实践中，不同模型的预测误差常常相差不大(在合理建模的前提之下)，或者用户对模型预测能力要求不高，这种情况下，完全可以用比较简单的建模过程和方法建立比较优的模型。另外，在线分析关注的是监测指标值的变化趋势，因此相对于监测结果的绝对准确度，其更注重结果的稳定性。如果采用上述的策略，建模就不太难了。 /p p 　　本课题组在与企业合作开发近红外光谱模型时，所采取的方法就是：我们为用户开发实用的近红外光谱模型的同时，对用户的技术骨干进行建模培训，使其除了掌握模型使用和简单维护的技能以外，还要具备基本的建模能力。如果有必要，我们还提供简易的建模软件。该软件能够使不甚专业(基本的化学计量学知识还是需要掌握的)的使用者，能够用简单的若干个套路“半自动化地”完成建立模型的任务。这样做不但有利于用户更好地理解和使用模型，还可以自主开发新的模型(虽然不一定是最优的，但能保证是较优的)，同时也为社会培养了更多的“化学计量学人”。这种做法效果很显著，我们为某化工厂研发了一套在线近红外光谱监测装置，并建立了模型。后来该企业自主开发了第二套监测装置，而且在我们的帮助下，实现了一台在线NIR仪器顺序监测六个监测点的在线监测。再后来他们又独立开发了第三套监测系统，独立完成了建模工作。 /p p 　　梁逸曾教授曾经多次指出：只要掌握好的学习方法，化学计量学并不难学。我体会到，要普及技术人员建立近红外光谱分析模型的能力，培训是必需的环节，而培训的手段和方法可能更是至关重要的。仪器信息网和近红外光谱分会每年都举办近红外光谱技术和化学计量学的培训活动，这对于普及近红外，推动近红外的发展意义重大。 /p p 　　另外，本人认为：智能建模，或自动建模是解决建模难这一瓶颈问题的有效途径，这种建模方法的研发是非常有意义，且有重要需求的研究课题，理应引起化学计量学研究者，或NIR模型开发人员的重点关注。 /p p span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 　　3、做好产、学、研、用、政环节切实推动我国工业在线近红外光谱技术的应用和普及 /strong /span /p p 　　在国产分析仪器的发展过程中，人们逐渐将“产、学、研”的传统提法，又添加了“用”和“政”两个内容。“用”是指用户，意为仪器的研发离不开用户的参与或用户的要求，这层含义用在近红外光谱领域(包括在线近红外)更是贴切。下面我想重点谈谈“政”的作用。 /p p 　　“政”即政府，更广义地理解就是“领导”。在很多场合，南开大学邵学广教授都提到：发展我国近红外光谱技术，我们不但要培训科技人员，还要培训领导。这句话很深刻地道出了“政”的重要性。 /p p 　　首先，政府重视是发展我国近红外光谱技术的重要条件，这是毋庸置疑的。 /p p 　　第二，发展我国在线近红外光谱技术另外一个重要因素就是用户企业领导的重视。在推广在线NIR时，企业领导经常担心的问题是这些技术能否影响其正常的生产，或者说，企业已经具备了正常的生产，有没有必要担一定的风险上在线NIR技术。从商业角度看，领导的担心是有道理的，但这却影响了在线NIR技术的普及和推广，实际上也影响了企业未来的竞争力(安于现状能够保证企业今天的现状，但不一定能满足未来发展的要求)。这种问题最好的解决方案就是“培训领导”，改变其对近红外光谱技术的保守看法。另一个思路就是，在线NIR技术在单一企业应用成功后，在同行业中进行推广，使其具有示范作用。即，“一点红带到一片红”。 /p p 　　第三，发挥“政”的作用还体现在发展标准方法上。在国民经济生产中，标准方法扮演着重要的角色。在生产企业，原材料检测、生产中间产物检测和质量控制，以及最终产品的质量检测，往往都依赖标准分析方法。可惜的是，在标准方法中很少看到近红外光谱的影子。推广在线NIR技术时，非标准方法往往也是企业拒绝该技术的原因。解决这种问题的根本策略就是积极推动近红外光谱技术进入标准方法的进程。在很多近红外人的不懈努力下，近年来这方面工作取得了很大成就，发展了很多使用近红外光谱的国家标准和行业或地方标准，但其覆盖面还远远不足，在在线NIR领域更是如此。另外，进一步推动将NIR技术引入企业标准也是不容忽视的工作。在推广在线NIR技术时，要充分考虑企业在标准化方面的需求，使近红外光谱技术完全满足要求。我们课题组在为一家中药生产企业开发近红外光谱分析技术时，应企业要求，在软件中增加了账户管理系统、历史操作日志的记录与查看、用户权限分级管理系统等模块，就是为了要达到GMP的要求。 /p p span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 　　4、提高在线NIR从业人员的综合技术能力 /strong /span /p p 　　与实验室NIR技术完全不同，在线NIR技术是一种集机械、光学、电子、自控，以及应用领域的多学科体系。在为用户开发在线NIR技术时必然会遇到与用户现有生产过程分析技术(PAT)和过程控制技术(PCT)的融合问题。为了更好地服务于生产企业，从事NIR开发的技术人员，或者技术团队必须要拓展自己的专业知识，完美的、专业的技术服务才容易为客户接受。 /p p br/ /p p 　　在经济飞速发展的中国，在线近红外光谱技术具有重大的需求，但其发展却受到了很多因素的限制和制约，导致推广和普及在线近红外光谱技术出现了很多问题。解决这些问题的重担责无旁贷地落在我国近红外人的肩上。在中国近红外光谱分会这杆大旗下，团结着各行各业、各种专业背景的技术人员，让我们怀着开放的胸怀，通力合作、取长补短、积极进取，为推动我国工业在线近红外光谱分析技术的发展做出我们应该做的努力。 /p p style=" text-align: right " strong span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " (杜一平 华东理工大学上海市功能性材料化学重点实验室，化学与分子工程学院，上海，200237 /span /strong ) /p

p 　　在庆祝《Spectroscopy》创刊30周年之际，该刊邀请多位 a href=" http://www.instrument.com.cn/zc/255.html" target=" _self" title=" " strong 近红外光谱 /strong /a 技术领域的专家评论该技术的发展现状，并对未来的发展趋势做出预测。 /p p 　　尽管近红外光谱不属于特别灵敏的分析技术，但由于该技术具有不需要样品预处理的特点，其非常适合于过程监测、材料科学和医疗等领域的应用。该刊邀请了多位本领域的专家就近红外光谱技术新进展、近红外使用者面临的挑战、应用领域以及该技术的未来发展趋势进行评论。 /p p 　　本文是该刊组织的6种光谱技术最新进展评述论文之一，其他6种光谱技术为中红外光谱、拉曼光谱、ICP-MS、LIBS和XRF。 /p p 　　 strong 过去十年近红外光谱技术新进展 /strong /p p 　　专家们认为近红外光谱技术最新进展主要是新成像系统和仪器的小型化。 /p p 　　Pierre Dardenne是比利时瓦隆农业研究中心的部门主任，他认为近红外技术的两大进展是高光谱成像和便携式仪器。Gary McGeorge是百时美施贵宝公司(bristol-myers squibb)的高级首席科学家，他赞同Dardenne关于高光谱成像重要性的观点。“成像光谱仪和高光谱成像仪的商品化和应用是近红外领域过去十年的显著性变革”，他说，“成像技术可以给出药物中成分的微观分布信息，为进一步了解该药物的功效提供帮助。” /p p 　　McGeorge指出，这些成像仪器除了用于药品分析外，还可与机器视觉系统结合用于农业和食品加工领域。他说：“如果分析时只需要几个波长，这些成像系统可以在几秒钟之内得到实时的图像，这在以前是不可能的事。” /p p 　　Benoit Igne是葛兰素史克(GSK)公司的首席科学家，也是近红外光谱学会(Council for Near-Infrared Spectroscopy)主席当选人，他认为主要的进展是近红外系统的小型化。他说：“过去5–10年，近红外最重要的进展是市场上存在的低成本、小型、专用仪器，它们可以替代大型仪器用于研发、现场和生产等场合。”Benoit Igne认为微型FT-NIR、MEMS-NIR、LVF-NIR可用于先前研究级仪器所应用的领域，例如实时分析、在线监测和过程控制。他补充说：“这类仪器的低成本特点，甚至允许仪器在出现故障时换一台新仪器，而不是维修，具备完全颠覆传统仪器生命周期的能力。” /p p 　　 strong 局限与挑战 /strong /p p 　　下面专家们将讨论当前光谱学家在研发和使用近红外光谱技术时所面临的主要挑战，包括该技术的局限性以及使用该技术的困难性。 /p p 　　Benoit Igne说：“使近红外光谱这么令人关注，同时也是使其难以应用的原因是近红外光谱对样品的基体非常敏感。”他指出，除非建立的模型经过认真系统的设计和验证，否则所建立的模型极易受样品基体的影响，例如样品的颗粒度、密度、湿度和温度，而系统的设计和验证工作通常需要大量的时间、精力和资金。Benoit Igne接着说：“我们需要继续做工作，以深入了解漫反射和透射的吸收和散射特性，以开发出更有效的算法来消除基体对光谱的影响，从而提高模型的稳健性。” /p p 　　McGeorge认同上述观点，近红外光谱技术的重大挑战是建立稳健的模型。他说：“建立定量方法，必须保证模型的准确性并且在多种变化的物理干扰物存在的情况下模型依旧稳健。在建立药物模型时，要设计并实现模型的稳健性非常昂贵。光谱学家需要掌握如何在最低资源消耗的条件下减少这些干扰物的影响。”他补充说到，如果模型没有能力适应各种影响因素，我们很难让企业的领导者相信近红外技术会带来显著的经济效益。 /p p 　　McGeorge认为药物分析对近红外模型有额外的稳健性要求，这是因为药片和其他口服制剂所用的辅料存在固有的易变性。他说：“辅料经常来源于天然产物，因此季节、地域和其他因素的变化会使这些材料在物化组成上的发生改变。这些变化常常会对近红外光谱特征产生直接的影响，在模型建立和商务采购谈判过程中需要充分考虑这些变动因素。” /p p 　　Igne认为，仪器设计缺少一致性是近红外光谱技术另一个重要问题。他解释说：“由于仪器之间不一致，不能将一台仪器上建立的模型直接应用到另一台仪器上，所以模型传递往往需要不小的投入并且可能会用到复杂的算法。”他认为，对于传统分析化学框架体系而言，这些建模和传递算法是主要的障碍。他补充说：“许多近红外使用者为了避免处理模型传递问题，在推广应用时不得不采用建模时使用的那款仪器。” /p p 　　Dardenne谈及了近红外光谱技术在农业应用中存在的一些问题，他说：“没有经过实际验证的模型到处可见，许多论文只给出了随机交互验证结果，却没有给出独立的验证结果。”他认为，对于农产品应用，近红外光谱的检测限也是一个挑战，对于小于0.1%含量的分析物，近红外光谱通常无能为力。他说：“由于内部相关性，有些模型看上去很好，但待测组分的信息实际上被噪声掩盖了。” /p p 　　Igne补充道，在分析实验室近红外方法还没有得到广泛的认可。他说：“即使近红外光谱方法被证明是成功的，但人们还是倾向于使用传统的湿化学分析方法。” Igne认为，只有在线和实时信息成为企业的必需时，近红外光谱技术才能得到迅速应用。 /p p 　　 strong 人才的缺乏 /strong /p p 　　近红外光谱的另一个主要挑战是，面对宽广的应用领域，严重缺乏具备充足专业知识和技能的技术人员。因此，当企业想采用近红外技术时，很难找到可以胜任的人员帮助他们完成这些工作。McGeorge说：“现在很难找到合适的人，简单通过招聘的方法几乎不可能得到具有这方面技能的技术人员。” /p p 　　McGeorge认为造成人才缺乏的原因是：“在药厂，PAT倡议计划引起了学术上的广泛兴趣，探索使用光谱如何能更好地理解制药配方和制药过程。”但是，很多学校只是使用现成的工具，而没有掌握和理解建模背后的光谱仪器和数学算法。McGeorge说：“而且，我认为许多用户被近红外仪器销售商的宣传所左右，他们将该技术宣传得非常容易，以打消用户有关建立稳健模型所使用复杂算法的顾虑。”因此，这些学校培养出的是缺乏光谱知识背景的药剂师或工程师，McGeorge说，这些学生进入工作岗位时对光谱没有足够的理解。 /p p 　　Dardenne赞同在大学和高中阶段进行更多的关于近红外光谱知识的教育，他介绍说国际近红外光谱学会Ana Garrido-Varo主席正在努力做这方面的事情。Dardenne说，他们正在建一个用于近红外光谱教学的虚拟平台，不久就可以使用并且给学生提供学分。 /p p 　　 strong 如何应对挑战 /strong /p p 　　Igne认为：“所有仪器制造商都在千方百计提高模型在不同仪器上的可传递性，我期待进一步减少仪器制造时的差异，那时上述传递的方法会更有效。”但是，他预计模型传递问题将持续到下一个十年。 /p p 　　对于样品基体的影响，据Igne介绍，现在有不少团队正在深入研究散射和吸收现象，并着手开发更好提取相关信息的算法。他说：“我认为在学术圈，这方面的研究将持续一段时间。” /p p 　　对解决这一问题，McGeorge看到了一些进展。“随着问题的明确，化学计量学家正在研究一些绝妙的算法来解决这一问题。” McGeorge说，“外部参数正交化(EPO)就是一个例子，该方法可以消除已知的系统干扰物的影响，保证所建模型对这类变动是稳健的。”他补充说，该方法可以校正消除光谱仪或原材料的系统性变化，这些变化是由已知因素引起的。 /p p 　　McGeorge还介绍了另一种提高模型稳健性的可能解决方法，“一种新的商品化技术，这种空间位移分析技术在一个区域照射样品在另一个区域检测信号。”他说，“随着这种技术的不断成熟，有可能成为实施近红外技术的一种完整解决方案，用于消除光谱中的物理扰动信号，从而更容易建立更稳健的模型。” /p p 　　Igne认为，让更多实验室采用近红外光谱技术依赖于两件事：让使用者弄懂验证统计学和简化建模步骤。他说：“近红外迈向更广泛成功应用的重要一步是让非化学计量学专家更容易掌握该技术。” /p p 　　 a href=" http://www.instrument.com.cn/news/20150911/172249.shtml" target=" _blank" title=" " strong span style=" color: rgb(192, 0, 0) " 近红外光谱技术发展现状评述(下) /span /strong /a /p p br/ /p

半个世纪前，近红外光谱分析技术首次被应用于农副产品的成分分析。因为具有无损性、无污染、操作便捷，以及能实现在线检测等独特优势，该技术迅速推广，尤其是近十几年，得益于软件和设备的快速进步，近红外光谱分析技术的应用范围越来越广，已经广泛应用于农业、化工、发酵、制药、食品、烟草等众多领域，被誉为分析化学领域的“分析巨人”。如今，不少企业将近红外光谱分析技术与多种技术相结合，形成创新合力，切实解决了众多行业的检测痛点。5月29日，行业内一笔过亿融资讯息发布——知名光谱分析技术企业无锡迅杰光远完成新一轮融资，总金额过亿。此轮融资由国内一线投资机构达晨财智、元生资本共同领投，闲庭基金跟投，点石资本担任本轮融资的独家财务顾问。据悉，该公司早在2022年下半年即获得过钟鼎资本的天使轮融资。目前，迅杰光远研发的光谱传感分析仪器及配套解决方案，已成功在粮油贸易、食品加工、饲料加工、生物制药、工业发酵、精细化工等多个行业落地，本轮融资将主要用于新技术新产品的研发迭代和全球市场的开拓。　　如何看待近红外光谱的未来发展趋势？这项技术又将给检测行业带来怎样的巨变？为何资本如此看好？记者就此专访了迅杰光远创始人兼CEO阎巍。　　01创新驱动：从实验室走向一线生产场景　　记者：您是如何想到创业进入近红外光谱这个领域的？　　阎巍：迅杰光远成立之初，我们主要针对的是之前大型国外分析仪器厂商难以触及的国内下沉市场，即农副产品贸易环节。在洞悉这个市场的需求之后，我们走了MEMS（微机电系统）光谱技术传感化的路线，成功实现了近红外光谱分析设备的小型化和普惠化。　　在按质论价的农副产品贸易中，快速和精确的质量评估非常关键。以国产油籽为例，如果含油量提升1%，每吨的价格可以上涨200元。传统的检测方法通常需要在专业实验室进行长时间的化学分析，这样不仅成本高，效率也低。对于追求高效、精准的现代农业而言，这显然是不理想的。而现有的国外近红外产品，要么体积庞大且脆弱，主要用于实验室；要么价格过高，不适合农产品的收购商和批发商。　　我们认为技术的生命力在于其实际应用，能够解决具体的生产或生活问题，提高效率或创造新的价值。因此，我们用MEMS技术重新设计了传统的光路，通过微组装技术，将整个光谱仪缩小到仅几厘米的尺寸，并保持了核心的光学参数。这不仅让仪器更加小巧、便携，也大幅降低了生产成本，真正满足了农产品交易现场的需求。这种新的技术路线和商业策略很快在市场上得到了验证，到2020年我们已经在中国东北、华北等地区全面开拓了市场。　　记者：听说迅杰光远最初是先攻克海外市场的？　　阎巍：其实我们最初没打算出海，但出乎意料的是，我们的便携式小型设备在海外市场上非常受欢迎。　　2019年，全球最大的近红外设备制造商邀请我们访问其总部，希望通过并购来提高其在下沉市场的影响力，从而巩固其行业领导地位。这次访问让我们看到了海外市场的巨大机会。尽管全球分析仪器市场基本被几家国际巨头所控制，但全球范围内，尤其是在农业领域，都有对性价比高、适应性强、结实耐用的便携式分析设备的需求。因此，我们首先从海外的细分市场、下沉市场切入，以更高性价比的产品成功打开了国际市场。　　2021年，我们与多地代理商签订合同后，正式开始将近红外分析仪器出口至海外。截至2023年底，我们的产品已经销往北美、欧洲、亚洲等20多个国家和地区。随着国际市场需求的持续增长，我们加速了海外扩张的步伐，在2023年10月，我们设立了新加坡办公室，今年1月，正式成立新加坡子公司，以进一步增强在亚太及欧美地区的市场辐射力和服务能力。　　02加速扩张：开拓新市场，创造价值是关键　　记者：在粮油贸易行业成功之外，迅杰光远在检测领域还做了哪些探索？　　阎巍：便捷式近红外分析仪产品在国内外农产品流通市场取得成功后，迅杰光远开始采取交叉行业延伸策略来拓展更多应用场景，研发在线分析产品和解决方案，进入更多行业的生产流程当中。　　例如，在进入发酵行业之前，我们已积累了大量的谷物化学物质检测模型和经验，这些谷物恰好是发酵行业的原材料。因此，我们将粮油行业的原料检测模型直接应用，并专注于发酵过程模型的开发。这种策略迅速让我们在粮油加工、食品加工、饲料加工、工业发酵等多个行业取得了成功，并不断提升我们在各产业中的产品研发、落地以及软硬件结合的服务能力。　　在拓展新行业的过程中，最大的挑战是如何让客户信任近红外技术。由于许多客户之前未曾接触过这项技术，他们对其应用价值持怀疑态度。　　比如，在某以工业4.0标准建立的一体化智能茶叶工厂中，我们落地了一整套检测解决方案。我们与茶企合作，将理论研究转化为数据模型，并成功地将自主研发的近红外系统集成到客户生产线上。此次项目解决了茶叶加工过程中水分含量实时在线检测问题，通过在萎凋、烘干等环节加装在线检测设备，确保生产者能实时观测到加工过程中水分的变化；同时，还在发酵环节安装了检测设备，尝试建立检测模型来分析茶叶中的成分变化与品质的关系。这对于茶叶制造行业工业化转型具有重要意义，同时也为其他传统制造行业的转型提供了宝贵的参考。　　在线分析产品和解决方案通过实时监测技术优化生产控制系统，允许根据产品的实时和目标质量进行生产过程的精确闭环调整，确保成品质量的稳定性，实现生产效率与质量的最优化，并为企业在规模化生产方面带来显著的经济效益。　　记者：在化工行业，迅杰光远是如何拿下众多订单的？　　阎巍：之所以能在竞争激烈的化工行业获得广泛认可，关键在于我们始终站在用户的角度思考问题，这不仅是我们在近红外光谱设备行业弯道超车的机会，也是获得客户信任的根本原因。尤其是在当前大规模设备更新及国产替代的背景下，众多企业正积极推进智能制造和新型工业化的发展，更需要我们检测行业加速升级，助力企业生产自动化、智能化、数字化。　　做好工业场景应用很难，不是产品技术难，而是因为各企业的需求各不相同，市场上没有统一的先例可循。虽然许多国际大型仪器制造商能提供高端设备，但他们通常只负责销售设备并提供基本的远程服务，这往往不能满足特定市场或客户复杂的需求。过去我们也多是仅仅将产品卖给客户，但现在，我们开始从客户使用过程中的需求出发，提供定制化开发和全周期的贴心服务，帮助客户通过在线监测技术积累和分析数据，以此提高工作效率和减少误差。　　迅杰光远在线解决方案帮助化工产线实现实时监测，安全生产　　以次氯酸钠的生产为例，传统的生产过程中通氯量和反应终止点不能进行有效的在线连续检测和控制，通常只能由人工到现场关闭阀门和化验室采样分析得到，这不仅工作量大、效率低，还不可避免地带来人为误差。针对这一问题，我们根据实际生产情况，定制开发了实时监测技术和控制系统，使得次氯酸钠的生产过程能够实现实时准确地检测，为控制反应终点提供了准确的数据支持。我们提供的定制服务包括需求调研评估、离线验证、工况勘查并制定方案、现场施工与调控、在线建模、交付及培训维护，确保了解决方案的有效性与适用性。通过这种方式，我们不仅满足了化工行业客户的特定需求，也极大地提升了我们的市场竞争力。目前，我们正在作为第一起草单位参与中国氯碱工业协会组织的《次氯酸钠过碱量及有效氯测量 近红外光谱法》团体标准制定。　　03技术革新：解锁多行业检测新可能　　记者：您认为迅杰光远的核心竞争力在哪里呢？　　阎巍：迅杰光远的核心竞争力主要体现在两个关键方面。　　首先，我们拥有四大核心技术平台：数字曝光型光谱平台、双聚焦透射光栅光谱平台、微型傅立叶光谱平台和全自动建模平台。这些平台为我们的产品和服务提供了坚实的技术基础。　　以全自动建模平台为例。迅杰光远IAS云端数据库累积了数百种产品模型，储备了上万个具有理化值的样品。仅油菜籽数据方面，我们已有几百个样品，并持续更新。这种大规模的数据积累，使我们能够不断提高模型的准确性。　　同时，我们早在数年前便开始深入研究AI算法优化和自动化建模，提高分析技术的准确性和实用性。目前我们，我们已经成功开发出了基于大数据的智能建模及模型评估系统，该系统不仅能高效分析数据，还能根据实时数据自动调整模型，确保其准确性和适应性，同时还能实时优化工艺，大幅提升生产效率和产品质量。　　其次，迅杰光远在光谱产品的全生命周期开发上具有显著优势，从初始设计、研发到市场推广，我们均采用自主研发的策略，确保了技术的领先地位和产品的独特性。　　自成立以来，我们凭借大量的研发投入和50%硕博占比的研发团队，已经成长为行业领先的集研发、生产、销售于一体的专业近红外产品服务提供商。至今已累计获得近70项专利和软件著作权，其中包括多个发明和实用新型专利。同时我们积极参与了傅立叶变换红外光谱仪国家标准以及多个应用行业的行业标准、团体标准的制定，为行业发展和创新做出贡献。我们的技术水平和创新能力备受肯定，荣获中国分析测试协会“科学技术奖BCEIA金奖”、国家科技部创新积分500强、中国仪器仪表学会“陆婉珍近红外光谱奖-青年奖”、智能制造大赛全国总决赛二等奖等多项荣誉。我们还与多所高校建立了长期且稳定的战略合作关系，这不仅加强了技术研发能力，也为我们提供了持续的创新动力（300152）和人才支持。　　通过这些核心技术平台和持续的研发投入，迅杰光远能够在激烈的市场竞争中保持领先地位，并能不断推出创新的解决方案以满足客户多样化的需求。这是我们的核心竞争力所在，也是我们能在竞争激烈的行业中稳步前行的关键。　　记者：理论上，近红外光谱分析技术可用于检测一切有机物，目前这一技术的未来前景如何？　　阎巍：就近几年的市场开拓来讲，迅杰光远正在将近红外光谱分析技术的应用从核心的农业、化工工业场景向更广泛的场景扩展。比如在新能源、半导体领域。近红外分析法可以应用在如磷酸亚铁锂电池电解液的检测，也可以应用于半导体原料清洗环节对清洗液的成分的实时监测。　　根据迅杰光远市场部调研情况，未来农业流通和精细化工领域依然是近红外分析法最核心的应用领域，国内市场规模预计过百亿；而在半导体和新能源领域也存在着数十亿的市场空间。并且，国际市场规模约为国内的3倍。　　从上世纪50年代被广泛应用以来，近红外光谱分析技术的应用已经远远超越了最初的农业和工业范畴，扩展到了更多行业和场景中，展现了其技术的广泛价值和潜力。例如，在医疗领域，近红外光谱分析技术被用来分析血液成分，使得糖尿病患者能够无需针刺即可监控血糖水平。这不仅显著提升了患者的舒适度，还降低了感染风险，是对传统血糖测量方法的重大改进。在美容行业，该技术使得对发质及皮肤的检测成为可能，消费者可以更精确地了解自己的头发和皮肤状况，从而选择最适宜的护理产品和美容方案。　　展望未来，迅杰光远将以农业为基本盘、以工业和海外市场为增长方向，继续探索近红外光谱分析技术在医疗、医美行业的更多应用场景，甚至拓展至面向C端用户的消费电子产品研发，让光谱照亮智能制造，进一步推动技术的普及和商业化。　　04投资人说　　到目前，迅杰光远已经完成两轮融资，投资人包括钟鼎资本、达晨财智、元生资本、闲庭基金等。　　关于投资逻辑，达晨财智投资总监潘溪表示，未来分析检测领域的发展趋势将是自动化、智能化和微型化。迅杰光远在软硬件技术能力方面具有全面的优势，商业化思路清晰明确，成功将技术从科研和实验室环境中带到实际的田间地头和生产车间，显著提升了行业应用的潜力，并且符合国家发展的大趋势。他说：“自2019年起，我开始关注迅杰光远，见证了其从20人的创业团队发展到今天拥有150多人的多元化团队。我们对他们充满信心，他们保持着初创的热情与坚定的努力，期待他们在继续深耕国内市场的同时，积极拓展国际市场，将近红外光谱分析技术推广到更广泛的应用领域，不断提高社会生产效率。”　　点石资本是迅杰光远本轮融资的独家财务顾问。在合伙人车鉴看来，迅杰光远拥有丰富的光谱仪、电子及企业服务领域的长期科研与商业运营经验。“全栈技术团队独立研发了多项光谱仪知识产权和先进制造工艺，是国内领先的近红外光谱技术产品及行业应用方案的一站式平台。并且，团队展现出了高效的执行力和资源整合能力。我们坚定地看好公司的后续发展。”

p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　近年来，近红外光谱技术在我国得到了迅猛的发展，相关的新产品新技术层出不穷。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。 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　为了更深入的了解国产近红外光谱仪器技术的发展和应用现状，我们特别邀请了珀金埃尔默公司中国区材料表征产品线经理华瑞给大家分享他对近红外光谱技术以及其应用发展的理解。 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/db6c9823-c209-48f7-8149-dca068b5c181.jpg" title=" 华瑞.jpg" alt=" 华瑞.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 珀金埃尔默公司中国区材料表征产品线经理 华瑞博士 /strong /p p 　　 span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 华瑞，分析化学博士，进入分析仪器行业10年，具有丰富的理论和应用经验，主要从事材料表征产品的应用、开发和推广。 /span /p p 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong PerkinElmer近红外产品与技术详解 /strong /span /p p 　　 strong 仪器信息网:请介绍一下贵单位近红外产品的定位及发展历史？在产品的发展过程中有哪些独具优势的技术？ /strong /p p strong 　　华瑞： /strong PerkinElmer公司在光学领域一直处于世界领先地位，在近红外光谱仪和图像仪的研发中，也一直体现了业界的最高性能标准。无论是光谱仪还是图像仪，指标和性能都是业界领先的，因此受到科研领域专家学者的青睐。 /p p 　　1993年，PerkinElmer推出世界第一台傅立叶变换型的近红外光谱仪，大大提升了近红外仪器的精度、准确度和灵敏度，是一次技术飞跃；2001年，推出世界上第一套傅立叶变换阵列检测器近红外显微图像系统，可以快速分析样品中微米级别的成分分布信息，大大扩展了近红外技术的应用领域。 /p p 　　PerkinElmer近红外的迈克尔逊干涉仪，采用DynaScan专利技术，将所有的光学器件固定在光谱平台上，光谱采集过程中没有动镜的水平移动，而是光学平台的转动。这种设计克服了可能出现的切变和倾斜造成的光谱偏差，使仪器的长期稳定性和抗振动性能都大大提升。仪器内部配有多种标准物质，可以在需要的时候进行仪器横纵坐标准确性和噪音的性能确认，保证仪器正常工作状态。特别是可溯源的甲烷气体，可对每张光谱自动进行AVI(Absolute Virtual Instrument)校正，除了保证横坐标的更好准确度，还对整体的光谱峰型进行校准，使不同仪器、不同机型的数据都是一致的，大大提升了模型的通用性。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 240px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/d9fa4169-f82b-4fd1-8c58-a5f9c93c30f3.jpg" title=" 01.png" alt=" 01.png" width=" 500" height=" 240" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图1.PerkinElmer专利的干涉仪设计； /strong /p p strong /strong /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 213px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/10bd663c-57b5-40c3-8040-e53cf113b14a.jpg" title=" 02.png" alt=" 02.png" width=" 500" height=" 213" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图2.仪器内置标准物质，软件自动调用进行性能认证 /strong /p p 　　PerkinElmer近红外光谱仪可单独使用，也可升级成近红外图像仪，获取样品的微观分布信息。近红外图像仪包括近红外光谱仪和图像系统，可自动扫描样品区域，获得不同空间分辨率的近红外特征信息。所有的操作都是自动化，包括聚焦、可见光照明、切换扫描模式、切换空间分辨率、数据主成分分析等。还可升级成中近红外光谱仪和图像仪，成为多功能的样品分析系统。 /p p 　　2014年底，PerkinElmer公司收购了瑞典波通公司，又大大丰富了近红外产品线。波通近红外采用最新一代固定光栅二极管阵列分光技术，可应用于实验室或生产车间的旁线，或在线近红外作为过程分析的一部分。波通在15年前就开始使用在线近红外检测黄油奶酪产品，积累了大量经验，是业界在线近红外的首选方案提供商。 /p p 　　 strong 仪器信息网：目前贵单位主推的产品? /strong /p p strong 　　华瑞： /strong 目前PerkinElmer近红外光谱仪有傅立叶变换型的Frontier和Spectrum Two N，光栅型的DA7250，DA7440等。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 300px height: 204px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/905074cc-bf76-4413-bc28-2ea9bee33ebc.jpg" title=" 03.jpg" alt=" 03.jpg" width=" 300" height=" 204" border=" 0" vspace=" 0" / img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/93d71913-4e5c-4244-a4b7-ba432c882be9.jpg" title=" 04.jpg" alt=" 04.jpg" width=" 300" height=" 211" border=" 0" vspace=" 0" style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 300px height: 211px " / & nbsp /p p style=" text-align: center " strong 图3. Frontier近红外光谱仪；图4.Spectrum Two N近红外光谱仪 /strong /p p 　　Frontier近红外于2011年推出，光谱范围、信噪比、分辨率、精度等主要指标都是业界领先水平，还可以拓展为中/近红外光谱仪和图像仪，适合于样品种类多、研究水平高的高校等科研单位。 /p p 　　Spectrum Two N为2018年推出的最新产品，是单独的近红外光谱仪，其性能指标同Frontier一样，都是业界最好水平，并得益于其结构紧凑、功能专一的特点，特别适合企业用户。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 300px height: 174px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/5fc4644e-946b-4ca2-9fda-5cdc3326584c.jpg" title=" 05.jpg" alt=" 05.jpg" width=" 300" height=" 174" border=" 0" vspace=" 0" / & nbsp img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/78fdbdfd-9dfd-40c0-87a1-2b22b9da16e6.jpg" title=" 06.jpg" alt=" 06.jpg" width=" 220" height=" 279" border=" 0" vspace=" 0" style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 220px height: 279px " / /p p style=" text-align: center " strong 图5. Spotlight近红外图像仪；图6. DA7250近红外光谱仪 /strong /p p 　　近红外图像仪型号为Spotlight 400，主要面向客户为高校等科研单位，其强大的功能和卓越的性能使其一直是微观近红外分析的首选设备。它由Frontier扩展而成，兼具常规样品和微观样品的分析能力。其空间分辨率最高可达6.25µ m，可进行透射和反射模式测试，具有自动切换测试模式、自动聚焦、自动照明、自动切换空间分辨率、自动进行主成分分析数据等先进功能。整套仪器无透镜，采用全反射光学元件，是真正的高端近红外仪器。 /p p 　　DA7250是采用最新一代固定光栅二极管阵列分光技术的光谱仪，采用电致冷铟镓砷检测器和灵敏度最高的J22材料，检测精度高，内置氙灯作为波长基准，内置参考板作为能量基准，可以保证仪器长期使用的稳定性。DA7250检测样品时无需通过石英介质，样品间无需清理也不会产生交叉污染，对于粘稠，高油等难清理样品无需清理，使用简便。 span style=" text-align: center " & nbsp /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 257px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/b91bbd0e-4cee-4617-af47-21e29c2b5751.jpg" title=" 07.png" alt=" 07.png" width=" 500" height=" 257" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图7. DA7440在线近红外光谱仪 /strong /p p 　　在线近红外光谱仪DA7440，采用全防护等级设计( SD )，满足IP 67 & amp 69k标准，使用特氟龙涂层铝部件，蓝宝石检测窗口，清理容易。内置不锈钢空气过滤器和空气泵。在线显示屏为12英寸触摸屏，IP 65防护等级，嵌入式网络浏览器，网线或者无线网连接网络，软件内置取样按钮。 /p p span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 　　食用油和医药领域的应用是目前主要开发方向 /strong /span /p p strong 　　仪器信息网:贵公司近红外光谱仪应用最具优势的领域? /strong /p p strong 　　华瑞： /strong 得益于优异的性能和强大的扩展性，PerkinElmer公司近红外产品在科研领域的优势巨大，可以提供一系列的解决方案： /p p 　　在饲料领域，比如饲料中动物源性成分的检测，比利时Wallon 农业研究中心(CRA-W)，意大利Ispra 的健康和消费者保护研究所(IHCP)以及比利时Geel 的标准物质与测量研究所(IRMM)等三家欧盟实验室，使用PerkinElmer Spotlight近红外图像系统对动物饲料样品沉淀物中围巾肉骨粉进行了研究，并通过了盲样测试。中国农业大学工学院杨增玲教授课题组，也做了大量细致的工作。中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所和PerkinElmer公司合作，开发了不同载体预混合饲料中维生素E 近红外光谱模型，为近红外分析方法在预混合饲料维生素检测方面的实际应用提供有益的参考。 /p p 　　在天然产物领域，清华大学孙素琴教授课题组使用Frontier近红外光谱仪，对多种药材(如牛膝、丹参、白芷)进行了产地和品种鉴别，对药材中有效成分(如牛膝中蜕皮甾酮、杜仲中松脂醇和二葡萄糖苷等)进行定量研究，均获得了良好效果。孙教授课题组还使用Spotlight红外图像系统，对银杏叶和茯苓等药材进行了微观分析，获得不同成分的分布状态。国际竹藤中心、中国林业科学院等单位，也使用Spotlight进行天然产物的微观分析。北京中医药大学的吴志生教授，使用Spotlight对中成药成分的微观分布也做了大量研究。 /p p 　　在食用油领域，PerkinElmer公司和国内著名的企业合作，在Spectrum Two N上开发建立了一系列的指标模型，除了最终产品的QAQC，还对生产过程中的重要指标进行了快速分析，如毛油的酸价、水分和含磷量，这些指标用于判断大豆原油的酸败程度，并为后边碱炼工序提供添加物料用量的依据。油脂的含磷量是很重要的一个指标，会影响油脂的色泽和透明度，国标方法(GB5009.87—2016钼蓝比色法)需要7~8个小时才能测试一个数据，对生产过程失去了监控作用。目前开发的含磷量模型，其偏差已经小于15ppm，满足了企业的实际需求。 /p p 　　 strong 仪器信息网:目前贵公司计划或者正在重点拓展的新领域有哪些？为什么看好该领域？有哪些新的解决方案? /strong /p p strong 　　华瑞： /strong 在近红外领域，PerkinElmer公司目前的主要开发方向是食用油和医药。食用植物油与人们生活密切相关, 既是人体的重要能源和营养源, 也是食品生产加工中的重要原料，因此食用油的质量控制格外重要。国家发布了食品安全国家标准，用于控制和测定食用油的各项指标，如酸价、含水量、含磷量等。但这些实验，都需要对样品进行前处理，使用多种化学试剂，操作时间较长，耗费大量的人力物力，而且不能快速得到实验结果指导生产。不少食用油加工企业已经在使用近红外快速检测原料的品质，有一定的近红外基础，对油脂近红外设备有强烈的兴趣。目前市场上有一些近红外油脂分析设备，但实际使用效果一般，基本只能对碘值进行预测，对食用油生产企业意义不大。PerkinElmer Spectrum Two N近红外光谱仪凭借良好的性能，已经和一些著名的油脂企业合作，开发了大豆油不同生产阶段的酸价、含水量、含磷量等，并得到了企业的认可。我们正在加紧和更多的企业合作，进一步优化现有模型，并开发更多对企业有真正帮助作用的模型方法。 /p p 　　医药领域中，国家新近推行的带量采购政策，要求中标品种需要采用近红外光谱建模跟踪检测方式对每批次进行监测，这对近红外光谱仪的销售是一个利好。PerkinElmer公司在制药行业有很好的客户基础，加上近红外光谱仪光学性能好，附件种类多的特点，我们已经和一些药企进行了合作测试和方法开发，重复性和准确性非常高。我们推荐主机+漫反射NIRA附件的配置。NIRA采用了小角度镜面反射收集机制，由于平面反射镜的加工精度大大高于球体内部镀膜，可以制成非常均匀的一致性非常高的反射镜片，避免了传统积分球镀层均匀性和一致性差造成的光谱偏差，这保证了数据测试可以在不同的NIRA的传递，在一台机器上的数据和模型可以应用到其它仪器。小角度测量，还克服了样品高度和位置对谱图的影响，并减少了杂散光进入检测器，提高了测试的重复性和精密度。 /p p span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 　　近红外行业看点：小型化、专业化、在线化、网络化& #8230 & #8230 /strong /span /p p 　　 strong 仪器信息网:从仪器发展及应用的角度分析，您认为目前近红外光谱仪走到了哪一个阶段?有哪些先进的技术值得大家关注?又有哪些制约因素? /strong /p p strong 　　华瑞： /strong 经过近些年仪器硬件和软件的发展，近红外光谱仪已经得到了长足的进步，也得到了很好的应用。小型化、专业化、在线化、网络化是未来近红外光谱仪应用的发展方向。不过，如何提高近红外光谱仪的准确度、精度、对不规则样品和低含量指标的分析能力，仍是目前面临的一个挑战。此外，自动优化、自动建模等基于大数据的软件，也是一个需要解决的问题。 /p p 　　 strong 仪器信息网:请分析目前全球及中国近红外光谱市场的发展态势有何不同? /strong /p p strong 　　华瑞： /strong 国外近红外仪器的研发比中国早，水平也相对较高。在小型近红外光谱仪方面，也处于领先地位。相对来说，我国近红外光谱仪研制时间较短，而且基本上是光栅型仪器，精度和灵敏度均受限。当前，我国科研型的近红外仪器基本都是进口的，而化工、医药、食品等领域中一些规模较小的企业是国产仪器的主要市场。 /p p 　　 strong 仪器信息网:您如何评价我国近红外光谱的市场需求情况及发展潜力？未来几年，近红外光谱的热点市场需求有哪些? /strong /p p strong 　　华瑞： /strong 目前近红外主要的应用领域包括：石油及石油化工、基本有机化工、精细化工、冶金、生命科学、制药、医学临床、农业、食品、饮料、烟草、纺织、造纸、化妆品、质量监督、环境保护、高校及科研院所等。 /p p 　　随着各个行业自动化需求的提高，工艺和成本的控制更加严格，在食品、化工等行业会有持续的购买需求。国家医药带量采购的政策，也会促使更多的药企购买近红外光谱仪。比如，在石化领域可测定油品的辛烷值、族组成、十六烷值、闪点、冰点、凝固点、馏程、MTBE含量等 在农业领域可以测定谷物的蛋白质、糖、脂肪、纤维、水分含量等 在医药领域可以测定药品中有效成分，组成和含量 亦可进行样品的种类鉴别，如酒类和香水的真假辨别，环保废弃物的分检等。 /p

光谱分析自从作为一项实验室技术问世以来，迄今已经取得了很大的发展。手持近红外 (NIR)光谱分析仪的尺寸在不断变小，成本也越来越低，在一定程度上，这归功于新出现的系统架构，这个系统充分利用微机电系统(MEMS)组件。我们来深入研究一下这些硬件优化如何在光谱分析行业中实现更简单且更加便携的未来。　　NIR光谱分析　　光谱分析可基于样本对于大范围波长的反应鉴定样本，是实现该应用的强大工具。值得注意的是，NIR光谱分析用波长范围通常在780-2500纳米之间的光来刺激样本。根据样本材料的物理状态，我们可以通过使用反射率测量值(固体)或吸收率测量值(液体和气体)精确测量光谱响应。　　780-2500纳米区域内的光谱特征由诸如O-H、C-H、N-H和S-H的氢键决定。通过这种方式，NIR波段特别适合于食品和农业监视、健康诊断、石化处理和医药制造。在NIR波段内，每个光谱分析应用对于波长范围和化学计量分析都有着独特的需要。例如，一个900-1700nm仪器能够提供与水 (H2O) 和蔗糖 (C12H24O12) 含量有关的信息 [1]。若仪器的波长范围扩展至2500纳米，则可以发现额外的有机化合物特征，并且能够改进医药过程监视的效果 [2]。　　选择波长范围可能影响仪器的物料清单(BOM)成本。一个短波NIR系统能够充分利用廉价探测器来实现波长范围高达1050纳米的测量。超过1050纳米的测量则通常需要一款更加昂贵的铟镓砷(InGaAs)探测器。在超过1700纳米之后，为了保持性能要求，InGaAs材料通常需要冷却，特别是与多像素线性阵列检测器一同使用时更是如此。由于昂贵的InGaAs基板和额外的冷却元件，InGaAs线性阵列技术由于价格过于昂贵而无法在低成本手持式仪器内使用。　　光谱分析仪架构中的创新　　考虑到用InGaAs阵列探测器实现传统色散型光谱分析时的成本难题，很多NIR光谱分析仪创新将注意力放在减少系统组件数量方面，用线性可变滤波器(LVF)取代色散光栅中继就是其中一个示例。LVF架构减少了光通量，不过也通过消除光栅到探测器的路径而极大地缩小了光谱分析仪的封装尺寸。其它创新型光设计采用透射光栅架构 这个架构在尽可能降低光损耗的同时精简了系统封装尺寸。另外一个架构使用一个扫描光栅，将光直接中继传递至单点探测器，从而免除了对于上文提到的多像素InGaAs阵列的需要。相对于阵列检测器，单点探测器在成本、尺寸和性能方面具有显著优势。　　在光谱分析仪架构中采用MEMS技术并连同单点探测器一起使用可降低成本以及实现便携性。将稳健耐用的MEMS组件集成到一个光谱分析仪光路径中，不但可以缩小仪器的封装尺寸，还可以添加全新的性能。选择MEMS组件时的主要考虑因素包括性能可靠性和大批量生产制造时的稳定性。　　德州仪器(TI)的DLP® NIR芯片组就是一种久经考验的MEMS技术。这项技术提供针对小巧、可编程且高性能光谱分析仪的高保真光调制。其中，TI DLP2010NIR和DLP4500NIR可实现令人激动的全新波长控制特性，比如说哈达玛图形和旋转扫描动态可编程性。其它新涌现的MEMS技术，其中包括法布里-珀罗干涉仪和迈克尔逊干涉仪，显示出仪器架构简化方面的良好发展前景，不过仍然面临着满足信噪比和分辨率标准等实验室性能需求的挑战。　　虽然有很多的光谱分析仪架构选择，MEMS技术的吸引力仍与日俱增。动态可编程性、成本降低、使用单点探测器，以及免除对大型移动部件的需要只是基于MEMS的架构所能提供众多优势中的一部分。这些优势，与可靠系统集成组合在一起，在现场部署期间，会变得更加关键。图1：DLP2010NIR是这款TI DLPNIRscan? Nano 评估模块的特色所在　　移动应用和行业前瞻　　紧凑小巧、高性能的NIR光谱分析仪器为现场应用的涌现做出了巨大贡献，在这些应用中，现场测量能够为个人用户和工业公司带来额外的优势与价值。通过Wi-Fi或Bluetooth® 无线连通性，经由一个移动设备，将这些光谱分析仪链接至云端数据库，可以将实验室内的全预测功能引入到样本检测中。通过这种方式，集成式光谱分析仪可以作为网络边缘上的高性能光传感器。当光谱分析仪硬件使云端内的高保真数据聚合变得更加便利时，物联网(IoT)能够动态地提升处理效率。针对IoT移动感测的前沿应用包括食品安全、远程农业监视和用于医药生产的过程监视。　　也许最令人激动的NIR光谱分析行业趋势就是开源模型。诸如德州仪器、Consumer Physics和Si-ware的前沿技术开发公司已经发布了多种软件开发套件(SDKs)以鼓励创新。KS 技术公司就是在工业IoT应用方面开创低成本NIR光谱分析仪架构的一个典范。除了提供用于图1中所见的DLP NIRScan Nano评估模块的免费iOS和安卓应用，以及SDK，这家公司还将他们在移动数据系统和IoT架构方面的专业知识应用于新出现的移动NIR感测市场。　　这些平台的低成本和开源属性让他们能够更好地与大学化学计量专家合作，以增加对应用的了解。通过这种方法，手边的硬件与开源软件组合在一起，可以加快算法和化学计量开发，而这也反过来推动了NIR光谱分析生态系统的发展。未来的行业增长与创新将取决于专家间的通力协作。　　考虑到NIR光谱分析的强大功能，这个行业将很多的注意力放在了将高性能分析由实验室转移到现场应用。NIR光谱分析仪架构领域内的行业突破正在推动着新一波创新的移动测量功能。这个创新与21世纪的移动趋势相一致，并且与IoT革命具有一个逻辑上的交汇点。当只能在实验室中运行的昂贵光谱分析发展成可以在你的手掌中产生精确数据的应用时，你将用它来测量哪些数据呢?　　[1] B.M. Nicola¨ ? et al. / Postharvest Biology and Technology 46 (2007). 99–118.　　[2] Chang, Cheng-Wen, "Near-infrared reflectance spectroscopic measurement of soil properties" (2000). Retrospective Theses and Dissertations. Paper 12315.作者：Dorsey Standish, 德州仪器(TI) DLP 产品先进光控项目经理