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近红外自动选种机

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近红外自动选种机相关的资讯

  • 参展近红外光谱会议
    我司参展全国第六届近红外光谱学术会议 本届近红外会议于2006年3月25日在武汉华中科技大学国际会议交流中心8号楼举行,参会人员将近300人,是历届近红外会议人数最多的一次。尽管会议报告的时间安排比较紧凑,许多对近红外,尤其是AOTF近红外技术感兴趣的新老客户都莅临我司展位。我们的工程师也向其介绍了我司近几年在烟草、制药、选种等方面的新成绩和新方案。很多新老客户对我们表现出极强的合作意愿。 (会场状况) (我司展位) (新老客户光临我们展位咨询了解仪器的应用情况) (《近红外光谱分析技术实用手册》中对我司仪器的介绍)
  • 近红外应用 | 水果在线分选检测
    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。
  • 【我与近红外的故事】陈星旦:我们与近红外光谱仪打了几十年交道
    p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201704/insimg/08f40a91-c813-4e8b-9c84-d50fdccd4a36.jpg" title=" 陈星旦院士.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 陈星旦院士 /strong /p p   长春光机所建所之初(1952年),就确定了光谱仪的研究方向。至1958年完成中型和大型摄谱仪研制后,王大珩先生提出光谱仪器自动化,要我去北京请教自动化所杨嘉墀先生。杨先生建议研制自动记录红外分光光度计。在此项目的牵引下,光机所开辟了一些新的技术领域。1963年红外光谱仪通过鉴定,1964年获国家科委、计委、经委联合颁发的工业新产品一等奖。此后,长春光机所相继开展了多类光谱仪器的研制。 /p p   1980年代初,成立光谱仪器研究室。当时,近红外分析技术引起国内许多行业的重视,大量购进国外仪器。注意到这种情况,研究室开始招收研究生。在中国农科院吴秀琴女士的协助指导下,最早由研究生设计研制的实验装置,分析烟草的糖、油菜籽的油及小麦的蛋白质,相关系数分别达到0.91,0.88,0.86。 /p p   1989年,商业部按“七五”国家科技攻关课题“近红外谷物品质分析仪研制”的要求,和我们签订研制两台仪器的协议,1991年在长春验收,用48份小麦粉,56份面粉,30份油菜籽预测,标准差均小于0.2%。 /p p   1990年代期间,由四川省成都粮食储藏研究所出面组织,我们合作承担完成了“八五”国家科技攻关课题“饲料生产近红外快速分析检测技术的研究”及“十五”国家科技攻关计划课题“粮食品质快速检测技术和仪器的研究与开发”。研制的仪器,得到粮食及饲料部门的认可。 /p p   本世纪初的十多年,我们先后招收了十多位博士生及博士后,他们对茶叶、燃煤、人参、红枣及土壤等某些参数进行了近红外光谱分析并研制了相关仪器,都取得了较为满意的成果。也开展了近红外无创伤血液成分检测等前沿性科研工作。 /p p   总之,几十年来,我们承担过多项国家及地方的近红外项目。这些项目的本意是要制造产品在社会应用,但最后都是研制一两台通过鉴定就结题了。为什么会这样呢?主要是相关部门没有持续支持的计划,课题组成员结题后就各奔东西了。也许当时的领导们不知道,从研制一两台样机到做成产品,是要付出创造性劳动的。另外,也曾有一些企业家和我们商谈过合作。一开始,他们认识到近红外的市场潜力很大,愿意出资 但一知道投资不能短期内收回并赚钱,就退却了。 /p p   2004年,我应聘去广州暨南大学工作(双聘),在那里建立了近红外光谱实验室,培养了近十名硕士、博士生。2013年,与广州市签订院士工作站协议。2014年注册成立以近红外光谱仪器为主要方向的公司,聘用了几位具有博士学位的科技骨干,开启了近红外光谱仪器研产结合的发展之路。2016年这个公司生产的仪器已经销售到多家饲料厂。在广东省的提倡和支持下,公司还成立了新型研发机构,进一步保障产品研发,支持近红外光谱仪在产业化道路上开疆拓土。看来,我们和近红外光谱仪器打的几十年交道,要开花结果了。 /p p   科研如同艺术创造,科研成果就是一种作品,比如一幅画、一件雕塑、一篇文章或一首诗歌。科研成果得到社会应用,也能获得自我欣赏或满足,这是我搞科研的兴趣所在。回顾我从事科研六十多年,经历了几起几落,在其它领域也有一些成果获得了认可。近红外应该是我科研事业的最后一部作品。我最大的心愿就是让国产近红外仪器遍地开花,走向国际。近年国内形势利好,国产仪器上升趋势已成。近红外同仁应抓住机遇,迎头赶上,加速核心元器件的自主化进程,谱写出国产仪器的新篇章。 /p p br/ /p p style=" text-align: right " br/ /p p style=" text-align: right " strong 陈星旦& nbsp & nbsp 长春光机所 /strong /p
  • 在线近红外+人工智能实现废旧纺织品自动识别分拣——寻找光谱仪器“创新的力量”系列约稿
    《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》把创新放在了具体任务的第一位,全文160余次提到了“创新”关键词。2022年第十三届全国人民代表大会第五次会议上,国务院总理李克强所作的政府工作报告中,亦明确指出要坚持创新驱动发展。对科学仪器产业而言,“创新”更是至关重要。近年来,我国对科学仪器的创新和研发高度重视,先后设立了“科学仪器基础研究专项”、“国家重大科研仪器设备研制专项”和“国家重大科学仪器设备开发专项”等科研计划等。2021年11月,北京“十四五”规划也指出要支持开展关键仪器设备研发,支持挖掘一批服务于重大科技基础设施的定制化科学仪器和设备,重点突破研发新一代光谱等关键技术。不断高攀的前沿研究是创新,差异化的产品发展也是创新。为了展现光谱仪器的创新成果,分享光谱仪器研发和应用中的创新思维,共同促进光谱仪器产业化的创新发展,仪器信息网特别策划《寻找光谱仪器创新的力量》活动。本期,我们特别邀请了北京服装学院/塔里木大学龚龑教授,给大家分享创新成果,并探讨创新的方法和思维。北京服装学院/新疆大学龚龑教授仪器信息网:您认为目前近红外光谱仪器技术及应用有哪些创新的研究方向? 龚龑:近红外光谱仪器技术的创新主要体现在以下几个方面:(1)近红外光谱数据库的建立及更新。校准模型的预测性能直接决定了近红外光谱定量和定性分析的能力,而校准模型往往需要针对不同的样本类型单独建立,需要花费大量的人力物力。比如,已有一个地区的苹果水分含量分析的近红外光谱校准模型,这个模型适用于同一地区的苹果,却不适用于不同地区苹果的水分预测。解决这个问题的方法是扩充苹果近红外光谱数据库。如果能获得全世界苹果的近红外光谱和水分属性,那么所建立的校准模型的涵盖性就会非常强,适用于任何地区的苹果水分分析。(2)近红外光谱仪的创新。校准模型的预测能力充分依赖输入的近红外光谱数据,而光谱数据通常不一致。要获得一致的光谱数据,需要测量光谱的光谱仪长期保持性能的稳定。然而,在实际的应用中,光谱仪器件会随时间老化,测量人员的操作也会对光谱数据的一致性产生影响,这些因素都会使得已建立的校准模型失效。同时,光谱仪之间测量的偏差也会导致对同一被测物定量定性分析的失败。(3)提高检测精确度。在近红外的波段区域,含氢化合物的吸收系数较小,所以尽管使用高效的化学计量学软件建立分析模型,其最终定量分析的预测结果也始终无法达到真实值。检测限较高,通常达到0.1%左右。为了克服检测限高的问题,可采用样本预处理方法(比如固相微萃取等富集方法)提高精检度,但如此操作会使近红外光谱分析技术失去其优点和特色,反而不是最佳的分析方法。仪器信息网:近红外光谱与拉曼光谱相比,在废旧纺织品分拣中有哪些优势?龚龑:近红外光谱技术是目前世界上发展非常迅速的分析技术,它具有无损、快速,应用广泛等优点,在化工、农业、环境、医药等领域发展极为广泛。与化学计量学软件、光谱仪和应用模型结合,拓展了近红外光谱仪的应用领域。近红外光谱仪目前在过程分析技术中发挥着极其重要的作用,发展飞快。近红外光谱分析技术在几十年的发展中,不断扩大其涉足领域以及应用的实效性,除应用于农业和食品分析外,还涉及生物、高分子、制药、石油化工、纺织、纤维等学科,只要是对有机物检测分析的行业基本上均可使用近红外分析技术。在我国,近红外光谱分析研究始于20世纪80年代初,现已逐步涉及谷物等农产品分析、饲料分析、石油化工、药物分析、疫情疫病诊断等方面,并伴随出现在专著出版、仪器制造和软件开发中。随着软硬件的更新换代,NIR还有望应用于其他更多方面。拉曼光谱具有无损、快速、制样简单、可微区分析、操作简便等优点,因此,拉曼可以对实验过程进行实时监测。拉曼光谱在鉴别时,为了提升鉴别准确率,样品需要进行预处理。拉曼光谱对环境要求不高,而且非接触式稳定性高,但是在纺织领域还有待探索,在以后的废旧纺织品鉴别研究中都可以进行研究。图1 训练过程中损失值,训练精度和测试精度变化图图2 不同成分比例废旧聚酯/粘胶混纺织物近红外光谱仪器信息网:贵课题组有哪些创新的成果?最突出的创新体现在哪里?龚龑:我们课题组为突破废旧纺织品资源再生循环发展利用的瓶颈,与新疆乌鲁木齐海关、深圳海关、新疆大学、北京服装学院等单位合作,采用近红外光谱仪设计了一套废旧纺织品自动识别分拣设备(如图3所示)。该设备实现废旧纺织品从输送、检测、分拣、回收利用等生产过程中的自动化、智能化。全面提升纺织行业废旧纺织品检测、分拣的自动化水平,降低废旧纺织品带来的环境影响,以及资源的浪费,缓解劳动力紧张的局面,为推动纺织业健康可持续发展具有重要意义。图3 废旧纺织品分拣设备该设备是基于近红外光谱来识别纺织品中的纤维种类和含量。在研发过程中我们克服了算法自主编写以及工控机对接的难题,最终开发一种废旧纺织品自动识别分拣系统。该系统利用自行开发的在线近红外光谱分析装置,建立了一个在线近红外(NIR)光谱库,包括聚酯、棉花、羊毛等十几种常见纺织品。我们将人工智能技术引入到废旧纺织品的识别和分拣中,利用卷积神经网络(CNN)废旧纺织品的在线近红外定性识别模型,有效提高废旧纺织品中不同纤维成分的检测准确性水平和速度,从而提升产业化加工效率。图4 废旧纺织品检测试验仪器信息网:人工智能与废旧纺织品分拣有什么联系?龚龑:人工智能分拣设备主要通过云端大数据、人工智能算法、融合传感器(分为触觉、视觉传感系统,目前普遍应用的为视觉传感系统)、机器臂/喷气设备等软硬件配合开展工作。具体构成及运作原理如下:(1)云端大数据:采集各种各样纺织样品的图片,包含废纺织品、旧纺织品、混纺织物等各种状态下图片,形成云端数据库。(2)人工智能算法:设备中内置的人工智能算法通过云端海量图像数据对机器人进行训练。前期海量数据的采集保证了无论废旧纺织品是何种状态、是否被遮挡,机器人都可以识别。(3)融合传感器:利用计算机视觉扫描快速移动的物体,通过CCD视觉、激光视觉、近红外视觉等识别传感系统相耦合,综合判断目标物的外部特征(颜色、形状、结构等)与内部特征(材质),实现废旧纺织品精准定位与细分判别。然后将识别结果传输给协作机器,控制机器臂/喷气设备运动。(4)机器臂/喷气设备:机器臂/喷气设备从传送带上准确地抓取要回收的纺织品,投放到相对应的分类收集箱中。人工智能软件识别与机器臂/喷气设备相结合,类似于人脑的神经网络系统和人的双手相结合,具备了识别和执行的能力。(5)数据回传:分拣完成后,设备将相关的数据再返回云端,与部署在各地的智能分拣设备实现数据共享和远程智能提升。例如,部署在某纺织分拣中心的智能设备可以向部署在全国各地不同智能设备,不同设备还可以互相继承废弃物识别的经验。该数据还能用于帮助项目运营方了解设备状况及并进行产量、工作量、效益等运营维度的统计。仪器信息网:您对未来光谱仪的创新发展有什么样的展望?有哪些值得期待的技术或者应用?龚龑:从微电子机械系统(MEMS)制造工艺、大数据、深度学习算法、云计算平台、物联网等技术的发展可以看到其对近红外光谱分析技术的推动力量,从工农业生产、服务业和人们日常生活等方面的发展可以看到其对近红外光谱分析技术的需求、牵引力量。在这两种力量的作用下,未来一段时期内,近红外光谱技术将会得到加速发展,以近红外光谱为核心的商业产品将在不同业务领域进一步提供深化和细化的服务,近红外光谱有望成为与时代发展特征(如大数据、云计算和物联网等)最相关的一项分析技术。尽管近红外光谱分析技术的应用前景广阔,但仍有一些技术壁垒和难题需要攻克。例如,目前光谱数据库或模型的仪器供应商依赖(Vendorlock-in)问题,即各厂商的仪器之间存在的台间差异,使其普适性的应用迁移变得困难,需要从仪器标准化、算法和软件等多方面协同努力方能得以解决。再例如,无论是传统的机器学习算法还是深度学习算法,都是在有监督学习的框架下建立定性或定量分析模型。所谓有监督学习就是每个训练集样本是带有标签的,即每个样本的光谱对应着一组参考值(真实的浓度值或类别)。随着近红外光谱技术的广泛应用,将产生大量无标签的光谱资源,这些光谱没有对应的参考值,因此,如何充分利用大量无标签的样本信息进行半监督或无监督分析模型的构建,有可能是未来很值得研究的新方向。仪器信息网:基于光谱仪的发展现状,您在产学研的道路上开展了哪些工作?龚龑:近年来,我负责并结项了一些相关课题,包括2019年的“用于食源性致病菌快检的增强拉曼散射微流控系统关键技术与应用研究”和2020年新疆兵团科技攻关计划项目“棉纺筒纱智能分拣包装关键技术装备研发与示范应用的研究”等,同时还有一些横向课题“运用拉曼光谱技术针对纺织行业气体污染与有毒物质进行快速检测的方法应用”、“城市废旧纺织品成分快速鉴别、分拣与再利用技术”等等,都是运用光谱技术进行了应用与创新。我培养的研究生也在光谱领域进行了探索,在《The International Journal of Life Cycle Assessment》、《上海纺织科技》、《毛纺科技》等发表相关论文,在第六届、第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛中荣获一银一铜。我觉得在产学研的道路上我们还要继续前进,现阶段的学生培养模式还需继续探索,在探索的过程中,找到适合当前产学研的一种新模式。团队介绍:北服检测215实验室成立于2008年,在龚龑教授的带领下,团队主要致力于纺织服装标准的制定以及光谱分析技术。制定纺织服装标准可以加强人们的环保意识,使企业也越来越重视环保纺织品的研发、生产和加工。随着光谱学的不断发展,不同的光谱分析方法也相继建立,并出现相应的光谱分析仪器。光谱分析方法在定性、定量、结构分析方面有着优越的表现,并已广泛应用于生命科学、医学、食品、化工、医药、环境、纺织、空间探索等领域。团队近两年联合南京中拓科技有限公司在研发废旧纺织品分拣设备,运用近红外光谱进行定性分析,研发分类算法以及装备设计及制造,实现废旧纺织品从输送、检测、分拣等生产过程中的自动化、智能化,全面提升纺织行业废旧纺织品检测、分拣的自动化水平,达到废旧纺织品的再利用,降低资源对环境影响及资源浪费的目标。
  • 第一届“陆婉珍近红外光谱奖”建议名单公示
    根据第一届“陆婉珍近红外光谱奖”评选表彰工作安排,按照《“陆婉珍近红外光谱奖”评奖办法》的规定,2016年2月28日第一届“陆婉珍近红外光谱奖”评审会在北京召开,经过无记名投票产生了“陆婉珍近红外光谱贡献奖”和“陆婉珍近红外光谱科技奖”建议名单,现将名单予以公示,广泛听取意见,接受社会监督。  有关意见和建议,请于2016年3月15日前,以电话、电子邮件或信函等形式向陆婉珍奖评选办公室反映(信函以到达日邮戳为准)。反映意见请用真实姓名、单位,并注明联系方式。  邮寄地址:北京市海淀区知春路6号锦秋国际大厦A座23层刘慧颖收,邮编:100088。  联系人:  刘慧颖,lhy0008@sina.cn,13910775473  张建,maliano@cis.org.cn,010-82800071  建议名单如下:第一届“陆婉珍近红外光谱贡献奖”建议名单被推荐人 推荐单位 职称 从事专业 严衍禄 中国农业大学 教授 应用物理   获奖人情况简介  严衍禄,1935 年生,中国农业大学信电学院教授,历任生物物理教研室主任、农业物理专业主任、应用物理系主任、校中心实验室光谱研究室主任等职,是国内最早开始近红外光谱分析的研究人之一,1992 年获农业部“有突出贡献的中青年专家”荣誉称号,享受国务院特殊津贴。  20 世纪80 年代初,组建了中国农业大学近红外光谱分析实验室,三十余年来,严衍禄教授一直从事近红外光谱分析的基础理论、农业应用、软硬件技术等研究开发工作,持续培养近红外光谱研究领域博士、硕士生三十余名,许多已成为国内外高校、科研机构、知名企业中近红外领域的学术和技术骨干。  研究成果荣获1978年全国科学大会奖4项(累计式辐射计、蛋白质分析仪、叶绿素检测仪与叶面积分析仪等,2项入选中国农大百年科技成果)。“傅立叶变换近红外光谱分析的应用基础和农业应用” 1999年获得世界华人重大科技成果奖。在成果应用方面,1999年与“上海烟草集团公司”合作开展“近红外技术在烟草中的应用”研究项目,极大的推动了近红外技术在烟草行业的应用。2000年至今,“中国农业近红外分析技术及网络系统”、“农产品光谱仪器研制及技术开发”、“建立与完善我国部分农产品近红外光谱库”、“专用近红外光谱仪的研制与开发”、“近红外农产品品质分析仪及应用系统的产业化开发”、“农产品品质近红外检测技术研究”等项目课题通过科技部、农业部等的成果验收。其中联合研制开发的多款近红外农产品品质分析仪,已在上海棱光技术公司等单位进行批量生产、销售,并长期保存有全国小麦、玉米、水(旱)稻、大豆、烟草等建模标样。“中国农业大学近红外光谱分析通用定量定性软件系统(CAUNIRS)”在与“同仁堂集团科技公司”、“清华科技园”开展的“近红外技术在中药质量控制中的应用研究”、与“红塔烟草集团公司”、“云南中烟公司” 、“上海烟草集团公司”、“同仁堂集团科技公司”、“中粮集团公司”、“中国航天员科研训练中心”等开展横向合作应用项目中取得了显著的应用成果。第一届“陆婉珍近红外光谱科技奖”建议名单被推荐人 推荐单位 职称 从事专业 胡昌勤 中国食品药品检定研究院 研究员 药物分析   获  奖  人  情  况  简  介  胡昌勤,中国食品药品检定研究院抗生素室主任,1982年至今在中国药品生物制品检定所毒理室主要从事药物的遗传毒理学评价工作,荣获了国家科技进步二等奖2项、省部级科技进步奖10多项。  从2001年开始从事近红外(Near Infrared,NIR)光谱技术在制药领域的应用研究,承担了财政部直接拨款的“药品检测车”项目以及国家十一五科技支撑计划等多个项目的科研工作。作为“药品检测车”项目中车载NIR快速检测系统和化学检测系统的总技术负责人,胡昌勤研究员在国内外首次提出了建立不针对具体企业产品,以制剂活性成分为检测对象,能够在多台NIR光谱仪上使用的药品NIR通用性模型的概念,并指导解决了建立药品通用性模型、模型传递中的诸多具体困难,提出了车载NIR系统利用多模型串联提高检测专属性的设想 适用于应急检验的相似系数模型以及适用于实时追踪的一致性检验模型的建立方法 开展相关建模理论研究 指导编写了车载NIR药品快速鉴别系统中文软件,使上述设想在药品检测车中予以实现。  目前所建立的“NIR药品快速检测体系”已经初具规模,形成了可以分析片剂、胶囊剂、粉针剂等集常规检查、针对性抽验和应急检验等于一体,具有中国特色的NIR药品现场快速综合检测体系。该检测体系已经被装备于全国400多辆流动的药品检测车上,用于广大基层地区药品的现场快速筛查,以解决我国广大农村地区药品监督检验资源匮乏,监管覆盖面小的问题。近年来,又带领课题组进行了一系列应用近红外技术进行药品生产过程控制方法的研究。并与深圳华润九新药业有限公司等生产企业进行合作,针对其关键生产过程环节建立近红外在线质量控制方法,尝试建立基于原辅料特性与生产工艺参数关系的计算机辅助工艺评价/控制系统,以促进我国药品生产向“质量源于设计”的模式转变。为NIR技术在我国药品监管领域的推广和实施做出了突出贡献。 中国仪器仪表学会  2016年3月1日
  • 网络研讨会精彩回顾:在线近红外光谱仪器开发和工业应用最新进展
    2021年10月17-21日,第20届国际近红外光谱学术会议(ICNIRS2021)正式召开。作为会议的同期活动,10月20日,中国仪器仪表学会近红外光谱分会和仪器信息网联手举办 “在线近红外光谱仪器开发和工业应用最新进展”主题研讨会,以促进近红外光谱在工业在线领域的应用交流,进而促进近红外光谱技术应用的深入拓展。“在线近红外光谱仪器开发和工业应用最新进展”主题研讨会主持人是中石化石油化工科学研究院教授级高工褚小立。从事以近红外光谱为主要手段的过程分析成套技术的研发和推广工作。先后主持和参与了近20项基础研究、新产品研发和应用技术推广等科研项目,取得了多项具有创新性的研究成果。主持人:中石化石油化工科学研究院 教授级高工 褚小立报告专家:石油化工科学研究院 高级工程师 陈瀑报告题目:智能化炼厂在线分析技术(看回放)陈瀑先对智能化炼厂和过程分析技术进行了简单的介绍,重点介绍了在智能化炼厂应用广泛的在线近红外技术和在线核磁技术,并将二者在提供化学/谱图信息、工业现场在线分析方式、工业应用成熟度三个角度进行了详尽的比较。最后提出了要乘着“智能炼厂建设”的春风,在线分析技术蓬勃发展的期待。报告专家:海洋光学 资深技术&应用专家 卢坤俊报告题目:在线近红外光谱仪器开发和工业应用最新进展(看回放)卢坤俊分享了如何选择近红外段光谱仪,并介绍了海洋光学的近红外段光谱仪。随后,他讲解了近红外技术在测定汽油辛烷值、化工行业领域以及烟草行业的应用,还谈到了现在的热门领域——水果分选中近红外技术的常见问题。报告专家:天津中医药大学 副研究员/博士生导师 李文龙报告题目:从过程分析技术(PAT)到中药智能制造(TCMIM)李文龙认为智能制造的本质是基于数据的决策。他从中药制造的特点和现状讲解了目前中药制造存在的诸多问题和亟需开展的研究,又结合当前中药传统生产工艺的不足提出了他认为中药制造的发展方向。报告的后半部分主要围绕过程分析技术及其在中药生产领域的应用,以及中药智能制造的相关内容。
  • 第三届陆婉珍近红外光谱奖颁发
    p style=" text-align: justify "    strong 仪器信息网讯 /strong 2020年11月6日,全国第八届近红外光谱学术会议隆重开幕,会议首日1000余位网友报名参会,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,中国仪器仪表学会张彤秘书长致辞。 /p p style=" text-align: justify "   开幕式伊始,举行了第三届“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。 /p p style=" text-align: justify "   中国仪器仪表学会张建副秘书长宣布获奖结果,第三届陆婉珍近红外光谱贡献奖授予了韩东海教授,陆婉珍近红外光谱科技奖授予了臧恒昌研究员和邹小波博士,陆婉珍近红外光谱青年奖授予卞希慧博士、李敬岩博士、李文龙博士、肖雪博士。 /p p style=" text-align: justify "   span style=" color: rgb(255, 0, 0) "   strong 第三届陆婉珍近红外光谱贡献奖获得者:韩东海教授 /strong /span /p p style=" text-align: justify " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong /strong /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 250px height: 292px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/e92aab73-45d6-443b-9f19-11eb4bd0c5bb.jpg" title=" 韩东海1.jpg" alt=" 韩东海1.jpg" width=" 250" height=" 292" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 韩东海教授 /strong /p p style=" text-align: justify "   韩东海,中国农业大学教授,近红外光谱分会副理事长,曾兼职秘书长。自1995年开始从事以近红外技术为主的食品内部质量无损检测研究,在果蔬内部质量无损检测方面取得了多项创新性的研究成果,曾主持国家自然科学基金项目3 项,部级项目3项以及多项横向课题 副主持及参加国家级科研项目7项,培养近红外硕士和博士毕业生40余名。发表SCI和EI收录论文50多篇,主编、副主编和参与编写专业书籍5部。已授权的发明和实用新型专利共12项。曾获得2017年度国家技术发明奖 二等奖,2016年度高等学校科技进步奖一 等奖 ,2014年日本近红外学会“JCNIR Award”奖 ,《分析化学》2011年-2012年年度优秀论文奖等。 /p p style=" text-align: justify "   积极参与近红外光谱分会的组织成立工作。多次协助组织召开学术交流年会,技术培训会,并在大会上作报告、授课。参与学会组织的社会调研,走访基层一线,观摩生产现场,座谈近红外技术应用,畅通学会与企业的渠道。为积极推进国际交流,促进与日方近红外技术专家间的学术交流等方面做出了重要贡献。 /p p style=" text-align: justify "    strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 第三届“陆婉珍近红外光谱科技奖”获奖者:臧恒昌研究员、邹小波博士 /span /strong /p p style=" text-align: center " strong /strong /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 250px height: 348px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/18011cfc-d04e-44bc-9476-829ed4936caa.jpg" title=" 臧恒昌研究员1.jpg" alt=" 臧恒昌研究员1.jpg" width=" 250" height=" 348" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 臧恒昌研究员 /strong /p p style=" text-align: justify "   臧恒昌研究员,博士研究生导师,山东大学药品监管科学研究院副院长。臧恒昌研究员针对国家重大战略、重大工程、重大项目需求,深度挖掘近红外光谱分析技术的优势,针对药品生产过程分析与控制等关键性的技术难题潜心研究和攻关。 /p p style=" text-align: justify "   在推动我国中药现代化方面,作为项目首席专家主持了国家重点研发计划“中医药现代化研究”专项项目,作为课题负责人承担了“中药口服制剂先进制药与信息化技术融合示范研究”等重大新药创制专项,提出以疗效物质基础传递规律为研究对象的中药生产过程质量控制新策略、中药生产新模式,产生了显著的经济效益和社会效益。在推动我国药物制剂智能化方面,主持或参与了国家重大科学仪器设备开发专项和山东省重大科技创新项目,推动了传统药物制剂单元化生产模式向连续性、智能性生产模式的转变。 /p p style=" text-align: justify "   在近红外光谱技术的共性问题研究方面,提出了“物质基础正确、过程控制准确、体系设计科学”的研究框架。对近红外光谱分析技术的有效信息挖掘、建模新策略及其应用等提出了独到的见解。同时,臧恒昌研究员注重近红外光谱技术人才的培养,把知识学习和科学研究寓于人才培养过程之中,培养了一大批将近红外光谱发扬光大的优秀学生,为突破我国近红外光谱领域人才短缺的瓶颈制约做出了贡献。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 250px height: 327px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/cd4ccc56-daa2-4702-b499-07e1291bf8ec.jpg" title=" 邹小波1.jpg" alt=" 邹小波1.jpg" width=" 250" height=" 327" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 邹小波教授 /strong /p p style=" text-align: justify "   邹小波博士,江苏大学教授。他立足近红外光谱等无损检测技术创新,围绕食品智能化检测与加工开展研究,其博士论文《计算机视觉、电子鼻和近红外光谱的苹果品质检测研究》获全国百篇优秀博士论文奖。 /p p style=" text-align: justify "   毕业后在食品质量与安全可近红外光谱技术无损检测的理论创新、技术突破和装备开发方面,以简化模型、提高精度为目标,针对食品、农产品内部成分的复杂性和相干性,在特征变量筛选和非线性建模方面做出了创新性的工作。在Analytica Chimica Acta上发表的论文被引达660次。针对食品、农产品加工中间体一般为多组分的固态或半固态复杂有机体,同一成分在不同部位含量也不同。现有检测方法仅能反映采样点处的组分含量,不能反映组分分布的全貌的先天缺陷,发明了食品加工过程参量信息的多维分布成像检测新技术,授权中国发明专利46件,美国发明专利3件 出版专著6部(其中英文专著4部)。开发的农产品无损检测装备自动分选线,如软胶囊智能分选机、小型水果(冬枣、小西红柿、南丰蜜橘等)分级生产线和苹果品质手持式近红外光谱检测系统,创新性地将近红外光谱技术、物联网、云计算平台和传统食品加工机械相融合,开发出适合我国传统食品加工的新装备,提高其信息化和自动化水平,拥有自主知识产权。获国家技术发明二等奖2项、全国创新争先奖、教育部技术发明一等奖等省部级一等奖6项,推动了我国近红外光谱技术在食品农产品检测与加工领域的应用。 /p p style=" text-align: justify "    span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 第三届“陆婉珍近红外光谱青年奖”获奖者:卞希慧博士、李敬岩博士、李文龙博士、肖雪博士 /strong /span /p p style=" text-align: justify " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong /strong /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 250px height: 319px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/7879632b-f332-4be5-a575-a5f84a9fbadf.jpg" title=" 卞希慧博士.jpg" alt=" 卞希慧博士.jpg" width=" 250" height=" 319" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 卞希慧博士 /strong /p p style=" text-align: justify "   卞希慧博士,天津工业大学副教授,硕士生导师,荷兰奈梅亨大学访问学者。天津市“131”创新型人才培养工程,天津市优秀科技特派员。 /p p style=" text-align: justify "   2008年开始致力于化学计量学算法及其在医药、食品、环境、能源等领域的应用研究,包括定量及定性模型、变量选择、奇异样本检测及预处理方法。提出了subagging ELM、boosting ELM、VB-boosting PLS、EMD-HLFUPLS等多种新型建模方法 以固体制剂和液体制剂原料药、生产过程中间体和成品为载体,引入LASSO、HHT、ELM等方法,建立预测精度高、稳健性好的中药过程质量控制NIR模型 以掺伪植物油和调和植物油为研究对象,建立基于化学模式识别的食用油鉴别模型及基于多元校正的调和油定量模型 针对传统紫外可见光谱检测灵敏度低的问题,利用新型膜富集技术,选取合适的膜材料对重金属离子进行高效富集,对浓缩在膜上的组分不经洗脱直接进行紫外-可见漫反射检测。主持自然科学基金1项,省部级项目2项,横向课题1项,发表学术论文30余篇,其中SCI收录论文20余篇,授权发明专利8项。为国内外期刊审稿130余次,2017年被英国皇家学会评审为Analytical Methods优秀审稿人。参加国内外学术会议40余次,多次作口头报告。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 250px height: 376px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/9cd8b321-cf9e-4d2d-96d2-39556f40d2b2.jpg" title=" 李敬岩博士.jpg" alt=" 李敬岩博士.jpg" width=" 250" height=" 376" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 李敬岩博士 /strong /p p style=" text-align: justify "   李敬岩博士,高级工程师,2012年进入中国石化石油化工科学研究院分析研究室工作,任化学计量学方法开发工程师。 /p p style=" text-align: justify "   在以红外、近红外、拉曼光谱结合化学计量学方法快速分析原油及油品组成与关键物性方面进行了较深入的研究,同时积极参与以近红外光谱为主要手段的分析成套技术推广工作。主持和参与了近10项研究课题、新产品新方法研发和应用技术推广等科研项目,先后完成了“近红外原油快速评价技术二次开发与工业应用”、“基于web的原油快速评价系统的建立与应用”、“LTAG技术加氢单元原料与产物烃组成快速分析技术开发”等课题,取得了一定的研究成果,为近红外光谱技术在石油化工领域对原油、汽柴油快速分析方法的工业应用推广做出了贡献。期间于《Energy Fuels》、《分析化学》等国内外期刊发表学术论文18篇,以第一发明人授权发明专利12件。获得了2014年中国分析测试协会科学技术奖(CAIA)青年奖,2020年CAIA二等奖。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 250px height: 321px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/8f338072-bc0a-47f5-9c60-d9da4f4caa8d.jpg" title=" 李文龙博士.jpg" alt=" 李文龙博士.jpg" width=" 250" height=" 321" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 李文龙博士 /strong /p p style=" text-align: justify "   李文龙博士,天津中医药大学副研究员,博士生导师。中国仪器仪表学会药物质量分析与过程控制分会理事 中国颗粒学会青年理事、生物颗粒专委会委员 中国中药协会中药智能制造专业委员会专家委员 中华中医药学会炮制分会委员、中药制药工程分会委员兼副秘书长 吴阶平医学基金会医药学部委员等。担任国内外40余种期刊编委、青年编委、审稿专家。 /p p style=" text-align: justify "   主要从事中药质量控制和中药制药过程分析技术研究。主要研究方向:中药材的快速分析和全面质量控制、中药生产工艺过程的在线监测、中药生产工艺的一致性评价、以及中药产品的快速无损分析等。主持包括国家中医药管理局中医药标准化项目、重大新药创制国家科技重大专项、中国博士后特别资助、浙江省自然科学基金在内的科研项目12项,对阿胶、苦参、白土苓、黄芪、党参、三七、青风藤等药材及相关制剂开展研究,以第一作者或通讯作者身份发表学术论文60余篇,其中SCI收录20余篇。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 250px height: 327px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/8847f20c-449c-409b-86f4-d7e84f85a4b7.jpg" title=" 肖雪博士.jpg" alt=" 肖雪博士.jpg" width=" 250" height=" 327" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 肖雪博士 /strong /p p style=" text-align: justify "   肖雪博士,广东药科大学副研究员。长期从事以近红外光谱技术为核心技术的药物分析研究和工程应用。主持横纵向项目20余项,发表学术论文90余篇 授权专利6项 参编书刊4部 荣获广东省科技进步一等奖等奖励3项 获2020年仁心雕龙学术论坛征文活动第一名 2016年度“珠江科技新星”、第一批中医药青年求真学者(2020年),2019年入选中国青年化学家元素周期表,代言铬(Cr)元素。 /p p style=" text-align: justify "   开发了基于近红外光谱技术的快检方法,应用于药物原料/原药材、辅料、中间体、成品的快速质量评价。参与构建生产过程在线近红外质量监控系统,在清开灵系列制剂、参麦注射液、安神补脑液、结合雌激素等品种的多个生产工艺阶段实施了在线(快速)质量控制的实际研究及应用。参与搭建近红外在线中试研究平台,在中药提取、柱层析、浓缩、喷干等工艺阶段,搭建了基于NIR技术和自动化控制的中试生产过程控制系统,并在参芎葡萄糖注射液、王老吉等品种的多个工艺阶段实现了应用,为其工业化应用提供了良好的研究基础。 /p p style=" text-align: justify "   全国第八届近红外光谱大会正在进行,报名请点击: a href=" https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/NIR2020/" _src=" https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/NIR2020/" https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/NIR2020/ /a /p p style=" text-align: center" a href=" https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/NIR2020/" target=" _blank" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 141px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/0e0f849f-2fc4-45b6-b7f6-fdc6c76c7d6b.jpg" title=" w1920h420nir8th.jpg" alt=" w1920h420nir8th.jpg" width=" 600" height=" 141" border=" 0" vspace=" 0" / /a /p p br/ /p
  • 【我与近红外的故事】杨季冬:初识近红外 神奇峰叠嶂
    p   strong  1、初识神奇 /strong /p p   在读博时的主攻方向聚焦在分子光谱分析同时测定多组分的研究工作上,主要手段是荧光(FL)与共振瑞利散射光谱(RRS)分析技术。我曾做了很多同系物、相似物、同分异构体的同时测定的工作,以及后来专攻手性对映体不经分离而同时测定的研究。读博时我师从刘绍璞先生,研习RRS分析方法。这项有意思的工作非常满足我的好奇心,因为在日常生活中我们所看到的灿烂朝阳、绚丽晚霞、蓝天白云、湛蓝大海等等都可以用瑞利散射(RS)去分析解释。可是在荧光分析仪上,共振瑞利散射(RRS)一直是令人讨厌的杂散光,直到上世纪九十年代初,美国人Pasternack才把它用作为定量分析手段,随后刘绍璞先生又发展了二级散射(SOS)和倍频散射(FDS)等共振非线性散射(RNLS)分析技术,把RRS分析方法的研究推向了极致。为此我对分子光谱分析的研究保持了极大的兴趣,并激发集聚起我潜在的巨大能量。而在把RRS用于多组分同时测定的长期研究工作中,我一直很困惑的是RRS的灵敏度虽很高,但并不很快捷,且利用单一的RRS分析技术乏陈特异性和选择性。 /p p   当我在查阅参考文献拓展其他分子光谱分析同时测定的工作之时,偶看到近红外光谱分析的参考文献,其中也有袁洪福、韩东海、梁逸曾、邵学广、吴海龙等老师的大作,更有国内近红外光谱研究的大师、令人钦佩的陆婉珍院士和严衍禄教授的经典著作。神奇的近红外光谱使我眼前一亮,它本身就是一种多种组分同时测定的快检方法。于是我订购了大量的近红外光谱分析的书籍,开始了废寢忘食的恶补近红外光谱基础知识。机缘巧合我就这样结识了近红外工作且深陷不能自拔。 /p p   近红外光谱是神奇的,有人说近红外光谱就好似一锅粥,在我看来,它好似婉约飘逸的彩虹,风姿绰约述陈着它本身的曼妙和神奇。形同诗人观瀑布,疑是银河落九天。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/f833d39d-e4ad-4f79-9b54-585a0719b2a6.jpg" title=" 图谱. 自建中成药多组分体系的近红外光谱图数据库.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图谱. 自建中成药多组分体系的近红外光谱图数据库 /strong /p p   因为在近红外波段内若干X-H键的倍频与合频的共舞构成近红外光谱尤如远处的崇山峻岭,神奇峰叠嶂,美仑美奂。近红外光谱分析非同于常规的特征分析方法我们虽然找不到一个特征峰来入手作分析,也难怪这是人类最早发现的一段可见光外的光波段(1800年),却一直莫可奈何,无助于分析。现在有了化学计量学帮忙把近红外光谱的美与数学建模的妙,有机关联起来,于是演变成了一个让人无限推测暇想近乎完美的二次分析。 /p p   正因为它是大量样本的多指标统计建模,从大数据中抽取有效信息,所以它不需要再作选择性实验,直接可得出定性定量的结果 正因为它是大量校正集样本的近红外光谱与经典方法测量的标准值相关联建模,所以它的分析精度直接依赖于经典方法,所以它不需要再作针对性的偏差分析 也正因为它是大量样本的多组分的可区分指标的统计建模,可以从相互重叠的信息中提取差异信息,所以它能够按模型进行混合物中多组分定性定量分析,也可以进行区分真伪或优劣的聚类分析鉴定。 /p p   近红外光谱分析有独特的分析过程,由于是大量样本的统计建模后,须经内部校正和外部检测,得到精干的数学模型,能够做出快速、简便、准确、无损、清洁的分析,同时由于它的精干建模可搭载光纤的轻便,最适宜承载互联网加进行远程在线分析。 /p p   正是近红外的这些不含糊的优势吸引了我,或许可以开辟一条多组分同时测定的便捷之路,于是我安排研究生和我一起着手近红外光谱分析的研究工作。后来我就开始招收近红外光谱分析方向的研究生,开始了饶有兴趣的新知识的学习研发和拓展,每一个假期带领我的研究生参加近红外光谱培训,于是我的团队开启了在近红外领域里的长途跋涉。终于在2008年我带领学生参加了全国近红外光谱第二届年会,学生杨琼带着我们的第一篇论文《近红外光谱法同时测定废水中的化学需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)》与会交流,获得了梁逸曾等老师的好评,得到优秀墙报奖鼓励,并得到了陆婉珍院士的赞赏。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/c239b545-2968-4877-ab1b-3c5a3e0c938e.jpg" title=" 10.jpg" / /p p   这以后我们每届都参加国内的近红外光谱大会,也出席了在泰国、南非、法国和韩国等国际近红外光谱大会,在学术届广泛交流我们的研究成果。 /p p    strong 2、拓展关联 /strong /p p   记得师从刘绍璞老师读博前,曾有同门师姐报道过两篇近红外光谱的研究论文,经查阅文献那实际是在近红外波段内的分光光度法测定白酒的纯度以及物理参数,尚未涉及近红外建模解决问题的实质进展的方法。而我所关注的是用近红外光谱建模的方法建立多组分体系同时快速检测的方法,在我看来这是近红外光谱分析技术应用的特点,建模分析解决问题也是近红外光谱分析过程的特色和优势,也是我的兴趣所在。当然在短波长的近红外光谱中也是能找到分析特征峰的,这说明在短波近红外波段内是可以发展分光光度法分析,近年来报道近红外成像分析如雨后春笋、朝霞璀璨,也说明近红外光谱分析方法尚有广阔的拓展空间。 /p p   我们也注意到同样是散射分析方法,拉曼光谱(RS)与红外光谱(IR)有内在关联,RS与IR存在互补关系 而共振瑞利散射(RRS)与荧光(FL)确有内在关联,与荧光相互作用,存在能量转移和补偿。而在生物大分子参与作用的体系中,多有本源荧光,则多发生在近红外波段内,尤其是上转换荧光神奇地在红外、近红外、可见与紫外多个波段内的受激与发光的特异转换,这似乎在荧光或散射与近红外之间有一定的内涵关系,值得我们去探索,这样或许会更好地利用近红外光谱的分析作用和功能。 /p p   目前,在我们的工作中,荧光散射与近红外的做法上是迥然不同的,但在我看来,它们彼此是内涵相通的。受神奇峰叠嶂的近红外光谱分析技术的鼓舞,我一直在寻求两者之间融合。为此这使我愿意乐此不疲的探窥其中的奥秘和精华。于是我将每一届研究生都分为两组两个方向,而在多组分体系的同时测定的方法推进演变中,致力寻求高灵敏度与特效选择性的结合,或许在近红外波段内建塑荧光、散射方法的运用是一个不错的选择 同样在生物大分子参与作用的体系中,多有近红外波段内的本源荧光,或许我们在这特定的波段范围内找到特效的区分方式,来仿生解决同时测定中较难的手性识别问题。因而我在申报第三项自然科学基金资助上表述了“探索在近红外波段内利用荧光、散射方法仿生检测生命体中的手性环境”的设想。事实上这几年要感谢国家自然科学基金委连续资助我们在这方面的探索工作。 /p p   strong  3、明确方向 /strong /p p   实际上我们于2004年在长江师范学院建立起近红外光谱分析实验室,在市地两级政府和中央与地方共建项目资助下已逐步培育建设市级重点实验室。一直致力于近红外光谱、荧光、散射和化学发光等分子光谱分析,以及化学计量学方面的研究工作。经过多年的努力攀登,并与太极集团和涪陵乌江榨菜集团合作,形成高校与企业结合的产学研一条龙研究体系,组建一支研究服务地方充满活力的可持续发展的研究团队,这得到重庆市科委、市教委的大力支持,在2010年获批重庆市高校创新团队。团队在近红外光谱检测技术发展及应用的长期探索中,结合三峡库区和乌江流域资源丰富的地方特点,形成以下三个具有地域特色的研究方向: /p p   (1)以近红外光谱分析技术同时测定水环境中的多种监控指标 /p p   利用近红外光谱技术具备多组分多指标同时检测、测定速度快、测试重现性好等优点开发水环境中多种监控指标的同时测定的研究。我们试验以近红外光谱分析技术结合多种分析手段开发了垃圾处理声渗滤液中多种组分如金属离子和有机多苯酚、酸类的快速监测。尤以近红外光谱分析技术建立同时测定垃圾渗滤液中的COD和BOD指标,经《理化检验.化学分册》、《JWARP》报道后得到国内外广泛的转录引用。这项工作在2010年得到重庆市政府科技进步三等奖的表彰。 /p p   (2)以近红外光谱分析技术同时测定中成药中的多种活性成分 /p p   在重庆市科委攻关项目的资助下,利用近红外光谱分析技术对各种天然药用植物进行品质和产地鉴定,以及对中成药的活性成分发展了快速检测。根据近红外光谱分析技术的特点,建立天然药用植物和中成药的多种活性成分与近红外光谱数据之间的数学关联模型,从而建立起其中多种组分的定性鉴别和定量测定的新方法。至今为止,我们已经建立了近红外光谱快速分析检测藿香正气液、黄芪精口服液、通天口服液等九种中成药口服液以及药丸、片剂的活性成分,对本地区盛产的黄莲、虎杖等二十多种地方天然药用植物进行品质和产地鉴定,同时开发集成了天然药用植物的近红外光谱谱图数据库。为进一步实现中药现代化的质量监控研究奠定了基础,并对中药化学动力学和药理学的研究提供科学依据。 /p p   (3)以近红外光谱分析技术同时测定榨菜品质的多种成分 /p p   创新团队协同太极集团、涪陵榨菜集团,利用近红外光谱分析技术对地方农副产品如涪陵榨菜和山地烤烟品质进行分析测定,通过实验采集榨菜和烤烟品质指标的近红外光谱图数据,建立榨菜品质指标与近红外光谱数据之间的关联模型,建立对榨菜中多种指标的定性鉴别和定量测定的新方法,并开发近红外光谱分析测定榨菜品质的简便快速、在线及无损检测的实用技术。对享有中国榨菜之乡涪陵的榨菜做了深入的研究,利用近红外光谱技术评价涪陵榨菜品质、同时测定了涪陵榨菜中果胶和总糖的含量、快速鉴别涪陵榨菜品牌的研究。 /p p    strong 4、工作成就 /strong /p p   自团队被批准为重庆市高校创新团队以来,以《近红外光谱分析检测技术及其应用研究》的平台建设工作取得较大成果。主持完成了重庆市科委攻关项目《快速无损在线检测中成药活性成分的研究》(CSTC, 2010AC5170)和重庆市教委攻关项目《近红外光谱快速在线检测榨菜品质的研究》(KJ101303),以及在研其它省部级项目和地方合作项目十余项。近年来在国内外发表近红外领域专业论文三十余篇,曾在泰国(2009年14届国际近红外学会)和南非(2011年15届国际近红外光谱学会)两次国际学术会上交流论文。 /p p   令人欣慰的是,我们在融合荧光、散射与近红外光谱分析技术推进多组分体系同时测定的研究中取得长足的进展,受近红外光谱“神奇峰叠嶂”的启发,我们自主研发了“同原射线计量分析法”,并申报发明专利《谱峰完全重叠的双组分混合物同时测定的光谱分析方法》,解决了教科书中谱峰完全重叠的双组分混合物不能同时测定的岐见,也使我们在“不经分离而同时测定手性对映体”的研究有重大突破。之后我们又相继申报了《近红外光谱法同时测定废水中的COD和BOD指标》、《近红外光谱法测定农副食品中的无机盐》、《一种增氧缓释肥的制备和应用》、《一种利用污水处理产生的淤泥生产肥料的方法》等十一项发明专利,现已获授权八项 自2009年以来曾三次获重庆市、区两级政府科技进步奖项 培养近红外方向的硕士生6名,博士生2名,这些学生毕业后都继续从事近红外研究工作。与此同时,与国内外同行广泛交流,2009年在泰国参与14届国际近红外光谱学会,2013年赴法国、2015年赴韩国参与两次国际学术会,并交流论文 国内每两年一届的近红外光谱学会都有大会交流文章,所带研究生的报展均获优秀奖。与此同时,创新团队也在发展壮大,近年来晋升高级职称多人。使团队切实形成了充满活力而具备可持续发展的研究队伍。 /p p   strong  5、研究展望 /strong /p p   目前,创新团队将继续发展对三峡库区生态的各种环境指标、区域天然植物的药用成分和地方农副产品质地检测的研究工作,并致力于更深入的与太极集团、涪陵乌江榨菜集团合作,力争尽快把近红外在线检测推广应用到制药和农副产品加工的生产线上。同时拓展近红外光谱的研究工作:①加强基础研究,攻克近红外光谱分析理论上的局限。如近红外光谱与分子结构的关联,近红外光谱与其它光谱的联系,近红外光谱技术与其它分析技术的联用。这些研究工作的突破都有可能推进近红外光谱分析技术更加完美和更为广泛的应用。②加强应用推广,促进近红外光谱分析的实际应用。结合我们已在环境监测分析、中成药活性成分分析和榨菜品质分析上做了大量的前期研究工作。我们期待把近红外光谱分析的实用技术真正推广到实际生产线上,要解决建立一些实际分析模式,利用近红外光谱分析的优势,切实解决实际应用上的难题。③加强自主创新,开发和改进近红外光谱分析的硬软件。要加快推广近红外光谱分析应用,要发展普适的近红外光谱仪器和便携式分析仪器,以及对某些专门特殊的仪器的改进 建立适宜筛选各种算法的建模软件,建立普适的分析模型 研究改进适应各种分析对象的光谱采集手段。④近红外用于生命和生物科学的选择性分析,这是我的第三个自然科学基金的出发点。为探索生命体系中自然的手性匹配、手性降解和手性转化的选择性行为,及其自发的手性拆分和自聚集的手性复制的自然规律,以启迪人们对生命体系天然手性识别的新思维,这将破解手性均一化机制对生命进化的重要作用。为此本项目利用近红外波段内的吸收、荧光和散射光谱分析及其成像技术对生命体中的手性环境进行测量及其相关检测研究,建立近红外光谱检测生物大分子手性及其手性识别的新方法。前期研究已表明,近红外光谱分析技术适宜生物活性分析,结合多种光谱分析拓展技术手段的优势,可作为探究生命体中手性环境的特效工具,检测生命体中的手性环境及其机制效能,或将有利于人类进一步窥见生命的奥秘,揭示手性起源,也有助于开启手性分析应用的广阔前景。 /p p   回顾与展望,结识近红外,人生平添翼。驾驭新技术,学研任翱翔。感谢近红外领域里的前辈和同仁,有你们结伴同行真好! /p p style=" text-align: right "   杨季冬 重庆三峡学院环境与化学工程学院 /p p style=" text-align: right " 二〇一七年三月三日 于重庆三峡学院 芳香居 成稿 /p p br/ /p
  • 案例分享:近红外光谱给工业用户带来的利益和挑战——记瑞士万通近红外产品在工业领域的推广历程
    p    span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 瑞士万通公司创建于1943年,由工程师Bertold Suhner先生亲手创建,迄今以有76年的光辉历史。说起瑞士万通公司,在众多化学家和客户心中他的代表产品是自动电位滴定仪,离子色谱仪,卡尔费休水分仪以及电化学工作站。然而从2013年,瑞士万通公司开始大力发展光谱分析技术,现在已经拥有Metrohm NIRSystems,Metrohm Raman两条光谱产品线,在分子光谱分析领域不断拓展我们的疆界。最终目的是为客户提供更好的产品和服务。 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "   说起近红外,必须要从“近红外之父”Dr. Karl H Norris 讲起,是Norris先生最早将近红外用于农产品的检测工作,第一台商用的近红外光谱仪产品NIRSystems 6500的软件就是由他亲自编写的,而该系列产品就是今日瑞士万通近红外产品线的前身。专注于农产品化学分析领域的丹麦FOSS公司在上世纪90年代收购了NIRSystems,并在其相关的谷物、饲料和粮油分析领域推广近红外解决方案大获成功。专注于工业分析领域的瑞士万通公司在2013年与FOSS公司达成战略合作协议,收购了NIRSystems产品线位于美国的在线仪器工厂,以Metrohm NIRSystems品牌在制药、营养保健品、化工、石化、日化、造纸、纺织、环境、工业发酵、棕榈油压榨以及相关的科研机构和大学推广近红外产品。 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "   笔者从2014年9月入职瑞士万通光谱产品线,亲眼见证了近红外产品线的起步和发展历程,并感受到公司全心全意为客户服务的精神。下面从瑞士万通近红外众多客户中举几个例子,来谈谈近红外为众多用户带来的利益以及工作中面临的挑战。 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "   strong span style=" font-family: 宋体, SimSun color: rgb(255, 0, 0) "  案例1 /span /strong /span /p p   位于山东境内的某大型化工集团是我国最大的聚氨酯产品研发和生产企业,位列全球化工企业前50强。该集团公司从部门领导到基层员工对于新技术和知识的学习都非常积极,2014年瑞士万通刚刚开始推出近红外产品时就采购了第一台NIRS XDS RLA型近红外液体分析仪,我公司也派出专业的技术人员对该部门员工进行了培训和建模支持工作,协助其建立了羟值的分析模型,用于其产品品质的快速监测。由于瑞士万通公司的高标准服务,以及近红外技术的良好表现,该集团公司陆续在其浙江、广东等地的分公司和各事业部配备了我们的近红外产品。2016年12月瑞士万通被评为最具潜力供应商。截至今年该集团在国内的分公司已经有12台XDS系列的近红外光谱仪投入使用。特别是在2018年收购匈牙利最大的MDI供应商BC公司后直接为其实验室配备了同一型号的近红外仪器。 /p p span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong   案例2 /strong /span /p p   同样的行业,浙江省另一个聚氨酯龙头企业集团,于多年前就采购了傅立叶变换近红外光谱仪,但是由于仪器性能的限制和供应商技术支持不到位,客户仅能做简单的羟值检测,他们自己建立的酸值模型一直不稳定,无法用于实际样品的分析,让客户头痛不已。在了解到客户的需求后,我们推荐了NIRS XDS RLA型近红外液体分析仪,并协助客户在我们的近红外光谱仪上开发了酸值的模型,客户惊喜的发现使用瑞士万通的近红外光谱仪,其产品的酸值最低点在0.08 mg· KOH/g时能仍够准确的预测。从此客户将其酸酯、羟值和水分等指标的模型完全转移到这台近红外光谱仪上使用,大大提高了其实验室的分析效率,并在一年后安装了四通道的Metrohm NIRS XDS Process在线近红外光谱仪。通过将光纤探头插入反应釜中,实时监控反应过程,了解反应釜内羟值和酸值的连续变化,及时判断反应过程的终点。现在这套在线系统已经稳定运行了两年。客户自己算过一笔账,他们生产都是按釜进行。在没有安装近红外仪器时,一釜料投入后需要在反应期间取至少10次样品进行离线化验,主要的检测指标是酸值和羟值,两项化验检测成本合计约为50元,那么一釜化验费用就需要500元。客户一天生产量最少为5釜,也就是说一天的化验成本就是2500元。化验室一共有10个员工,每天分两班工作,人工费用摊到每天就需要1700元左右,合计实验室一天的成本为4200元。由于公司产量的不断提升,实验室的工作量还在增加,工厂原计划再增加两个员工。但是在购置了近红外分析仪后情况发生了变化。首先实验室的分析效率提高了,由于近红外检测速度很快,平常两个指标一个小时的工作量缩短到1分钟。在现有产量的情况下每班次的检测人员数量由5人可以减少到3人,人工成本得到了降低。同时样品的分析成本由50元变为了几角钱(光谱仪的耗材仅有光源一项,瑞士万通的近红外光谱不需要使用激光器和分子筛)因此使用近红外后分析成本基本可以忽略,经客户测算,投资一台瑞士万通近红外设备,三个月就收回了成本。这里还没有考虑使用近红外后客户试剂、实验室废物处理大量减少,这也是一笔可观的收益。 /p p span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong   案例3 /strong /span /p p   由台湾某化工集团在江苏投资建设的聚乙烯醇工厂成立于2002年。其主要产品PVA的制取方法是把聚醋酸乙烯溶于甲醇溶液,用少量烧碱(NaOH)作为接触剂通过醇解反应制成。在醇解过程中,聚醋酸乙烯中醋酸根(-OOCCH3)被羟基(OH)取代的程度称为醇解度。PVA按大分子中的醋酸基被羟基取代的程度不同可以分为完全醇解级和部分醇解级两大类。使用传统的滴定方法分析醇解度需要测定挥发分、醋酸钠以及残存醋酸根的质量分数,从而间接求出醇解度。一系列指标测完至少需要一个小时以上的时间,根本无法满足公司大批量样品检测和质量控制的需要。而且羟基的取代程度在近红外谱区有极好的响应,因此用近红外来代替滴定方法,是一个极佳的选择。该公司质检部门有一台从台湾调来的XDS旧仪器,已经在公司服役了10年。随着产能的增加公司又为该部门配备一台新的仪器。于是我们有幸看到了新旧两台NIRSystems近红外光谱仪同台使用的画面(见图1)。客户仅仅将模型从旧的电脑上拷贝过来,并简单了做了一下模型转移和校验,新的仪器立刻投入了使用。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 338px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/37ec3871-9064-4180-b3aa-588d808fd190.jpg" title=" 图1.jpg" alt=" 图1.jpg" width=" 450" height=" 338" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图1 /strong /p p   笔者从2008年开始做近红外方面的相关工作,走访过上百家近红外企业用户,这些企业都有一个共同点,就是对新技术、新方法的使用和开发非常的感兴趣,愿意投入资金、人员和精力用好近红外。目前,就近红外的使用水平来看最好的还是饲料行业,这个行业中很多企业已经形成了大规模近红外组网,集中管理数据,远程联控的先进管理方式,将化验、建模、模型校验等有难度的工作交给经验丰富的技术人员来做,形成了良好的管理模式。而化工行业还处在单机作战,分厂各自为政的运行模式,公司集团内部各部门的近红外仪器无法联网使用,数据也无法共享。而且个别近红外厂家为了销售业绩以低价冲标,客户仪器安装后就不再过问客户的使用情况,导致客户购买近红外很长时间无法投入使用,以至于客户对红外技术产生了负面印象,影响了该技术在公司的推广。 /p p   在近红外技术推广过程中最大挑战并不是销售的竞争和客户对近红外技术的接受度,而是能不能坚持为客户提供实实在在的提供售后服务工作。由于近红外仪器大多数是用在实验室和生产车间,对于使用人员的稳定和素质都有一定的要求。客户使用近红外的初期,在建模经验、模型更新与评估上没有丰富的经验,需要厂家陪伴客户走好第一段路,这是大多仪器厂家难以做到的。 /p p   为了消除客户对近红外的陌生感,瑞士万通开发了大量的初始模型,可以让客户在DEMO阶段就感受到近红外的效率。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 301px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/0e06e928-8f8d-4ed4-8a0e-d5cead367e61.jpg" title=" 微信图片_20190926152823.png" alt=" 微信图片_20190926152823.png" width=" 600" height=" 301" border=" 0" vspace=" 0" / /p p   瑞士万通中国有限公司在全国有5个办事处,分别位于北京、上海、成都、广州和香港,另有10多个二级办事处,全都配备了技术支持人员为客户提供24小时的响应服务,因此我们有信心满足用户的技术支持需要。同时,近红外仪器的配套软件也在不断的更新迭代中,瑞士万通公司提供的Vision Air软件具有中文版和模块化的操作界面,可以清晰方便的让用户选择产品并分析(见图2)。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 253px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/25fd77a1-90a4-42de-865e-8dbd5b260454.jpg" title=" 图2.jpg" alt=" 图2.jpg" width=" 450" height=" 253" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图2 /strong /p p   对于有多台仪器需要集中管理的客户,Vision Air sever版软件支持多台仪器组网,远程管理控制和模型分发功能(示意图见图3)。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 205px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/38483cdd-bf13-4b8f-a463-6fe3946ed64f.jpg" title=" 图3.jpg" alt=" 图3.jpg" width=" 450" height=" 205" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图3 /strong /p p   随着中国经济转型升级,工业领域对分析技术的环保、高效等方面的要求越来越高,近红外和拉曼此类无损、绿色的光谱分析技术必定会成为客户的优选方案。而瑞士万通公司也将以瑞士一贯的严谨、专业和优质服务为广大中国客户提供可靠的仪器和技术保证。我们也热忱的欢迎国内企业和科研机构与我们合作开发近红外标准和分析解决方案,为近红外技术在中国的推广做出一份贡献。 /p p style=" text-align: right "    strong span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " (王睿 瑞士万通中国有限公司光谱产品经理) /span /strong /p p br/ /p
  • 【近红外故事】张学博:我与近红外的感情至深至真
    p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201711/insimg/2015a8b3-9dd0-4d1f-8b78-023eafed803c.jpg" title=" 张学博1_副本.jpg" / /p p   至今我还清晰地记得,2005年7月,我的导师胡昌勤教授跟我说,让我做近红外光谱用于药物分析方面的研究方向,并去仪器公司参加培训。这是我第一次正式接触近红外,而刚一接触,我就认为近红外这个方向挺适合我的,里面包括了化学、物理、数学还有信息化的一些东西,内容很丰富,引起了我的极大兴趣。此后的四年,在胡老师的指导下,我进行了一定的药物分析标准方法的训练,并做了大量的光谱扫描、数据分析和建模工作。当时正值国家药品快速检测车项目的全国配备工作启动,我有幸参与了许多工作,主要包括近红外建模、模型加密、仪器验收、技术培训等工作。借着这个项目,我接触到了各地的快检专家,也跑遍了大半个中国,当时许多同学都对我颇为羡慕。后来我又数十次向国外来访客人介绍和演示药品快检车和近红外,引起了外国官员和国际友人的关注和兴趣。 /p p   在硕博课题研究中,我重点研究了近红外光谱用于药品的定性鉴别和定量分析。除了胡昌勤老师的悉心指导和冯艳春师姐的无私帮助,我也做了一些创新性工作。当时近红外用于药品分析,往往是一个品种一个模型,有一天我突发奇想,把不同品种的水分建模光谱放在一起,建立了可以用于7个头孢类品种的水分含量测定通用模型,效果不亚于对单个品种建立的水分模型,后来据此发表了一篇SCI。在我的博士论文中,有一部分内容就是做的这方面的工作。博士论文答辩时,还有幸请到了严衍禄教授和袁洪福教授做我的答辩专家,当日正好是严老师的生日,我提前给他预定了一个抹茶蛋糕,严老师非常高兴。毕业之后,我留在了中国食品药品检定研究院(简称“中检院”)工作,从事药品快检技术的研究与应用,其中重点包括了近红外。 /p p   这些年来,除了辛苦和充实,近红外带给我更多的是一份热情,可以说脑子里天天想的都是近红外。比如,当时近红外用于药品快速鉴别的模型除了定性鉴别模型之外,主要是一致性检验模型和相关系数模型,这两种建模技术各有优缺点,都有一些不尽人意的地方。经过对这两种模型预测失败的众多案例进行逐一分析,我想了一种新的算法,叫做“峰谷相关系数法”,通过抓住光谱中峰和谷的特征,来实现对药品光谱的快速准确鉴别,小规模验证结果表明这种新算法比一致性检验模型和相关系数模型都要准确、稳定。再如,2006年给各地配备快检车时,需要对模型加密,把400多个近红外模型从100多个文件夹里面调入光谱操作软件,然后加密,费时费力。那时候我天天琢磨如何简化这个过程。后来我想出了一个办法,将所有模型放到一个文件夹里面,然后做了一个基于Dos命令的批处理程序,将批量加密后的模型分别复制到不同的文件夹里面,实现了相同的效果,把加密时间从40分钟降低为4分钟,大大提高了工作效率,而且不会出现人为错误。 /p p   为了做好近红外工作,我还自学了信息化和机械设计。2010年,我想把全国各地400多辆药品快检车的工作模式由单机版变为网络版,从而实现及时的近红外系统升级、计算机自动建模、各地运行情况实时掌握及在线支持等。为此,我跟Oracle、IBM等一些大公司的相关部门经理沟通平台设计问题,但是仍然感觉不太清晰。为此,我报名去清华大学利用周末时间学了近一年的Web应用开发培训班,通过系统学习,我对信息化项目有了较为深刻的理解,并试着设计了“国家药品快检数据库网络平台”。后来,该平台经过多次论证,于2013年启动委托开发,并于2015年基本结束,目前正在推广。也正是由于那一年工作和学习太辛苦,身体免疫力下降,我被诱导了过敏性鼻炎,至今仍是折磨我的主要疾病。此外,我自学了Solidworks和ProE机械设计软件,设计了一套光谱测样附件,用于胶囊、小药片、粉末及颗粒、液体、膏剂等,可以使不同人员测定的光谱几乎完全相同,从而实现了不同人员测定光谱的标准化。 /p p   这十几年来,我们对近红外的研究应用从最初的我们组织建模、各地学习使用,到各地学习建模、全国交流使用,再到现在的计算机自动建模、各地傻瓜式操作,可以说是经历了不同的发展阶段。在这个过程中,我们倾注了很多心血来研讨,并做了许多创新性的工作。近红外以其简单、便捷、无损的特点,在多种药品快检方法中格外引人关注,其使用率也比较高。由于药品的制剂工艺比较稳定,近红外也确实比较适合对药品的快速定性鉴别和定量分析。总体来讲,在中检院金少鸿老师、胡昌勤老师等的带领下,我们对近红外用于药品快检开展了深入的研究并推广应用,工作做的很扎实。 /p p   自2009年以来,我们组织了三届国际药品快速检测技术论坛,其中近红外无疑是一颗闪耀之星。此外,我们还举办了数十次的快检研讨和培训会议,包括多次500人的大型会议,其中近红外属于重点内容。我们本着“全国药检是一家”的精神,所做的药品快检项目之大、应用之广,让老外们连连赞叹。记得2011年美国FDA派技术专家来我们实验室现场交流时问我:“你们怎么能在这么短时间里做这么多模型、涉及这么多品种?”我说:“我们在全国有一支‘军队’,来共同研究和应用近红外方法”。中国人的人多力量大和组织管理优势,让药品快检技术,尤其是近红外光谱技术得到了快速发展。 /p p   回首与近红外走在一起的旅程,它带给我的不仅是事业上的成绩,也是一份人生的财富。在这些年与近红外的日子里,我在近红外用于药品快速分析方面学习了大量知识,做了大量工作,除了食药监系统内各位老师和领导的指导和帮助,还有很多收获是来自食药系统外的近红外前辈和牛人们的无私分享,他们做出的成就和贡献,常常让我兴奋不已。在人生关键的二十多岁,近红外陪伴着我成长,对我来讲是一件很幸福的事情,可以说我与近红外的感情至深至真。 /p p   我认为,做过近红外研究的人都是聪明的人,即使原本不聪明的人也会变得聪明。因为近红外是一种跨界的基础和应用学科,通过深入研究近红外的技术方法,对于理解其他的科学都非常有帮助。不论是现在新潮的大数据、人工智能,还是可穿戴设备及各种二级检测方法,甚至是股票研究,都可以用得上近红外的思想。同时,做近红外研究的人也是幸福的人。在各位近红外领头人的带领下,近红外事业红红火火,近红外大家庭也越来越兴旺。在这个大家庭里,无论是大虾还是菜鸟,都能够得到来自“组织”的热情关怀和无私帮助,都能深切地感受到近红外大家庭的温暖和幸福。近红外就是有这样一种魔力,能够让大家聚在一起,可以毫无保留的畅谈技术、展望未来。 /p p   虽然这两年我的工作越来越多,近红外在工作中的比重也小了一些,但是它在我心里一直占据着重要的地位。现在有了褚博建立的微信群,我也时常关注着近红外一点一滴的发展和同仁们的动态。我相信,近红外的明天将会更加辉煌灿烂,我也希望以后能有机会再专心研究近红外,继续感受它的无限魅力。 /p p style=" text-align: right "   作者:中国食品药品检定研究院张学博 /p
  • 基于近红外原理测定食味值,大米食味计不断更新迭代
    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/
  • 日立发布紫外可见近红外分光光度计UH5700新品
    从1962年推出首台商品化紫外分光光度计以来,日立凭借全球先进的光栅技术和持续创新能力,不断推出各种类型紫外分光光度计,满足用户的科研和检测需求。这次推出的台式紫外可见近红外分光光度计UH5700,融合了日立精密的光栅技术,使用了新研发的蚀刻衍射光栅,既可测定液体样品的吸收光谱,也可测定固体样品的反射和透过光谱,另外丰富的附件满足您多方面的测定需求!主要特点如下:1. 宽波长范围190-3300nm,满足所有测定需求。2. 低噪音采用连续可变狭缝,在近红外波长区测定低光量时,自动加宽狭缝;测定高光量时,自动减小狭缝宽度。支持低噪音测定超大范围波长区域3. 高速扫描采用齿轮驱动,实现了紫外-可见-近红外区域的快速扫描。4. 低杂散光、超大测光范围标配新研发的蚀刻衍射光栅和高光量单色器。5. 采用全新控制软件,操作更加便捷采用UV Solutions Plus,新增数据表和数据处理结果的列表显示功能、报告格式的自定义功能、仪器性能检查功能。6. 提供丰富的配件,支持液体到固体样品的测定各种配件一应俱全,满足分光光度计的多种测定需求,如溶液中微量样品的测定和片状样品、薄膜样品的测定等。更详细的资料请参考日立高新技术官网https://www.hitachi-hightech.com/cn/product_detail/?pn=ana-uh5700&version=创新点: 1.190~3300nm的宽波长,支持紫外-可见-近红外区,满足更多测定需求。 2.秉承日立优异的光栅制造技术,使用具有日立专利的蚀刻衍射光栅,衍射效率高,散射光量低,极大提高测光范围。 3.自动可变狭缝设计,根据样品在不同波长处的光量自动设定狭缝,实现紫外-可见-近红外宽波长内的低噪音测定。 紫外可见近红外分光光度计UH5700
  • 万成富与近红外:我与近红外的缘分
    我是大学毕业10年后才接触近红外仪器。此前,我是一个用现在的话说是非常接地气的电子工程师。在大学毕业实习时在工厂当过电工,维修过电脑(那个年代不修到芯片级都不叫维修),以后做过多种电子产品(如热敏微型打印机载波电话等)的电路设计,后来负责核子称(一种射线在线仪器)和X射线荧光光谱仪等大型仪器的电路设计。大概在1999年底,东北某公司为解决快速测定冰冻状态下(零下5度-零下25度范围)的玉米品质,慕名找到中国农大严老师近红外项目组,用布鲁克VECTOR22/N仪器做了初步试验,确定近红外技术方案可行。但是高达四五十万元的仪器价格是最终用户难以接受的。考虑到用户能接受的价格,最后决定采用LED光源近红外漫透射方式设计专用仪器。我们根据冻玉米的特殊性,设计了相应配套的整机光路、机械结构以及电子线路和多套塑料模具。在不到一年时间,完成了几次改型并最后基本定型。在2000年底第一批产品20台到现场试验,得到有关部门认可。同年又小批量生产100余台,建好模型后分配到各粮食收购站试用。这段经历,让我对近红外技术产生了浓厚的兴趣,同时也让我萌生了想了解高端近红外仪器的强烈愿望。  2003年春节后,我加入布鲁克公司做售后工程师,这是我工作性质的重大转变,由技术开发转向技术服务。我的工作中涉及中红外和近红外两大类仪器,对于搞仪器开发转行来做维修的我来说,仪器本身维修不是难题(即使某种程度上的芯片级维修)。公司也给我机会多次到德国工厂培训学习,使我技术水平得到了很大提高,为日后为客户提供精准服务奠定了基础。随着越来越多的亲历近红外在线项目,我逐渐看到了在线近红外技术在企业生产品质控制中的重要性,也让我坚信,在线近红外技术是能为某些生产型行业企业带来巨大效益的技术,是一种投入产出比很高的质量控制设备。从此越来也喜欢近红外,尤其是在线近红外技术,精力时间投入的也越来越多。以下基本按亲历的时间顺利大致罗列一下工作经历,算是一种往日工作的回忆,啰嗦之处请谅解!  化工行业在线应用我进入布鲁克公司亲历的第一个在线项目是北京恒聚化工集团,利用近红外仪器监测丙烯酰胺和丙烯腈的含量,并通过4-20mA输出相应的含量信号,让控制系统完成自动控制。2003年他们购入第二套15通道在线近红外仪器,我从此与他们结上了不解之缘。他们的产品已经完全依赖近红外的数据,仪器一旦有问题,直接导致停产。这么多年来,我一直在为他们的仪器保驾护航,即使是周末仪器出问题,我都会远程帮助他们排除问题。如今在河南建了新厂,1999年的VECTOR22/NF仪器经过调教后性能仍然不输当年出厂指标,继续为产品质量控制发挥至关重要的作用。  其它化工行业企业例如巴斯夫、阿克苏.诺贝尔等外企也已成熟应用在线近红外仪器监测产品生产过程,他们大多是从国外分公司直接拷贝引进应用,我只是亲历安装与培训。  石油化工行业在线应用亲历安装中石化、中石油、中海油等企业30多套近红外在线系统,在石脑油项目、汽油调合和柴油调合等方面取得了良好的应用效果。在线仪器是每天24小时不停机运行的,这对仪器的长期稳定性要求很高。2003年安装的岳阳石化在线近红外仪器,至今仍然健康运行,性能仍能达到出厂要求。展示两张照片作为当初项目完工的纪念。在这里我不得不说,感谢北京中石润达科技发展有限公司与布鲁克公司的密切配合,为每一个石化在线用户提供及时周到的服务!   SFDA药品快检2004年4月初,布鲁克公司与SFDA药品快检项目现场实地试验,我作为仪器保障工程师有幸参与了在湖北孝感安陆一些乡镇的车载仪器测试。虽然整个过程中我没起到什么作用,但也同时证明了整个过程中仪器经受住了各种严酷条件的试验,这就像“医患”关系,医生清闲意味着“患者”很健康。有幸还能找到当年随拍的几张照片,遗憾的是当时大家都在忙试验,连一张合影都没来得及照。   烟草行业应用我参与近红外在烟草行业应用是在2004年红塔集团安装两台在线仪器MATRIX-E。在红塔技术中心王毅主任支持下,马翔、温亚东等投入了巨大的热情、时间和精力,一个多方组成的近红外团队共同完成了近红外离线与在线项目。那次也是初次接触远程通讯,终于明白了什么是OPC。合作工作中,深切感受到了每一个参与人的近红外热情。   饲料行业应用这个行业大客户居多,原料和成品品质检测已成常态度,一旦仪器故障,都会打乱检验员的正常工作。为了让使用者能自行快速解决遇到的小问题,我也参与了几个大客户的仪器深度维护培训,基本上让到达我这里的问题都是硬件故障,我也得到了解放。 温氏总部的培训现场 山东新希望六和培训现场  目前饲料行业有些前瞻用户都在考虑上在线近红外项目。我们两年前已在通威做试验,积累了不少经验。目前湖南中农联成正在安装一套四探头的在线近红外项目,等项目完工后再做经验分享  制药行业在线近红外应用这是最近几年才热起来的方向。亲历了山东绿叶制药、山东菏泽步长制药、江苏康源制药、天津天士力制药、成都华神制药、辽宁本三制药、广西梧州制药在线近红外项目的安装与培训。  往事像电影一样再现,短文不能详尽全部的经历,非常感谢最初接触近红外时严老师的指导以及中农大近红外组每一位老师的帮助!感谢周学秋的引荐我才有机会加入布鲁克,感谢李胜总经理以及杨华然经理对我的接纳以及后期在技术上的指导我才能有机会获得如此丰富的经历与经验!很感恩现在工作团队中同事之间的默契配合以及跨部门之间的密切合作!感恩上帝借着近红外项目让我结识了各行各业优秀的近红外优秀人士,以及赐予我这么多的能力为客户朋友们提供有价值的服务!  万成富2016.5.15
  • 能给大米“定价”的近红外——对话日本静冈制机株式会社近红外工程师石津裕之
    p    strong 仪器信息网讯 /strong 日本静冈制机株式会社(简称静冈制机公司),一家具有100多年历史的大型农业机械制造公司,在加热器、农用机械等方面具有雄厚实力,同时也是近红外谷物粮食成分分析仪器专业制造商。 /p p   早在本世纪之初,静冈制机就在日本先声夺人,开发出了面向市场的大米食味计。一炮走红之后,脚步并没有停下,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。这台食味计能在对大米的水分、蛋白质、直链淀粉、脂肪酸等成分精准测定的同时,更能够实时评定大米的食味值,大米好吃不好吃,由食味分析仪来一锤定音,为大米在流通环节中的“按质定价”提供了科学数据支撑。近日,这款产品的研发者、静冈公司近红外工程师石津裕之受中国农业大学韩东海教授邀请,到其实验室进行技术交流,仪器信息网编辑与他就近红外相关话题展开交流。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201801/insimg/2b02c641-ee06-491c-bbd3-279435f45a6e.jpg" title=" 11_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 日本静冈制机株式会社近红外工程师石津裕之(左)与中国农业大学韩东海教授(右) /strong /p p    span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 大获成功的第五代大米食味分析仪 /strong /span /p p   石津裕之与近红外的结缘起始于1999年。当时日本农业大量施用氮肥,作物吸收不了被雨水冲刷到河里,造成环境污染,在此背景下,石津裕之开始从事近红外仪器研发工作,用于检测目标物中的氮元素含量。此后,他还参与了水果糖度检测仪器的开发,在近红外仪器研发领域积累大量经验。 /p p   2004年,怀揣近红外仪器研发兴趣的石津裕之加入日本静冈制机株式会社,围绕大米和茶叶研发了系列近红外仪器设备,新一代高精度近红外食味分析仪就是成果之一。石津先生介绍到:“我们最新研发的是静冈制机公司第五代大米食味分析仪,产品在前四代的基础上进行改进,可测定大米中的淀粉、蛋白、脂肪等成分,最终依据食味给大米打分。日本依据品质给大米定价,仪器判定的结果将直接影响大米定价。” /p p   作为一家主打大型农业机械的百年企业,近红外仪器在静冈制机公司的事业版图中占比仅为3%。但石津裕之表示:“近红外业务占比虽小,可仪器的附加值却很高。自公司第一代食味分析仪问世至今,台式仪器已售出400多台,便携式售出600多台,另外一款茶叶分析仪也有将近200台的销量。” 在日本生产大米食味分析仪的4家厂商中,也仅有静冈制机一家获得日本农林水产省和北海道设施协会的资质认定,这也是产品的核心竞争优势所在。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201801/insimg/46f70368-651b-4d78-92d7-f0b013090f72.jpg" title=" 22_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 石津裕之与中国农业大学近红外团队进行技术交流 /strong /p p    span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 消除近红外仪器“台间差”是关键 /strong /span /p p   从事近红外仪器研发的十几年间,石津裕之当然也经历过许许多多,大大小小的攻关。当笔者询问在研发仪器时最看重什么时,他反复提到了“台间差”这个词。石津裕之表示:“大家都买了同一型号近红外仪器,检测同一批大米时候,稻农的仪器测得的数值是6.8,大米中间商的仪器也是测得6.8,到了销售成品米的超市的仪器那里,得出的结果却变成了7.0,这就提示有可能是仪器台间差造成的。在日本,数值相差0.1的大米价格上有可能差出几千日元,因此测量不仅要追求精度,也要注意同型号之间的台间差。” /p p   近红外仪器离散性大,如何消除每台仪器的台间差,这涉及到硬件开发、模型建立的环节,可以说是仪器研发的最大挑战。为消除台间差,石津裕之在这方面下了很大功夫,最终摸索出了依靠经验经验和提高分辨率的解决方法。 /p p   石津裕之拿光栅举例,光栅的角度控制对近红外而言非常关键,为对光栅实施更好的控制,石津裕之在研发的仪器底部增加了一个特殊装置以调整光栅角度,提高仪器分辨率。他补充说:“尽管各零部件都是从市场上买回来的,但在组装和结构设计方面却加上了自己的想法。”此外,增加特殊滤光片以消除波长漂移,严格把控仪器温度,也是石津裕之消除仪器台间差的诀窍。 /p p   此外,石津裕之认为仪器设备的维护也十分重要,这一点在于引导用户规范操作。静冈制机公司每年都会给用户销售大量大米标准样品,用于仪器的日常校准,既规范了操作,又创造了盈利。 /p p   交谈最后,笔者询问了石津裕之对近红外发展的预期,他表示:“作为一项不可或缺的分析检测技术,未来对于近红外的需求肯定越来越多,而随着技术进步,仪器价格也将进一步降低。” /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201801/insimg/3669352e-81b3-48dc-8703-38ffb706c9fd.jpg" title=" 33_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 韩东海教授代表中国仪器仪表学会近红外光谱分会赠送礼物 /strong /p p   采访结束后,韩东海教授也就本次对话发表了感悟: /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "   在我们看到的专业新闻中,对于专家和学者的研究报道屡见不鲜,而对企业一线专业人员的报道少之又少。受技术、资金、成本、市场和经验积累等方方面面的限制,国内的近红外发展之路必然是研制各种各样的专用近红外仪器。基于傅里叶变换原理的仪器能够解决台间差,但因其成本高,难以大面积推广应用。而基于其他原理的仪器,如何消除台间差是个不可回避的问题。借日本静冈制机公司的石津裕之工程师来京之际,在我的建议下,仪器信息网的刘丰秋编辑牺牲休息时间,专程来我校对他进行了专访。 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "   静冈制机的石津裕之工程师为了研制测量精度逼近化学检测精度的近红外食味分析仪采取了诸多特殊措施。除了上述报道的以外,还采用了光栅扫描结构而非CCD阵列 光谱预处理从不使用我们常用的一阶导和二阶导 蛋白质特征吸收波段选择了噪声较大的1000nm以上。这些看似非常规的做法,成为静冈制机取胜的法宝。更多细节因涉及企业秘密,不便披露。对石津工程师的采访虽然不能解答我们所有的问题,如能有些思路上的启迪和帮助,我们倍感荣幸。 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "   在与石津裕之工程师交流过程中,我的感悟是为了研制一台专用的近红外仪器,一是要充分了解物料的光物性、检测精度要求。二是对待检测成分进行标准物的光学特性实验,探讨特征吸收峰或波段。三是制定消除台间差、温度修正、校正波长漂移特殊措施。四是在满足检测要求的情况,考虑如何降低成本,设计仪器结构。总而言之,近红外应用符合细节决定一切的道理。 /span /p
  • 天津科大采购红外/近红外光谱仪等仪器
    受天津科技大学的委托,天津市教育委员会教学仪器设备供应中心将以公开招标方式,对红外/近红外光谱仪等设备项目实施政府采购。现欢迎合格的投标人参加投标。   一、项目名称:红外/近红外光谱仪等设备项目(招标编号:JG2011-003)   二、招标内容:   红外/近红外光谱仪等设备   附件:采购货物一览表.doc 采购货物一览表 序号 设备名称 单位 数量 1 电化学工作站/石英微天平(进口) 套 1 2 红外/近红外光谱仪(进口) 套 1 3 发光生物分子成像仪(进口) 套 1 4 激光光散射仪(进口) 台 1 5 悬浮芯片(进口) 台 1 6 全自动多功能荧光显微镜(进口) 台 1 7 真空离心浓缩仪(进口) 台 1 8 台式高速冷冻离心机(进口) 台 1 9 自动快速微生物鉴定系统(进口) 台 1 10 毛细管电泳(进口) 套 1 11 数字印刷机(进口) 台 1   三、投标人资质要求:   1.法人营业执照副本或加盖公章的复印件。   2.法定代表人授权书(须有法人代表签字和盖章)。   3.供应商应在招标前交纳1%的投标保证金,未递交保证金的投标将被拒绝。   四、获取招标文件时间、地点及招标文件售价:2010年12月14日至2011年1月4日12:00止,每日8:30至16:30(法定节假日除外)在天津市教育委员会教学仪器设备供应中心计划科获取。招标文件售价为200元。标书一经售出,所收费用概不退还。   五、投标截止时间及地点:2011年1月6日9:00前在天津市教育委员会教学仪器设备供应中心采购科,逾期收到或不符合规定的投标文件恕不接受。   六、开标时间及地点:2011年1月6日9:00在天津市教育委员会教学仪器设备供应中心201室。   七、凡参加投标的投标人均被视为接受上述采购项目的招标要求。投标人如对本招标文件有疑义的,请在开标截止日15日前以书面形式送达本中心,逾期将视为认同本招标文件的公平、公正性。   八、采购代理机构:天津市教育委员会教学仪器设备供应中心   联系地址:天津市河东区万新村嵩山道   邮政编码:300162   网 址:211.81.21.157   电子邮箱:gyzx@tj.edu.cn   联系电话:(022) 24372057   传真电话:(022) 24372057   联 系 人: 刘刈 邓国彬   开户银行:工行万新村支行   帐 户:0302011429300093709   采购单位:天津科技大学   采购代理机构:天津市教育委员会教学仪器设备供应中心   2010年12月14日
  • 2020红外/近红外光谱新品盘点:以应用驱动产品创新
    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。
  • “千针万确”!同济大学利用近红外成像技术研制静脉采血机器人
    医疗离不开血液检测和药物注射这两大基础应用场景。在我国,78%的护理工作与静脉输液治疗有关,90%以上的住院病人接受静脉输液治疗。一线临床医护人员无时无刻不在经历血管穿刺的考验:血管穿刺需求量大、病人基础情况复杂导致血管穿刺难度大,以及穿刺过程中不断面临着职业暴露等。  针对静脉穿刺带来的种种问题,同济大学齐鹏老师领衔的师生科研团队,在医工交叉领域设计研发了全自动近红外静脉采血机器人。据悉,该团队自主研发“千针万确”智能静脉穿刺采血机器人,在近期已经完成了第二代原型机设计。  该机器人采用了近红外光和超声双模态成像,在不同尺度上识别血管,其视野深度和精准度均强于肉眼,可以精准识别肥胖患者以及深色皮肤患者的血管,在智能算法的帮助下,机器人可以动态追踪穿刺针和血管的位置变化。此外,机器人采用高精度伺服电机控制穿刺动作,利用传感器进行实时反馈,动作的精准性和稳定性均超过人手。机器还集成自身消毒系统,保障机器系统的卫生条件,保证符合医疗标准的无菌环境。  项目负责人齐鹏告诉记者,智能静脉穿刺采血机器人能够解决静脉穿刺的三大痛点。“它可以自动完成消毒、穿刺操作,可以代替医护工作者与患者接触,同时配有自身消毒系统,最大限度避免交叉感染 机器人拥有比人类更强的成像能力、识别能力、操作稳定性以及流程化工作的执行效率,解决了静脉穿刺成功率低、事故率高的问题;此外,目前的自动血液分类技术和自动药品分拣技术已经非常成熟,但是血样采集和药品注射依然需要护士手动完成,静脉穿刺机器人打通了医院采血和注射自动化的‘最后一公里’。”  据介绍,设计完成这样一款机器人系统,主要是要解决三个问题,这也是这台机器人的三个最主要的组成部件:首先,如何比医护人员的双眼看的更清?近红外成像摄像头能够准确地识别、还原隐藏在皮肤下的纤细静脉。其次,如何比医护人员的双眼看得更深?超声探头可以准确地检测人体内部的静脉的深度和粗细。最后,机器人扎针如何扎得比医护人员的双手更准?该小型灵巧机器人系统能够精准无误地将针尖送入纤细的静脉中,实现穿刺采血过程的自动化。  在近红外光下,即使是肥胖人群、深色皮肤的人群,其静脉也能清晰可见;再如老年人和儿童,即使他们的静脉较为细小,难以观察,但他们的静脉也能清楚地被摄像头所捕捉。此外,静脉本身也有复杂的结构,可能分叉为多条静脉,也可能过渡渐变为毛细血管,这给扎针也带来了不少难度,但是,只需要利用近红外成像,就可以轻松地识别血管分布,获取患者注射区域静脉空间信息,这样,机器人就打开一双“天眼”。
  • 肖雪:要不,试试近红外?
    近红外光谱之路:从零基础、认识、到热爱  2008年7月8日,我很荣幸地进入了罗国安教授和王义明教授的研究团队。刚进入实验室,跟随博士后高荣、刘清飞等开展清开灵注射剂的二次开发研究,由师兄齐小城、师姐邓瑞琴等亲自指导,主要负责板蓝根部分的研究。由于自己才疏学浅,一切从零开始,系统的学习各种色谱仪、质谱仪等仪器操作,还跟随师兄师姐学习各种分析技术,其中就包括近红外光谱(NIR)技术--这是我第一次接触NIR。对我来说,打开了一扇全新的窗户,看到了一片全新的世界。刚刚开始,所以一无所知:啥玩意是近红外啊?近红外到底是干什么的呀?!特别感谢我的导师清华大学罗国安教授、王义明教授,他们拥有一个非常优秀的研究团队(图1),给我们提供了一个理想的研究平台,指引了一个崭新的研究方向。图1 罗国安教授研究团队  刚刚接触NIR,罗老师安排最紧要的,就是跟杨辉华教授系统学习NIR、自动化、化学计量学等相关知识。杨老师对NIR光谱的认识与理解及其见解,使我受益颇深,也使我逐渐认识到NIR的优势与特点。经过大约2个多月的强化补课,我算是摸到了NIR的门框。紧接着开展了一些有意义的实验室研究,比如国内外仪器的性能测试对比,实验室虚拟在线研究等。这些探索,开启了我对NIR的认识之门,使我慢慢地走向NIR研究之路。  接下来的两项工作,使我真正意识到NIR这项技术的便利性。项目初期,尽管团队进行了极为详尽的设计与周密安排,但在实施过程中仍然出现了各种各样的情况,经过向多位专家请教,联合自动化、光谱仪公司等单位共同攻关,最终实现了整套在线系统的顺利运行。  开展的项目之一,是吉林敖东延边药业股份有限公司与清华大学联合开展的,关于安神补脑液、血府逐瘀口服液两个品种的提取过程在线质量控制。其提取具有多个特点,如提取同时在两个车间进行,工艺分为水提与水蒸气蒸馏提取,两个品种均为大复方混提且两个车间投料处方有区别,工艺较复杂,色素沉积严重,等等。研究团队针对不同品种的特点,进行细致分析,筛查原因,确定解决思路,落实解决方案,协同敖东、申宜、英贤(聚光)等多家单位,最终完善了预处理设备、工艺现场改造、流通池清洁等多个环节的细节处理,并制定了相应的SOP,实现了提取过程的在线检测应用,并提供了生产状态、含量预判等多种功能。团队投入了大量的人力、时间扑倒这个项目上,记得有师兄说,“我一年300多天,至少有100天在敦化度过的,要是项目第一年就结婚,估计孩子现在都准备上幼儿园了”。冬季是我们常去敖东的时节,每天早上5点前起床,赶在5:30之前到达现场,开展一天的现场工作,往往一忙就到了下午5、6点以后了。车间内、露天温度一般在-20~40 oC游荡,剧烈的温度变化的确是真的酸爽,颇值得回味。夏季也是常去的,我们一般当成避暑,正好远离北京的热燥。图们江畔、六顶山腰的尼众道场-正觉寺,是个很好的休闲去处。同门们在北京习惯了晚睡,反而有些不适应略有时差的敦化生活。该项目于2011年7月顺利通过专家组验收,感谢陆婉珍院士、褚小立博士等各位近红外专家给与的大力支持!  另外一个完整参与的项目,是神威药业有限公司的“中药注射剂全面质量控制及在清开灵、舒血宁和参麦注射液中的应用”项目。整个项目涉及到3个品种,6味药材,多个工艺环节。开展了中药注射剂先进制剂工艺单元信息化集成研究,构建了中药注射剂全过程近红外在线监控系统,解决了仪器分析和指纹图谱质量控制滞后于生产的难题。本项目以产品中间体NIR、指纹图谱数据库为基础,以光谱-色谱软件关联性技术为依托,实施中药注射剂生产工艺实时监测与网络控制技术,实现了网络集成化的中药注射剂工艺过程控制与现场管理。本项目于2010年12月顺利通过国家发改委组织的专家验收,被国家发改委认定为“中药制剂先进工艺集成及生产过程自动控制高技术产业化示范工程”,并获得了2014年度国家科学技术进步奖二等奖。鉴于此,学会邀请罗教授在2014年全国第五届近红外光谱学术会议做大会报告。图2为罗教授、王教授参加2014年全国第五届近红外光谱学术会议  两个项目的成功实施,再加上之前团队的一个案例:“腰痛宁胶囊全过程多途径质量控制新技术及应用-近红外在线检测控制混合过程的均匀度研究”,显示出NIR技术作为一项快速检测技术的极大优势。慢慢地,我热爱上了这门技术,也逐渐主动深入地分析NIR技术的优势与劣势,思考如何使之更有效地服务于我们这个行业。或许可能,通过NIR技术的应用,我们可以使“传统的质量控制模式”转变为“在线质量分析与智能控制模式”,实现“传统中药工程基于工艺操作参数控制”转变为“现代中药生产基于产品质量控制”。  博士毕业后,加入到中山大学南沙研究院南药集成制造与过程控制技术研究中心,与团队同仁搭建了一条具有中试规模的中药生产线,并搭配了在线近红外检测系统,主要针对中药提取物、柱层析、浓缩等多个环节开展过程分析,取得了较为理想的应用效果。  2015年11月,调入广东药科大学中医药研究院(广东省代谢病中西医结合研究中心),专门从事与光学/光谱学相关的研究,特别是继续开展基于近红外光谱技术的中药生产过程智能控制系统研究。同时接触了很多基于近红外光谱技术的生物医药设备,激发了我更浓厚的研究兴趣,团队也已开展了基于光谱技术的医学临床检验等方面的研究。欢迎各位专家莅临指导!  自接触NIR以来,对这门技术,从零基础,到逐渐认识,再到现在的热爱。作为年轻后生,自己深感知识的匮乏,也迫切希望通过各种机会培训自己,不断向业内的各位专家学习,广泛的阅览与近红外光谱相关的各种书籍。特别推荐的是陆老师的《现代近红外光谱分析技术》,这是我近红外启蒙书!(当然,还有很多重要书刊,就不一一列举了。)求学期间直到现在,一直得到清华大学、南开大学、近红外光谱分会等单位和各位专家的指导,谢谢!也得到诸多分析仪器公司特别是近红外光谱仪公司的大力支持,使我在近红外这条路上走的越来越踏实。在做项目的过程中,认识了许许多多热衷于近红外的狂热分子们,与你们同行,真的是一件大大的幸事!希望与各位同道在学会领导的指领下,大踏步地走在近红外的阳光大道上。  特别感谢褚老师建立的微信群,在微信群认识了N多高手,学到了很多知识。另外还有鲁杰群主的QQ群(328264040),算是官方群吧,人员激增,大佬云集 还有“果品-西农”建立的QQ群(246287439),后果品兄将群主资格转让给了本人,希望本群继续壮大。  在日常的生活中,也一直在思考关于近红外的点点滴滴,总在思考,我们能够做些什么?!现在也正在承担着几个近红外光谱在线检测的应用研究,包括了制药行业的多个关键工艺节点。在近几年的摸索中,总是不自觉的把近红外技术纳入到各项研究过程中,总要试一下才安心。成则欣喜,不成则思。在研究过程中,也发现了许多好玩有趣的现象,在此就不一一介绍了。  在这儿有个小小的建议,能不能把内部通讯《近红外光谱通讯》,逐渐做成学术期刊,做成国内“科普+学术”型的《近红外光谱杂志》?  可能,自己把近红外当成了一项大杀器。有些时候,可能由于练功太猛,走火入魔了,面对别人其他技术上的咨询,我总是不经意间回应:“要不,试试近红外?”  (2016年5月3日于广州)  肖雪
  • 做“坚固耐用”的傅立叶近红外光谱仪——访ABB 傅立叶红外/近红外分析技术经理邹贤勇
    作为全球最大的专业在线分析仪器供应商之一,ABB的产品几乎涵盖所有在线仪器品类。基于120多年的技术创新历史,ABB测量与分析产品的应用覆盖从太空到陆地,从过程控制到排放监测,从气体、液体到固体的测量与分析等各个领域和行业,为工业企业智能制造和智慧城市的燃气、水务等领域提供高灵敏、高密度监测技术与解决方案。ABB傅立叶近红外分析仪器有哪些重要的技术成果?解决了哪些行业难题?未来的发展前景如何?日前,仪器信息网编辑就以上问题特别采访了ABB傅里叶红外/近红外分析技术经理邹贤勇。“多通道傅立叶近红外仪收获各方面好评”在第16届中国在线分析仪器应用及发展国际论坛暨展览会中,ABB带来四款重磅产品:傅立叶近红外分析仪FTPA2000-260及测试附件(如流通池和探头等)、温室气体分析仪GLA331和连续气体分析仪EL3000系列以及余氯分析仪ACL420。采访中,邹贤勇详细介绍了多通道傅立叶近红外分析仪FTPA2000-260的特点,据介绍,这款产品采用了最先进的傅立叶变换近红外技术,它拥有最多的通道数及最高的分辨率,已在石油、化工、食品、制药、半导体和科研领域发挥了重要的作用,并获得了用户“耐用、可靠和售后服务一流”等方面的一致好评。与其他分析方法比较,该产品提供的分析方法还解决了分析时间长、分析成本高、取样困难和维护成本高等问题。此外,邹贤勇还介绍了具有高灵敏度、高速测量优势的温室气体分析仪GLA331,适用于环保、气象站和科研领域的高精度温室气体监测;连续气体分析仪EL3000系列因其灵敏高效、操作简单等特点,适用于过程检测、环境空气监测、CEMS排放检测和高炉气分析等行业抽取式连续气体分析;新一代余氯分析仪ChlorStar系列,可轻松实现余氯或总氯的准确测量,适用于自来水工艺过程监测、出水监测、管网监测、二次供水监测。“傅立叶近红外光谱仪代言词-坚固耐用”傅立叶近红外因具有快速多组分等优势已成为PAT(过程分析技术)的主要工具,在石油化工等行业的实验室、研发和生产现场得到了广泛的应用。尤其是在工业自动化、智能制造、数字化转型的大力发展下,傅立叶近红外的工业在线检测成为了当前的热门前沿应用。“拥有50年傅立叶红外光谱仪制造经验的ABB,坚固耐用已成我们相关产品的标志性名片。”邹贤勇介绍说,ABB傅立叶近红外分析仪采用为航天技术开发的双转轴立体角镜干涉仪,拥有极高抗振性能,几乎不需要维护,极大增强了环境的适用性,相较于传统干涉仪,可获得更高重复性的光谱,从而保证仪器间模型的无缝传递。邹贤勇在采访中还提及有关傅立叶近红外光谱仪的新品发布计划。其介绍说,为丰富ABB的产品线,带给行业用户新选择,ABB将发布新品“双通道近红外Talys”。据悉,该产品采用ABB先进的傅立叶变换近红外光谱技术,拥有双通道、坚固耐用和无需维护等亮点,以契合客户的不同预算和需求。傅立叶近红外技术国内市场前景不可限量据相关报道,2022年全球近红外光谱市场规模达到5.027亿美元,2025年将达5.6亿美元,2030年有望超8亿美元。近年来我国近红外光谱分析技术在研发和应用方面都取得了长足进展,业界普遍认为,未来近红外光谱在中国的市场前景值得期待。邹贤勇在采访中谈到,“傅立叶近红外技术因其快速高效环保等优势,并经过20多年各行业的应用推广,目前在石化、化工、制药、食品粮油和半导体等领域得到广泛应用。从区域角度来看,未来几年亚太地区有望成为近红外分析仪市场增长速度最快的市场。”同时,邹贤勇也提到当前应用存在的一些难点,比如模型建立、评价和维护专业性较强,相关的检测标准还不完善等。不过,其相信:“这些难点会随着时间经验的积累慢慢被克服。”
  • 日立发布紫外可见近红外分光光度计UH5700新品
    从1962年推出首台商品化紫外分光光度计以来,日立凭借全球先进的光栅技术和持续创新能力,不断推出各种类型紫外分光光度计,满足用户的科研和检测需求。这次推出的台式紫外可见近红外分光光度计UH5700,融合了日立精密的光栅技术,使用了新研发的蚀刻衍射光栅,既可测定液体样品的吸收光谱,也可测定固体样品的反射和透过光谱,另外丰富的附件满足您多方面的测定需求!主要特点如下:1. 宽波长范围190-3300nm,满足所有测定需求。2. 低噪音采用连续可变狭缝,在近红外波长区测定低光量时,自动加宽狭缝;测定高光量时,自动减小狭缝宽度。支持低噪音测定超大范围波长区域3. 高速扫描采用齿轮驱动,实现了紫外-可见-近红外区域的快速扫描。4. 低杂散光、超大测光范围标配新研发的蚀刻衍射光栅和高光量单色器。5. 采用全新控制软件,操作更加便捷采用UV Solutions Plus,新增数据表和数据处理结果的列表显示功能、报告格式的自定义功能、仪器性能检查功能。6. 提供丰富的配件,支持液体到固体样品的测定各种配件一应俱全,满足分光光度计的多种测定需求,如溶液中微量样品的测定和片状样品、薄膜样品的测定等。更详细的资料请参考日立高新技术官网https://www.hitachi-hightech.com/cn/product_detail/?pn=ana-uh5700&version=创新点:从1962年推出第一台商品化紫外分光光度计以来,日立凭借全球领先的光栅技术和持续创新能力,不断推出各种类型紫外分光光度计,满足用户的科研和检测需求。此次,全新推出紫外-可见-近红外分光光度计UH5700: 1. 标配新研发的蚀刻衍射光栅和高光量单色器 2. 连续可变狭缝,齿轮驱动方式,实现低噪音和高速扫描测定。 3.使用全新控制软件UV solutions Plus,操作界面进行了大幅度改进,提升用户体验。 紫外可见近红外分光光度计UH5700
  • 日立发布紫外可见近红外分光光度计UH5700新品
    主要特点:1. 低杂散光、超大测光范围采用Czerny-Turner高光量单色器和新研发的光栅,实现了同级别设备最 佳的低杂散光/超大测光范围。2. 低噪音、宽测定波长范围采用连续可变狭缝,在近红外波长区测定低光量时,自动加宽狭缝;测定高光量时,自动减小狭缝宽度。支持低噪音测定超大范围波长区域。3. 采用全新的数据处理软件,操作更加便捷新数据处理软件在深受用户好评的UV Solutions上作了进一步的技术升级。新增了数据表和数据处理结果的列表显示功能、报告格式的自定义功能、仪器性能检查功能。4. 提供丰富的配件,支持液体到固体样品的测定各种配件一应俱全,满足分光光度计的多种测定需求,如溶液中微量样品的测定和片状样品、薄膜样品等材料样品的测定等。创新点:1.超大波长范围的台式分光光度计,支持高速扫描。 2.使用全新控制软件UV solutions,操作便捷。简单的操作步骤及丰富的数据处理功能,使分析更加顺畅。 3.连续可变狭缝,通过采用连续可变狭缝,可在紫外/可见/近红外的超大波长范围(190~3,300 nm),低噪音测定样品 紫外可见近红外分光光度计UH5700
  • 天然产物资源南疆论坛暨近红外光谱分析学术研讨会在喀什举行
    p    strong 仪器信息网讯 /strong 2017年5月6日,“天然产物资源南疆论坛暨近红外光谱分析学术研讨会”在新疆喀什召开。该研讨会由中国仪器仪表学会近红外光谱分会、喀什大学主办,旨在促进喀什大学及南疆地区天然资源分析化学的发展和进步。 /p p style=" text-align: center " img title=" 会场2.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/42768b52-7e71-41c8-8d4c-c1c27f4ef52e.jpg" / /p p style=" text-align: center " img title=" 现场.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/e5c6bac8-f902-4151-8f67-5c0d619c40ae.jpg" / /p p style=" text-align: center " 研讨会现场 /p p   此次研讨会召开更多的是由于南开大学、喀什大学教授邵学广的一力促成。南开大学与喀什大学2001年就开始了对口支援工作(如南开大学副校长李靖挂职喀什大学副校长,今天特意出席研讨会并致辞)。其中,邵学广教授、尹学博教授等都是喀什大学的“天山学者”,对口援建喀什大学的化学与环境科学学院以及新疆特色药食用植物资源化学自治区重点实验室,邵学广教授更是担任了实验室第一届学术委员会主任委员。而邵学广教授同时还是中国仪器仪表学会近红外光谱分会的副理事长,由于他的两重身份,更是由于近红外光谱分析技术作为一门应用型技术,在水果、食品、油料、烟草以及中药等天然产物的研究以及质量控制方面有着非常广泛和相对成熟的应用,相关的近红外光谱专家对于支持新疆特色药食用植物研究工作的热情,此次研讨会成功在喀什召开。 /p p style=" text-align: center " img title=" 李靖.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/40ccfd29-fad5-4f1a-b633-89cf7e61cf20.jpg" / /p p style=" text-align: center " 喀什大学副校长李靖致辞 /p p   李靖副校长首先介绍了喀什大学的发展情况。喀什大学的前身是喀什师范专科学校,建于1962年 1978年经教育部批准,学校更名为喀什师范学院 2015年4月,喀什师范学院更名为喀什大学。喀什大学是一所多民族、多学科、多形式的综合性、应用型的现代化大学,55年来在新疆教育、经济发展等方面发挥了重要作用。如今,特别是国家“一带一路”战略实施以来,新疆特色药食用植物资源化学自治区重点实验室抓住这一发展机遇,将有机会成为相关技术发展的重要平台,为新疆的发展贡献更多的力量。 /p p style=" text-align: center " img title=" 木院长.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/30e7aee8-a92b-4c59-829d-4168b04c9510.jpg" / /p p style=" text-align: center " 喀什大学化学与环境科学学院院长木合塔尔· 吐尔洪致辞 /p p   木合塔尔· 吐尔洪院长致辞中介绍了依托喀什大学建设的新疆特色药食用植物资源化学实验室的情况。新疆拥有的巴旦杏、芜菁、榅桲、鹰嘴豆、枸杞子、雪菊、玫瑰花、药桑椹、红花、石榴、沙枣、罗布麻、番茄等许多优势的药食两用植物资源,具有野生种类多、资源分布广、名贵药材多、野生资源蕴藏量较大等特点。所以,新疆药食用植物资源的进一步研究开发潜力大,具有较大研究价值和优势。该实验室以南疆地区药食用植物资源为主要研究对象,开展南疆特色药食用植物资源及民族民间药用植物资源保护和开发利用研究。 /p p style=" text-align: center " & nbsp /p p style=" text-align: center " img title=" 邵学广.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/b04f538b-3855-4ceb-88b4-91e54601b4bf.jpg" / /p p style=" text-align: center " 南开大学、喀什大学邵学广教授主持研讨会 /p p   开幕式结束后,研讨会即进入了学术交流环节,中国食品药品检定研究院胡昌勤研究员、北京化工大学袁洪福教授、华东理工大学杜一平教授、中国农业大学韩东海教授、山东大学臧恒昌教授、江苏大学陈斌、中国农业大学李军会教授、北京邮电大学杨辉华教授、中国农科院油料作物研究所张良晓副研究员、美谷分子谢亮先生分别做专题报告。 /p p style=" text-align: center " img title=" 胡昌勤.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/603e4a13-6232-4c3e-ba49-aab7c895c44a.jpg" / /p p style=" text-align: center " 药品快检现状与展望 /p p style=" text-align: center " 中国食品药品检定研究院 胡昌勤研究员 /p p   药品快检技术应用于打击市场中假冒伪劣产品和生产过程控制领域中。由于药品监管资源与需求之间的矛盾日益突出,中国食品药品检定研究院在2003年初牵头成立药品检测车研发项目,以建立药品快速检测体系。药品快速检测体系包括基于近红外以及其他技术的现场快速筛查系统、基于HPLC/LC-MS的实验室快速确证方法。 /p p   药品快速检测体系的代表性研发成果之一,即主要用于固体制剂分析的近红外药品快速筛查系统。胡昌勤研究员详细介绍了该近红外药品快速筛查系统中,用于常规检查的通用性模型和用于针对性检查的快速比对模型的原理与应用等情况。据介绍,药品近红外快速筛查系统已经逐步完善并正在发挥其功能。 /p p style=" text-align: center " & nbsp /p p style=" text-align: center " img title=" 袁洪福.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/7fb300f0-af5c-477c-bc1e-2b1e767685df.jpg" / /p p style=" text-align: center " 现代过程分析技术研究 /p p style=" text-align: center " 北京化工大学 袁洪福教授 /p p   袁洪福教授是中国仪器仪表学会近红外光谱分会的理事长,首先介绍了分会的情况。之后,以讲述故事的方式介绍了近红外光谱技术在过程分析中的应用。 /p p   其中一个故事与一带一路、丝绸产业发展相关的,即在线近红外光谱技术用于活体雌雄蚕蛹的无损高速分选。桑蚕杂交制种第一道工序是分拣雌雄,每公斤蚕蛹约500枚左右,在分选季节,用户每天需要分选约8吨,被分选蚕蛹个数无疑是一个天文数字,传统人工根据蚕蛹器官特征分选,需要上千人作业。遗憾的是原先的工人随着年龄增长逐渐退出工作岗位,而今天从事这项工作的年轻人越来越少,使得这个行业面临着难以为继的严重挑战。2015年袁洪福教授团队接受了企业的委托,采用近红外进行技术攻关,成功地实现了活体雌雄蚕蛹的无损高速分选(~12枚/s),错判率为1~2‰,单条生产线可以分选2吨/d,彻底攻克了制约我国桑蚕产业可持续发展的技术难题。 /p p style=" text-align: center " img title=" 杜一平.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/776f2eed-393d-4331-a15c-5e16b93526cd.jpg" / /p p style=" text-align: center " 基于固相萃取光谱的快检技术及应用 /p p style=" text-align: center " 华东理工大学 杜一平教授 /p p   紫外可见、红外、近红外、拉曼等分子光谱技术因其具有速度快、无或简单的样品处理、仪器小型廉价、操作简单等特点,是天生的快速检测技术,适用于现场快速检测。然而灵敏度低、选择性差的问题却是光谱快检技术发展需要解决的核心问题之一。而固相萃取是优秀的富集和分离技术,能显著提高分析方法的灵敏度和选择性。如果将富集与光谱测量有机结合,即富集后直接在介质上直接进行光谱测量,则免去了洗脱步骤,快速简单,同时由于很高的富集倍数大幅度地提高检测方法灵敏度,这项技术被称为固相萃取光谱技术(SPES)。 /p p   杜一平教授在报告中介绍了其课题组最近几年研究的SPES技术和方法进展,包括表面增强拉曼光谱技术等。固相萃取光谱技术不仅大幅度提高了检测灵敏度和选择性,而且方法简单、快速,有着广阔的应用前景。 /p p style=" text-align: center " img title=" 韩东海.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/5e18ca1f-a061-454b-b5bc-f722aa1a553a.jpg" / /p p style=" text-align: center " 近红外光谱分析技术在新疆农产品品质评价中的应用 /p p style=" text-align: center " 中国农业大学 韩东海教授 /p p   韩东海教授在报告中介绍了近红外光谱在定量检测水果的糖酸度、定性判定苹果糖心程度、预测果实成熟度、识别黑心病果的研究工作。如对于腐心、糖心、正常的苹果的检测,因为不同苹果内部组织对光的散射吸收不同,即对可见-近红外光谱的透过能量不同,因此可以利用这一原理实现腐心、糖心、正常苹果的鉴别。 /p p   韩东海教授也介绍了几种水果检测专用的近红外光谱仪器,如手持式甜度检测专用仪,利用5号或7号电池即可,仪器价格在1500-15000元每台之间 便携仪器,准确度更高些,可检测还长在树上的水果如哈密瓜、梨、西瓜等 果实等级分选台式专用仪,仪器价格在30000元每台 最后即是在线水果分选仪器,国外企业已经实现了46台生产线同时工作,上料、包装等皆自动完成。 /p p style=" text-align: center " img title=" 臧恒昌.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/6474f252-89c5-41c4-afb8-a11798611bb1.jpg" / /p p style=" text-align: center " NIRS在处方来源药材及重要生产过程质量检测研究 /p p style=" text-align: center " 山东大学 臧恒昌教授 /p p   据CFDA南方医药经济研究所预计,“十三五”中药工业规模将扩大一倍,到2020 年,上规模中药工业企业主营收入15823亿元。不过,我国中药行业也面临着一些挑战,如中药材质量参差不齐、关键生产工艺缺少过程控制、药效物质基础不明确、临床适应症不清晰等。而传统的中药分析方法如性状鉴别、DNA鉴别等对人员专业素质要求较高、预处理复杂,不能实现快速分析。 /p p   我国中成药行业未来将更多的运用现代科学技术方法和制药手段,在这种发展趋势下, 一种新思路和一种新质控技术被提上了日程。新思路——处方来源药材,以中医药理论为根本,以疗效物质为基数,以临床疗效为参照,针对特定处方筛选初的最优药材。新技术即指目前发展迅速、应用前景广阔的快速无损的过程分析技术——近红外光谱分析技术。臧恒昌教授分享了近红外光谱分析技术应用于中药材质控的案例。 /p p style=" text-align: center " img title=" 陈斌.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/5aecee45-afe7-4f81-9b2f-3926fa8d725e.jpg" / /p p style=" text-align: center " 小型近红外光谱仪的应用与功能开发 /p p style=" text-align: center " 江苏大学 陈斌教授 /p p   小型光谱仪器具有仪器体积越来越小、重量越来越轻,分光原理越来越多、性能越来越好,操作系统越来越丰富、界面越来越友好,智能水平越来越高、云服务越来越强大等发展趋势。陈斌教授团队基于滨松的 C11708MA微型光谱仪研制了水蜜桃梨子的糖度、白酒酒精度、芝麻含油率、叶绿素含量测定专用光谱仪器,其良好的效果让我们看到了光谱仪器进入到百姓日常生活中的曙光。 /p p   陈斌教授指出,如今正处于互联网找到了近红外的阶段,“互联网+”与微型光谱仪相结合具有广阔的应用前景。并着重分享了其多年来研发中的心得体会,如微型近红外仪器不要与台式机比性能和功能、必须要有较高的检测精度和超高的智能性、不能成为娱乐性的“玩具”。不过,陈斌教授也指出,其研发工作中一直有一个很大的遗憾,即核心零部件的国产化问题。 /p p style=" text-align: center " img title=" 李军会.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/b897e014-9a6f-440c-8caa-b35d2a6ea071.jpg" / /p p style=" text-align: center " 近红外光谱用于农产品检测 /p p style=" text-align: center " 中国农业大学 李军会教授 /p p   报告中,李军会教授主要介绍了烟草质量与化学成分分析进展。如:通过近红外相似性分析对烟叶原料的部位进行区分,李军会教授以红塔集团、上海烟草集团近年来收集的样品进行分析,结果表明,上、下部烟叶的近红外光谱特征具有显著差别,基本可以实现完全的区分,中部烟叶与上、下部具有一定程度重叠,与部位本身具有持续性特征的实际情况相符合。近红外相似性分析还可用于烟叶原料的产区分析。 /p p   此外,近红外光谱分析技术在烟叶辅料配方设计与维护、香型典型性等感官分析、卷烟成品的质量与化学成分分析等领域都有较成熟的应用。 /p p style=" text-align: center " img title=" 杨辉华.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/9c44dfee-cc98-49e2-8f7e-1669fb6782f5.jpg" / /p p style=" text-align: center " 面向大数据和云计算环境的近红外光谱建模方法及应用 /p p style=" text-align: center " 北京邮电大学 杨辉华教授 /p p   在制药行业的原辅料检测、过程质控、流通环节监管都需要大量的取样测试,近红外光谱分析技术提供了有效的技术手段,但同时也产生了“光谱大数据”,而由于数据量增大对计算速度要求提高、层出不穷的新算法不断涌现等使得化学计量学软件面临着速度难以优化的现状。 /p p   报告中,杨辉华教授着重介绍了一种基于Deep Belief Network-DBN的近红外光谱药品鉴别方法,并将其应用于药品的工业生产过程中。杨辉华教授指出,面向制药、流通等领域的光谱大数据分析,应用传统及深度学习建模方法,通过CPU、GPU提供的秉性计算能力,在云平台上提供大数据存储服务、大量模型及大样品集建模的计算服务,模型更准确、更新更便捷,数据模型可方便共享。 /p p style=" text-align: center " & nbsp /p p style=" text-align: center " img title=" 张良晓.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/99a478dd-5d42-4b0d-b935-575682b39da6.jpg" / /p p style=" text-align: center " 粮油品质近红外分析研究与应用 /p p style=" text-align: center " 中国农科院油料作物研究所 张良晓副研究员 /p p   粮油是人们赖以生存的最重要的大宗农产品,其安全、品质的重要性不言而喻。近红外光谱分析技术的发展是始于农产品品质研究领域。张良晓副研究员的实验室是在上世纪80年代就开始开展粮油近红外光谱分析的研究与应用工作,期间,实验室在不同时期使用了不同厂家的不同类型的仪器产品,并且,在2000-2005年期间,实验室还曾经研制了一台光栅型多参数速测仪。 /p p   张良晓副研究员报告中重点介绍了油菜、花生、大豆、芝麻、小麦等粮油的品质近红外光谱分析模型和方法研究的工作进展,以及在植物油掺伪品质近红外分析模型与方法的研究工作。而且,其团队在促进粮油产品近红外检测方法的标准化方面也做出了较大贡献,如制定了近红外光谱测定油含量的农业部标准。 /p p style=" text-align: center " img title=" 谢亮.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/723cb452-013c-4390-9e27-c1cc94d1ce27.jpg" / /p p style=" text-align: center " 天然药物现代化与高通量筛选技术 /p p style=" text-align: center " 美谷分子 谢亮先生 /p p   谢亮先生介绍了20世纪80年代后期发展起来的用于寻找新药的高新技术——高通量筛选技术。高通量筛选技术以分子水平和细胞水平的实验方法为基础,以微孔板形式作为主要实验载体,仪自动化操作系统执行实验过程,以灵敏快速的检测仪器采集实验数据,以计算机对实验获得的数据进行分析处理,在短时间内能够对数以千、万计的样品进行测试,并以相应的数据库支持整个技术体系的正常运转。 /p p style=" text-align: center " img title=" 参观.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/6d6968a2-1885-4e05-87b0-37e8e14057eb.jpg" / /p p style=" text-align: center " 参观新疆特色药食用植物资源化学自治区重点实验室 /p p   会上,参会人员与专家学者进行了热烈的讨论与交流,通过此次学术交流活动,将进一步促进南疆地区分析化学以及近红外光谱研究领域的发展。会后,专家学者参观了喀什大学民俗博物馆、新疆特色药食用植物资源化学自治区重点实验室,还赴岳普湖县药用植物种植基地开展了实地考察活动。 /p p style=" text-align: center " img title=" 合影.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/2ecadbd4-d261-44ac-9398-1b2ed23d59d5.jpg" / /p p style=" text-align: center " 合影 /p p & nbsp /p
  • 无锡迅杰光远《近红外光谱分析仪器》产品鉴定会成功举办
    p style=" text-align: justify "   2020年12月11日,由中国仪器仪表学会组织邀请有关领导、专家在无锡召开了迅杰光远《近红外光谱分析仪器》产品鉴定会。会议经鉴定委员会集体一致同意通过鉴定,由无锡迅杰光远自主研发制造的IAS-3120便携式近红外光谱分析仪、IAS-Online-S100在线式近红外光谱分析仪、IAS-F100水果品质近红外快速无损分析系统等三款产品,总体技术达到国际先进水平。 /p p style=" text-align: center" img style=" width: 600px height: 265px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/2df19122-5d0c-4dc1-a7ee-055793a79db6.jpg" title=" 2.jpg" width=" 600" height=" 265" border=" 0" vspace=" 0" alt=" 2.jpg" / /p p style=" text-align: center" img style=" width: 600px height: 321px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/61312c53-0d7c-4999-a793-964195d40b34.jpg" title=" 1.jpg" width=" 600" height=" 321" border=" 0" vspace=" 0" alt=" 1.jpg" / /p p style=" text-align: justify "   中国仪器仪表学会燕泽程研究员作为学会代表组织本次会议。无锡市新吴区副区长徐军团,无锡市新吴区科技局高新处负责人龚一峰先生,中国物联网国际创新园总经理杨渊斌等领导出席会议,无锡市新吴区副区长徐军团现场致辞,对本次鉴定会表示了肯定和祝贺。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 411px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/c48fb1fa-46de-4e78-b86f-aa682973d66c.jpg" title=" 3.jpg" alt=" 3.jpg" width=" 600" height=" 411" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify "   会议推选中国农业科学院油料作物研究所李培武院士任鉴定专家委员会主席主持本次鉴定工作,北京化工大学袁洪福教授、南开大学邵学广教授任鉴定专家委员会副主席,华东理工大学杜一平教授、北京邮电大学杨辉华教授、西安近代化学研究所苏鹏飞研究员、中石化石油化工科学研究院教授级高级工程师褚小立、广东药科大学肖雪副研究员作为鉴定专家委员会委员共同参与鉴定工作。各位专家就产品相关细节和应用情况进行了评估和问询,由公司技术总监逐一答疑。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 321px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/8bd93f9d-6d6e-4984-9b1e-2f6aa60f762a.jpg" title=" 4.jpg" alt=" 4.jpg" width=" 600" height=" 321" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 382px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/07a79f44-48fa-45af-bc77-4a172d7042c7.jpg" title=" 5.jpg" alt=" 5.jpg" width=" 600" height=" 382" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify "   鉴定委员会专家在认真听取了关于无锡迅杰光远自主研发制造的三款红外光谱分析仪的基本情况、整体工作进展后,严格审阅了研制工作报告、技术报告、科技查新报告和应用情况等技术资料。同时,专家们亲至无锡迅杰光远科技有限公司对仪器性能进行了现场考察,为迅杰光远后续产品研发,技术创新等提供了大量的指导意见,并肯定了迅杰光远团队的产品研发及技术创新能力。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 398px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/5716b577-5a73-4fd9-80df-ca8be5daff37.jpg" title=" 6.jpg" alt=" 6.jpg" width=" 600" height=" 398" border=" 0" vspace=" 0" / img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/80d31a10-76d6-413d-b914-70349d9dd708.jpg" title=" 7.jpg" width=" 600" height=" 347" border=" 0" vspace=" 0" alt=" 7.jpg" style=" width: 600px height: 347px " / /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 392px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/50592ac3-bf2e-428c-b5ae-c2fffc8b1274.jpg" title=" 8.jpg" alt=" 8.jpg" width=" 600" height=" 392" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify "   经鉴定委员会专家鉴定审核,迅杰光远与中国农业科学院油料作物研究所联合研发制造的IAS-3120便携式近红外光谱分析仪、IAS-Online-S100在线式近红外光谱分析仪在在饲料、粮油、发酵、食品等领域的应用、以及在粮油作物在线检测领域的应用,和迅杰光远自主研发的IAS-F100水果品质近红外快速无损分析系统在水果品质在线检测领域均可成功应用,且经济、社会效益显著,推广应用前景广阔。 /p p style=" text-align: justify "   无锡迅杰光远科技有限公司作为一家从事近红外光谱分析仪器研发及提供行业定制化解决方案的高新技术企业,始终以推动近红外技术普及化、智能化、小型化为己任。经此会议,更加坚定了公司投入研发、推广近红外检测产品的信心与决心,迅杰光远公司将持续不断地向市场输出更多高质量、高技术水平、符合各领域需求的近红外检测产品,以回馈上级领导、专家以及客户对公司一直以来的肯定与信任。 /p p style=" text-align: right " (来源:迅杰光远) /p p br/ /p
  • 【我与近红外的故事】曾仲大:近红外数据分析之路
    p    span style=" font-family: 楷体,楷体_GB2312,SimKai " strong 随感: /strong “我与近红外的故事”征文近一年了,看过许多老师情真意切的表达,真是把乐趣融入到了近红外的研究与应用之中,也更加深切地感受到同行们对国内近红外发展的使命感和责任感。而自己与近红外的故事,几次动笔却都没能写下几个字。时间肯定不是借口,惰性真是害人啊。好在拖到春节,总算能静下心来了。就像与近红外的相遇相知,既是机缘巧合,更是某种必然吧。 /span /p p   初识近红外,都是博士毕业一年以后的事了。那时已经在香港理工大学周福添教授课题组从事博士后研究一年多了,主要方向还是老本行-化学计量学基础算法研究,解决中药和代谢组学等复杂体系分析中的数据处理问题,从GC-MS,LC-MS到中药指纹与药物活性关系。一次Daniel MOK博士找到我,询问是否有意愿到陈新滋院士课题组从事中药质量分析与鉴别方面的工作,陈院士那时是理大副校长(后任香港浸会大学校长,现受聘中山大学教授、学委会主任),研究组的条件与学术水准自不必说,就这样幸运地开始了近二年的近红外数据分析之旅。 /p p   对香港熟悉的朋友一定对其大街小巷的名贵中药材印象深刻,尤其是弥墩道,应该是内地赴港旅游人士的必经之地吧,一是去旺角购买电子产品的旅游大巴必定经过这里,另一方面则是这条大道两旁大大小小的中药材店。记得第一次见到时,很是疑惑哪来的那么多冬虫夏草、燕窝和野生人参?说回到陈院士负责的这个研究课题,由香港赛马会中药研究院提供500万研究经费,对包括上述中药,以及石斛、灵芝、阿胶等在内的30味名贵中药材进行质量鉴别分析和研究,目的是帮助那些大街小巷的药材经销店铺,中间批发商,甚至普通消费者,以快速、经济、简便的方法识别药材真假,甚至质量等级。这些药材大多价格不菲,若能够有效识别真假,其商用价值可想而知!顺便一提,香港赛马会中药研究院很多年前已经解散,个中原因无法深究,但在目前国家大力践行中医药研究开发与应用的今天,这也算是一件憾事吧,包括设想中的香港国际中医药中心。 /p p   说到这里,近红外分析可以派上用场了!无论是十年前,还是十年后的今天,应没有什么分析技术比近红外更适合完成这项使命,综合考虑时间效率、分析成本,亦或是平衡多重因素影响下定性定量分析结果的准确性!记得当时我们使用的是FOSS公司的XDS快速含量分析仪(Type XM 1100 Series),以及Polychromix手持式近红外分析仪(Model: 1600-2400)。由于项目定位于实际应用,需要适应不同场合下的快速分析,对数据分析本身的要求同样也是比较高的,比如涉及模型传递,尽可能简化数据分析的过程及对使用者的要求,亦确保结果的准确可靠性。基于此编写了功能完备的近红外数据分析软件系统,一站式地完成近红外数据分析的完整流程,从各种各样的预处理方法到特征选择,再到定性定量模型的构建、评价与验证预测,以及模型传递等。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201706/insimg/137c0a6d-7548-46ef-beea-f984cce33ba7.jpg" title=" 2_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " 中药质量分析与鉴别项目中用到的近红外分析仪 (图1和图2)。 /p p   说实在的,那时对化学计量学的多元校正方法并不是特别熟悉,我的整个硕士和博士研究,都是多元分辨方向,也就是如何从中药和烟草等复杂体系分析的联用仪器数据中,发展“数学分离”的方法,获取化学纯组分的定性定量信息,即纯组分的光谱和色谱信息。幸运的是,得益于在梁逸曾教授研究组六年时间里耳濡目染的学习,比如许青松教授对统计分析的讲解,杜一平教授的QSAR研究等等,使得我无论对复杂数据的理解,还是化学计量学方法的应用与发展,都有足够基础支持我去解决近红外数据分析中遇到的各种问题。在香港的几年时间里,梁教授每年也都会利用假期去香港一段时间,与香港同行合作交流化学计量学及其应用方面的成果,更是继续指导我解决研究中遇到的实际难题。每每想到这些,总会浮现与恩师相处过程中的点点滴滴。至于上面提到的中药质量分析研究项目,我们对包括阿胶、珍珠、川贝母、藏红花、黄连在内的多味中药进行了深入分析研究,获得了非常不错的结果,陈院士对此也给予了很高的评价。很清楚地记得因此第一次上了电视新闻,是香港亚洲卫视针对我们使用近红外分析技术,如何快速识别真假中药,及其质量等级的采访报道。当然,这些研究很多也是和理工大学的同事,以及杨大坚教授(现任重庆市中药研究院院长)、董玮玮博士等一起完成的,我主要负责数据分析,以及数据软件产品开发与实现方面的工作。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201706/insimg/ac0a45a1-23c7-43bf-8467-f0cb1a6ccb8d.jpg" title=" 3_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " 中药质量分析与鉴别项目交流会 (图3),及与日本Yukihiro Ozaki教授交流(图4)。 /p p   离开香港后,很长一段时间内都没有与近红外分析有直接的关联。先是在Philip Marriott 教授课题组做research fellow,从事全二维色谱数据分析方面的工作,主要方向是全二维分离的模拟、预测,以及化学计量学新方法的发展。2012年回国后则作为引进人才,在中科院大连化物所许国旺教授研究组,从事代谢组学数据分析与高分辨LC-MSn数据处理新算法的研究等。看似这些工作与近红外分析不怎么挨着边,但老实说,同其他研究一样,数据分析也是一通百通的事!数据来源与数据结构可能不一样,数据背景与数据分析结果,以及数据处理方法亦可能存在差别,但数据分析的本质却是高度一致的,无论是色谱分离的模拟,亦或是代谢小分子标志物的发现!从这个意义上来说,也算是一直在这个圈子吧。 /p p   近红外技术的发展,面临非常多的机会,无论从国内快检还是工业智能化的需要来看,还是从国外近红外发展的轨迹来看。然而近红外分析更广阔的应用,仍有一系列需要解决的难题,这其中当然包括仪器硬件的小型化、便携式,以及智能化与场景化。但从数据及数据分析的角度来说,快速、准确的模型构建,模型的通用性、更新及转换等仍是需要加以研究的内容。基于此,离开化物所后创办的大连达硕信息技术有限公司,第一个数据产品“魔力”,便专注近红外数据的分析,这也算是真正走在了近红外技术与数据分析的商业应用之路上。希望能够以智慧化、便捷化的方式,分析挖掘科学研究与工业应用中的海量数据。无论对于近红外分析的初入者,还是有了相当经验的人员,一旦采集到数据,便能快速得到好用的模型及结果,这也是目前非常欠缺的,主要原因就在于近红外数据分析的过程长,可变因素多,涉及的算法也很多,传统上要快速得到一个好用的模型并不容易。尽管大多数研究者并没有把数据分析提升到特别核心的位置,但其价值显而易见,甚至在某些方面可与硬件本身相得益彰,弥补硬件的物理劣势! /p p   另一方面,近红外分析以其简单方便的前处理,加上非常快速的数据采集方式,使得数据的获取,甚至大数据的积累顺理成章。然而即使对同一组数据,不同的研究者亦极有可能得到完全不同,甚至相反的分析结果或结论,即使在固定分析方法的情况下!这是一个容易被忽视,却又至关重要的问题,否则不管如何将近红外分析的硬件评价,以及实验测试全过程标准化,也无法得到可相互比较的结果。数据“横看成岭侧成峰”的魅力,不应是由于数据分析方法或人员的不同导致,而是数据背景的属性差异或者数据分析目的的不同产生。基于此,我们也正采用近红外数据分析的通用准则,使用粒子群等最优化的方法,开发全新的近红外数据分析软件产品,自动优选数据分析算法,以及方法的使用顺序,并全局优化方法的参数。这样我们获得数据后,只需按照标准化的流程一步一步走,便可获得最优的数据分析模型与模型结果。从而使得近红外数据的分析,如同实验分析一样,结果的重现性与可比性也就不再是个问题。避免像现在这样,往往是漫无目的的数据探索,耗费漫长时间也不一定能得到合适好用的模型!这无论在研究中,还是在工业生产中,都是需要花大力气迎接的挑战。在这一过程中,得到了袁洪福教授、吴海龙教授、邵学广教授、杜一平教授、褚小立教授、闵顺耕教授等诸多老师的大力支持与帮助。从老师们关切的眼神中,能读懂那份殷殷之情,也唯有努力做点事情,为国内近红外的发展做些有益的工作,方不负此情。 /p p   近红外分析能做的事情很多,近红外数据分析如是,尤其站在移动互联时代,站在大数据分析挖掘的视角与高度。近红外有其自身特有的巨大优势-本身就是物联网中的一个绝佳传感器!从这个意义上来说,近红外分析代表着某种未来,只是通往未来的路上,还需要我辈站在前辈的肩膀上,不断付出智慧和汗水。 /p p   “师者也,教之以事而喻诸德也。”,数据分析之路上,深深地烙上了梁逸曾教授的影响。亦师亦友者,感恩、深切缅怀您。 /p p style=" text-align: right " span style=" font-family: 楷体,楷体_GB2312,SimKai "   2017年1月30日于浙江西湖 /span /p p    strong 个人简介 /strong /p p /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201706/insimg/e1424397-960a-4e21-a206-9245429e6328.jpg" title=" 1_副本.jpg" / /p p   曾仲大,男,博士,现任大连达硕信息技术有限公司总经理。 /p p   曾博士师承梁逸曾教授,2006年获得工学博士学位,主要从事化学计量学基础算法研究,以及色、质、光谱等分析技术在制药、烟草和代谢组学等复杂体系分析中的应用及其数据分析挖掘等。近年来在大数据的分析与应用方面亦有涉猎。 /p p   曾博士先后工作于香港理工大学、澳洲RMIT大学、Monash大学,以及中国科学院大连化学物理研究所。迄今已发表SCI论文40余篇,在2013-2016近三年时间里,以第一作者或合作者在美国分析化学杂志发表7篇研究论文,同时获邀为TrAC等权威期刊撰写化学计量学及化学数据分析处理方面的综述。 /p p   曾博士曾获得中国科学院大连化学物理研究所“所百人”引进人才计划,大连“海创工程”计划、高层次人才创新创业支持计划、新兴技术创新成长计划,以及国家人社部高层次海归人才创业计划的支持。公司主要提供复杂化学与生物数据分析服务,数据挖掘软件产品开发,以及个性化数据应用的整体解决方案。 /p p    strong 人生格言: /strong 有志者,事竟成。 /p
  • 【我与近红外的故事】吴海龙:与近红外光谱缘分的点滴回忆
    p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201704/insimg/89776b86-95a5-4bfc-8dcb-acdf44a0cecb.jpg" title=" 吴海龙.jpg" / /p p style=" text-align: center " 湖南大学 化学生物传感与计量学国家重点实验室& nbsp 吴海龙 /p p    strong 初识近红外光谱 /strong /p p   曾记得,我在湖南大学本科攻读分析化学专业期间修仪器分析课程时,无意之中获得了董庆年老师编著的红外光谱法一书作为课外自学教材。较详细地知道了借助红外光谱来研究煤这样一个复杂的体系,并用红外光谱跟踪煤相关绿色反应历程,取得较好进展。后来,听说我同班同学李志良老师利用课余时间具体指导的化学计量学研究方向的本科生龙义成同学在北京石油化学研究院为近红外光谱应用尽力,参与编写了化学计量学软件等,开始留意近红外光谱有关内容。尽管认识模糊,但已知有近红外光谱存在这回事了。湖南大学俞汝勤先生研究小组曾于上世纪九十年代初,购置了红外光谱成像仪,想开展化学计量学在红外光谱成像处理方面的研究工作,本人参与相关工作。但后来由于湖南春天实在湿气太重,仪器抽湿维护不够到位等致使仪器成像不清晰而中断了相关研究。虽然也发表了一些论文,例如发表了可用于判断聚合物材料分子链接特性等图像处理方法工作,但遗憾的是没能形成系列成果。 /p p    strong 湖南大学与近红外光谱 /strong /p p   曾记得,我同门湖南大学蒋健晖博士、杜一平博士等,在湖南大学获得化学计量学方向分析化学专业理学博士学位后,曾赴日本大阪关西学院大学尾崎幸洋研究室从事与近红外光谱相关的博士后研究,取得了例如结合PLS筛选近红外光谱最佳波长等好工作,而俞汝勤先生2000年以后还招收了有企业近红外光谱应用经验的博士生继续开展近红外光谱分析检测相关的化学计量学方法学研究。不仅探讨了一些带有普遍性的问题,如构建近红外校正模型时,如何保证校正样本具有必需的代表性,并实现代表性样本的自动选择 近红外光谱分析中的波长变量选择,能否建立较通用的自动选择策略 在定量分析建模方面,近红外光谱分析的复杂性使不论信号预处理与校正模型选择均存在较大的多义性,多种模型如何有机融合 在化学模式识别方面,近红外光谱分析的应用潜力如何进一步开发等。本人作为团队主要成员开始接触近红外光谱亦越来越多。本人的一名硕博连读生也积极参与相关研究工作,取得了一批成果。这样,使我们对近红外光谱有了更深入的了解。若干工作包括: /p p   1. 吴海龙*,韩清娟,宦双燕,林伟琦,俞汝勤,化学计量学与近红外光谱相结合研究的若干新进展,见陆婉珍等编,当代中国近红外光谱技术,北京: 中国石化出版社,2006年10月,第54-57页。 /p p   2. Yan-Ping Zhou, Jian-Hui Jiang, Hai-Long Wu, Guo-Li Shen, Ru-Qin Yu* and Yukihiro Ozaki, Dry film method with ytterbium as the internal standard for near infrared spectroscopic plasma glucose assay coupled with boosting support vector regression,Journal of Chemometrics, 2006, 26 (1-2): 13-21 /p p   3. Qing-Juan Han, Hai-Long Wu*, Chen-Bo Cai, Li-Juan Tang, Ru-Qin Yu, Using near-infrared spectroscopy and differential adsorption bed method to study adsorption kinetics of orthoxylene on silica gel,Talanta, 2008,76 (4): 752-757 /p p   4. Lu Xu, Yan-Ping Zhou, Li-Juan Tang, Hai-Long Wu, Jian-Hui Jiang, Guo-Li Shen, Ru-Qin Yu, Ensemble preprocessing of near-infrared (NIR) spectra for multivariate calibration, Analytica Chimica Acta, 2008, 616 (2): 138-143 /p p   5. Chen-Bo Cai, Lu Xu, Qing-Juan Han, Hai-Long Wu, Jin-Fang Nie, Hai-Yan Fu, Ru-Qin Yu*, Combining the least correlation design, wavelet packet transform and correlation coefficient test to reduce the size of calibration set for NIR quantitative analysis in multi-component systems, Talanta, 2010, 81(3), 799-804 /p p   6. Hai-Yan Fu, Shuang-Yan Huan*, Lu Xu, Jian-Hui Jiang, Hai-Long Wu, Guo-Li Shen, Ru-Qin Yu*, Construction of an Efficacious Model for a Nondestructive Identification of Traditional Chinese Medicines Liuwei Dihuang Pills from Different Manufacturers Using Near-infrared Spectroscopy and Moving Window Partial Least-squares Discriminant Analysis, Analytical Sciences, 2009, 25(9), 1143-1147 /p p   7. Weiqi Luo, Shuangyan Huan*, Haiyan Fu, Guoli Wen, Hanwen Cheng, Jingliang Zhou, Hailong Wu, Guoli Shen, Ruqin Yu,Preliminary study on the application of near infrared spectroscopy and pattern recognition methods to classify different types of apple samples, Food Chemistry, 2011, 128,(2):555-561 /p p   此外,值得一提的是,近十年来,我们国家重点实验室的林伟英教授课题组在有机近红外荧光探针的合成及其化学生物学应用上取得了系列新进展。 他们开发了新型HClO近红外荧光探针,其被进一步应用于活动物中HClO的近红外荧光成像。近红外荧光染料可为开发近红外荧光探针和生物影像剂提供平台,有望在活体生物成像领域得到重要的应用(J. Am. Chem. Soc. 2011, DOI: 10.1021/ja209292b)。 还合成了新颖的荧光探针分子FP-H2O2-NO。 FP-H2O2-NO在细胞内与H2O2、NO和H2O2NO作用后能产生三组不同的荧光信号。这个独特的优点使FP-H2O2-NO可以作为一个强有力的分子工具来研究生物体中H2O2和NO的相互作用(J. Am. Chem. Soc. 2011, DOI: 10.1021/ja2100577)。还构建了具有大准斯托克斯位移的的pH荧光探针(Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 375-379)。揭示了钴离子与探针分子作用后降低卟啉部分的摩尔吸光系数而改变能量传递效率的能量调控机制,由此实现了对钴离子的比率测定(Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 2366-2372.)。 该论文被美国科学院院士Timothy Swager在评述期刊Synfacts作为研究亮点专题介绍(Synfacts 2008, 11, 1167-1167.)。而湖南省食品测试分析中心也开展了应用近红外光谱结合化学计量学法在油茶籽油脂肪酸含量测定中的应用研究工作,见(《湖南农业科学》 2013年12期 )。通过透反射模式采集了114个油茶籽油(茶油)样品的近红外光谱(NIR),利用竞争性自适应重加权采样法(CARS)对光谱进行预处理,采用偏最小二乘法(PLS)建立了茶油中棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸及亚麻酸5种脂肪酸含量的校正模型,并通过实际测定对模型进行了验证。结果表明:采用近红外光谱技术结合化学计量学方法建立的PLS模型所预测的茶油中棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸的含量与实际的化学测定值较接近,而亚麻酸的预测集与实际测定值相关性不理想,仍需进一步研究摸索。这证明近红外光谱法可作为一种快速、无损和准确的方法在茶油主要脂肪酸含量测定中推广应用。 /p p    strong 湖南长沙召开的全国第二届近红外光谱学术会议 /strong /p p   我特别难忘的是,中南大学化学化工学院与我们湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室合作,于2008年11月19-22日期间,在湖南长沙共同承办并顺利召开了全国第二届近红外光谱学术会议。该会议由中国分析测试学会近红外光谱分会主办的,由我们敬爱的俞汝勤院士和陆婉珍院士分别担任大会主席和学术委员会主任。 /p p    strong span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 以下内容摘自仪器信息网 /span /strong /p p    span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 本次大会为近红外光谱工作者提供一个高水平的交流平台,展示了我国近红外光谱的一流研究和应用成果,主要以大会报告和墙报的形式举行,有40余位专家和学者作大会报告、20余位优秀青年学子作分会报告,多次获得国际谷物学会、国际近红外光谱学会大奖的著名近红外专家加拿大Phil Williams教授、国际近红外光谱学会秘书长Ozaki教授等国际知名学者也都在大会作专题报告。 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "   陆婉珍院士在作大会主旨报告“近红外光谱分析技术必须继续发展”中指出:自从2006年第一届近红外光谱会议以来,这项分析技术已经得到了广大科技工作者的注意并在几十个专业中得到了应用 但是作为一项既快捷又廉价的分析技术,其应用范围仍未达到应有的广泛程度,一方面是由于宣传力度不够(一般大学分析专业的学生只有部分同学了解这一技术),与此同时在技术上也还存在着一些急待完善的难题,例如:(1)建立大量可长期应用的分析模型,(2)尽快发展便携式仪器,(3)形成公认的标准化方法是有效的宣传途径,(4)结合需要研究适应各种分析对象的光谱采集手段、保证其分析速度,(5)在线分析系统的集成化,(6)近红外光谱与分子结构间关联于应用工作的开展,(7)近红外光谱技术过去是在不断新技术(如光纤、化学计量学及计算技术)的基础上发展起来的,今后希望如能将更多的新技术(如激光光源提高灵敏度、微机制造MENS使其更小型化等)被引入。 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "   加拿大Phil Williams教授在他的大会报告“近红外光谱:过去、现在和未来(Near-infrared Spectroscopy: the past, the present, and the future)”中系统回顾近红外光谱技术的发展历史,给涉及近红外光谱校正模型的十八个阶段发展作了简洁评论,并指出操作费用低、获得数据可靠、分析速度快使近红外光谱技术具有独特的优势 关于近红外光谱的应用前景应该从定量和定性的观点上进行讨论,定性应用是回答“Does it belong?”,而不是“How much is there?” 只要其定量应用将继续得到广泛的使用,定性应用很可能变得更加普遍 另外,未来近红外光谱仪器的网络化技术也可能比较突出,可望进入越来越多的领域,包括在环境监测和勘探、动物和人类医疗诊断等方面的应用。 /span /p p   陆婉珍院士与部分参会代表在一起 /p p   本人后来也曾多次参加近红外光谱为主题的国内外学术会议,深切地感受到近红外光谱的强大生命力。同时也深深被国内这样一批科研同行们为发展我国近红外光谱事业而努力艰苦奋斗、呕心沥血的精神所折服、所感动。本人也愿意为我国的近红外光谱事业继续贡献自己的力量。 /p p   谨以此文纪念为我国近红外光谱以及石化工业化验检测事业做出杰出贡献的陆婉珍院士和我国国际“化学计量学终身成就奖”获得者之一、中南大学梁逸曾教授。 /p p style=" text-align: right " br/ /p p style=" text-align: right " br/ /p p style=" text-align: right " br/ /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "   吴海龙 男,理学博士、工学博士(日本)。湖南大学化学化工学院化学教授(二级)、博士生导师,化学生物传感与计量学国家重点实验室前主任、顾问和学术委员会顾问,分析化学国家重点学科长期建设责任人。兼任中国化学会有机分析专业委员会委员和副主任,计算机化学专业委员会委员和副主任 中国仪器仪表学会分析仪器分会常务理事兼化学传感器专业委员会主任、近红外光谱专业委员会理事及近红外光谱分会副理事长等。 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "   三十多年来,一直从事分析化学、环境监测等领域化学计量学、化学生物传感分析等方向及内容的教学和科研,发表学术论文逾260篇,其中SCI论文逾200篇。曾荣获2003年度国家自然科学二等奖(排名第三)。2012年10月,荣获中国化学会分析化学基础研究最高奖--梁树权奖。 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "   人生格言: 宝剑锋从磨砺出 梅花香自苦寒来 /span /p p br/ /p
  • 吉天仪器近红外助力贵州大健康-食品、药品安全高峰论坛
    2018年3月29日-30日, “中国仪器仪表学会创新驱动助力贵州——大健康-食品、药品安全高峰论坛”在贵州省国际会议中心顺利召开。来自全国各地的200余名食品、药品相关检测人员及生产企业质控人员参加了此次会议。北京吉天仪器有限公司(以下简称“吉天仪器”)携新产品“Sup-NIR 3000系列近红外分析仪”参加了本届大会。大会现场吉天仪器展位获与会专家、客户高度关注据了解,贵州省食品药品安全“十三五”规划中提出,在2020年前要把贵州建成全国食品药品最安全、最放心的省份之一。此次会议,中国仪器仪表学会从贵州“十三五”食品、药品安全体系建设切入,通过专家咨询、学术交流、建立技术人员长效培养机制、建立产学研联合创新平台、助推承接国家科技攻关或重大产业化项目等模式,助力贵州顺利推进重大规划项目,推动产业升级,助力地方经济发展。北京吉天仪器为此次会议做了非常认真的准备,借此机会分别邀请行业专家、产品经理助力此次盛会。在药品论坛上,广东药科大学中医药研究院肖雪博士详细介绍了“中药生产在线质量控制系统的建设与应用研究”,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。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。肖雪博士在药品论坛上做研究报告Sup-NIR 3000系列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,波长范围1000-1800nm(可扩展至1000-2500nm)。通过彩色触摸屏操作RIMP软件实现固体颗粒、条状、粉末状及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。Sup-NIR 3000系列近红外分析仪产品展示 近红外全系列产品展示: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。此系列近红外仪器还参与了纺织行业标准(SN/T 3896.1-2014)的制定。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。
  • 2021红外/近红外光谱新品盘点:做适合应用场景的分析仪器
    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。
  • 杨辉华:近红外,我的中国心
    p strong   1 结缘近红外 /strong /p p   2004年,我在华东理工大学读博士,听时任国家中医药管理局副局长任德权先生关于中医药现代化的学术报告,觉得自己所学的信息技术能为中药现代化作点事,特别是在中药质量控制方面。于是,由任局长介绍,认识清华大学罗国安教授,了解到近红外可用于中药原药材评价,以及生产过程质量的在线监测。 /p p style=" text-align: center " img title=" thumb_IMG_5830_1024.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201609/insimg/09e59c77-e582-42d8-a984-61e78bed9742.jpg" / /p p strong   2 初识近红外 /strong /p p   2005年7月,进入清华大学分析中心(化学系)做博士后,合作导师罗国安教授、王义明教授。在这里,加入中药组,不久被任命为组长。由于我本科、硕士是自动化仪表专业,学过光谱仪,博士是模式识别智能系统专业,对算法较熟悉,同时曾在高校计算机系工作五年,几方面的知识都可以用得上,十分高兴。博士后期间主要研究化学计量学算法及共应用,同时开发项目需要的有关软件。入门主要看陆先生的书,以及袁洪福教授、褚小立博士等人的论文。实验主要在布鲁克(学院南路)、北京英贤仪器(丰台IBI)做,亲自做实验,取样或配样,测光谱,组内研究生做HPLC或HPLC-MS分析。在实验上,得到了姚建垣、周学秋两位老师的倾心指导和大力帮助。和写代码风格完全不同,做实验也充满乐趣。 /p p strong   3 集成近红外 /strong /p p   在清华期间,罗老师、王老师让我在技术上负责上海绿谷、承德颈复康、吉林敖东、神威药业等企业的中药生产过程近红外光谱在线质量监测项目,涉及到中药水提、醇提、柱层析、混合等多种关键工艺过程。为解决药液引流、消除汽泡、滤除杂质、恒定温度、样品平流通过流通池,以及多通道样品轮流测量,和设备供应商一起,设计了样品预处理系统,开展硬软件集成。以前觉得大学里学的流体力学、传热学一直没有用,到此方恨少。近红外分析系统需要与药厂的工业自动化系统集成,甚至办公自动化系统集成,例如,在神威,我们一台工控机上安装了三块网卡,分别连接工控PLC、办公自动化系统和视频监控系统,实现按需互通,现在看来,也可算是早期的工业4.0呢。实验室有众多的化学专业博士后、博士生、硕士生,以及我在桂林电子科技大学指导的计算机专业硕士生(在此特别致谢罗老师、王老师),前后大概有20多位同学参与近红外科研项目,其中以肖雪、李灵巧为杰出代表。在清华的日子里,尽管工作量大,经常出差,熬夜取样(车间小睡),走夜路回宾馆(路上没车),但大家享受劳动的快乐,相处融洽,合作愉快,这些企业合作项目都很顺利。由于软硬件集成是我们自己做,所以系统的自动化程度很高,特别是在生产线自动取样十分方便。经过大家共同努力,项目都取得了理想的应用效果,如承德颈复康在国内最早在生产线上实现药粉混合过程均匀度在线监测,吉林敖东、神威药业则对提取、柱层析等生产过程进行实时在线质量监测,包括异常监测、定性或定量分析、柱层析样品收集起点终点判断等。项目也得到了国家和科研团体的关注,如全国人大常委会副委员长桑国卫院士、国家中医药管理局王国强局长,以及中国仪器仪表学会领导专家等,曾多次到有关项目现场考察指导。2009年,颈复康项目成果获承德市科技进步一等奖、河北省科技进步三等奖。2012年,神威药业项目成果获河北省科技进步一等奖,2014年进一步获得国家科技进步二等奖。 /p p strong   4 开拓近红外 /strong /p p   团队提出了Isomap-PLS、LLE-PLS等流形学习建模方法 发展了近红外光谱分析的并行计算系列方法,如基于MapReduce的PLS方法,基于CPU、GPU并行计算的PLS,以及交叉验证(Cross Valiation)的并行化方法。在2012年全国近红外光谱大会上,提出近红外光谱分析网络及化学计量学计算软件作为云服务(SaaS)的理念。在2016年全国近红外光谱大会上,提出近红外光谱的深度学习建模方法。团队开发的近红外光谱分析系列软件,成功应用于制药及其它领域,一些系统一直在用。2013年,团队有关成果荣获广西科技进步二等奖。 /p p strong   5 服务近红外 /strong /p p   作为分会的一员义工,本人有幸参与了前期的专委会和现在的分会从筹备、成立直到现今的许多重要活动,并为之尽心服务。参加了全国历届近红外光谱大会,以及第一届ANS 2008,泰国ICNIRS 2009,参与第446次香山会议筹备并担任会议秘书,并于2012年在桂林成功举办了全国第四届近红外光谱大会。参与创办了学会会刊,刚开始为季刊。参与了多次院士专家慰问活动。另说一红一黑两件轶事。专委会正式成立于2009年6月6日,这个日子由我建议,并得到采纳,感觉开门很红火,一直到现在都红火。我及团队负责了学会网站域名www.ccnirs.org设计及申请,网站开发、运营及维护,网站早期还真是被黑过几次。因此,近红外人不仅要玩得转模型,还得要斗得过黑客。在互联网、云计算和大数据的时代,这可能真不是一个笑话。 /p p strong   6 标识近红外 /strong /p p   特别有意义的是,在学会成立之初,我和袁洪福、刘慧颖、韩东海、褚小立等老师共同创意了学会Logo,即我们现在所用的CCNIRS标识,并请清华美院的杨志博士后设计实现。Logo含义臆解如下,欢迎拍砖,共同完善,形成官方终版。从颜色看,红色中国心,来自故宫红墙,世称中国红 外围之大C,来自青花瓷,人谓国宝,内外满满的中国情。从形状看,Logo由CCNIRS字母组成,主体是一个大小同心圆,圆代表圆满、和谐,小圆是中国,大圆是世界,两圆同心,世界同德。满招损,谦受益,故圆中有缺。这个缺口就我们通过近红外光谱分析技术来感知中国和(物质)世界的窗口。Logo中央的两个C巧妙地融合并镶嵌在一起,中央红色小圆恰如近红外光谱仪的光源 外面是字母NIRS,小液滴似样品,曲线像光纤、电线、分光及探测器 线条幻变呈现出光线波动之特性,颜色渐变表征了光谱之本质,浑然大圆如同仪器外壳,整个Logo宛如一幅近红外光谱仪之写意漫画。 /p p strong   7 感恩近红外 /strong /p p   近红外分会是一个特别温馨、特别和谐,有作为、有担当的集体。在这里,得到了诸多贵人鼎力相助,感恩罗国安老师、王义明老师,尊敬的陆婉珍先生,袁洪福、褚小立、邵学广、梁逸增、胡昌勤、韩东海、刘慧颖、严衍禄、林金明、张新荣、张卓勇诸位大教授,燕泽程主任,姚建垣总,以及清华、华理、江中、桂电、神威、敖东、颈复康、绿谷、英贤、聚光和布鲁克那些共同奋斗、无私帮助的朋友们!感恩所有的先行者和同行们! /p p strong   8 寄语近红外 /strong /p p   攻克核心器件,创新专用整机, /p p   离线在线检测,定性定量分析, /p p   软件作为服务,数据蕴含价值, /p p   模型传递共享,应用功成可期。 /p p style=" text-align: right "   北京邮电大学人机智能研究室 /p p style=" text-align: right "   桂林电子科技大学 /p p style=" text-align: right "   杨辉华 /p p style=" text-align: right "   2016.09.18 /p p & nbsp /p
  • 更小巧、更经济的近红外仪器——视频访国际近红外学会主席Tom Fearn
    p & nbsp & nbsp 2019年9月16-20日,两年一次的国际近红外大会(ICNIRS)在澳大利亚黄金海岸召开,吸引了来自36个国家的347位代表参加,其中参会的中国学者有30多位。与全球近红外发展相比,中国近红外学科的发展处在急剧上升的阶段,相关的新技术、新应用层出不穷。而且,经过了多年的摸索和沉淀,中国的近红外走过了从质疑到认可的过程,当前在饲料、烟草、石化、粮食等领域都得了很好的应用,并为用户创造了客观的经济价值。不仅如此,中国学者在近红外的前沿研究方面也取得了突出的成果。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 2021年,国际近红外大会将在北京举行,仪器信息网在会议期间特别采访了国际近红外光谱学会主席Tom Fearn,请他谈谈本次国际近红外大会的亮点、目前近红外光谱技术和应用发展的现状、近红外仪器的发展趋势以及对2021年北京国际近红外大会的期待与寄语。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 视频采访如下: /p script src=" https://p.bokecc.com/player?vid=8DD13887AE62AE0C9C33DC5901307461& siteid=D9180EE599D5BD46& autoStart=false& width=600& height=490& playerid=5B1BAFA93D12E3DE& playertype=2" type=" text/javascript" /script p br/ /p
  • 纪念诺贝尔奖级科学家:近红外光谱技术之父Karl Norris
    p strong span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "   摘要:本文扼要综述了近红外光谱分析技术的发展里程,主要介绍了Dr. Karl H. Norris对近红外光谱分析技术做出的贡献,并汇总了与近红外光谱相关的诺贝尔奖获得者的贡献。很遗憾Dr. Karl H. Norris没有荣获诺贝尔奖,但这丝毫不影响Karl Norris的伟大,也不影响近红外光谱技术的伟大。世上诺贝尔奖可以缺席,但是却不能没有Karl Norris这位科学家,也不能没有近红外光谱这项分析技术。现代近红外光谱对分析技术和过程控制技术都产生了深远的影响。 /span /strong /p p span style=" font-family: 宋体, SimSun "   2019年7月17日,被誉为“近红外光谱技术之父”(Father of NIR Technology)的Dr. Karl H. Norris去世,享年98岁。7月18日收到国际知名光谱学家日本Ozaki教授发来的邮件: span style=" font-family: 宋体, SimSun color: rgb(255, 0, 0) " strong “We share the deep sadness for Dr. Karl Norris. I think his contribution truly corresponds to Nobel Prize. Although we lost the great scientist, we have to keep his great spirit not only in NIR spectroscopy but also in science and engineering. His contribution is much wider than NIR spectroscopy. ” /strong /span Ozaki教授评价Dr. Karl Norris的贡献可以与获得诺贝尔奖的科学家媲美。Ozaki教授的这段话让我萌发写一篇小随笔的冲动,随后系统整理了多年积累的相关文献,几经脉络的调整,终成这篇小文。 /span /p p strong   一、Dr. Karl H. Norris之前的情况 /strong /p p   近红外光是人们发现的第一个非可见光区域,由英国物理学家赫歇耳(F.W.Herschel,1739-1822)发现。赫歇耳是一位天文学家,他通过自己磨制镜片制作的天文望远镜发现了天王星。赫歇耳制作了400多个望远镜提供给天文爱好者使用,其中有些人抱怨通过望远镜观测星体会灼痛眼睛。于是,他设计了一个实验来研究太阳光线的热效应(图1)。赫歇耳利用1666年牛顿发现的三棱镜分光现象将太阳光色散成不同颜色的光,然后用温度计逐一测量不同颜色光的热量,在偶然情况下他发现在红色光之外仍存在更大强度的热量,他断定在红光之外仍存在不可见的光,他用拉丁文称之“红外”(Infra-red)。由于赫歇耳用的棱镜是玻璃制成的,其吸收了中红外区域的辐射,实际上该波段是近红外(Near Infrared,NIR),波长范围大致位于700~1100nm范围内,因此,在一些文献中常把这段短波近红外区域称为Herschel区。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 300px height: 389px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/b75f5ce8-1b56-4da0-8121-0fff654f330e.jpg" title=" 01.jpg" alt=" 01.jpg" width=" 300" height=" 389" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图1 赫歇耳发现红外辐射实验的示意图 /strong /p p   巧合的是,第一次测量近红外吸收谱带的人是赫歇耳的儿子John Herschel,1840年他设计了一个巧妙的实验,将经玻璃棱镜色散后的太阳光照射到乙醇上,用黑色多孔纸吸收乙醇蒸气,然后通过称重方法来测定乙醇的蒸发速度。1881年英国天文学家阿布尼(W Abney)和E R Festing用Hilger光谱仪以照相的方法拍摄下了48个有机液体的近红外吸收光谱(700~1200nm),发现近红外光谱区的吸收谱带均与含氢基团有关(例如C-H、N-H和O-H等),并指认出了乙基和芳烃的C-H特征吸收位置。1889年瑞典科学家K Angstrem采用NaCl材料的棱镜和辐射热测量计作检测器,首次证实尽管CO和CO sub 2 /sub 都是由碳原子和氧原子组成,但因为是不同的气体分子而具有不同的红外光谱。这个试验最根本的意义在于它表明了红外光谱吸收产生的根源是分子而不是原子,整个分子光谱学科就是建立在这个基础上的。 /p p   上述这些原始性的科学发现都是在诺贝尔奖设立前完成的,诺贝尔奖设立时间是1900年6月,首次颁发是1901年12月。 /p p   直到上世纪六十年代,近红外光谱都没有得到较好的应用,主要是它的吸收非常弱,且谱带宽而交叠严重,依靠传统的光谱定量(单波长的朗伯-比尔定律)和定性分析(官能团的特征吸收峰)方法很难对其进行应用,一度被称为光谱中的“垃圾箱”(The garbage bin of spectroscopy)。相比较而言,近红外光谱两端的外延区域(紫外-可见光谱和中红外光谱)在这段时间内却得到了快速发展。 /p p   一些影响分子光谱分析的理论或技术,也都是在此期间(1900~1960)提出或发明的。例如,1912年丹麦物理化学家N Bjerrum 提出HCl 分子的振动是带负电的Cl原子核与带正电的H原子之间的相对位移,分子的能量由平动、转动和振动组成,以及转动能量量子化的理论,该理论被称为旧量子理论或者半经典量子理论。同年,F E Fowle用近红外光谱吸收谱带测定空气湿度,这可能是近红外光谱首次用于定量分析。1927年美国加州大学的J W Ellis观测到有机化合物近红外光谱中750nm、820nm、900nm、1000nm、1200nm、1400nm、1700nm、2200nm的吸收峰与C-H键相关,并指出3400nm处的为基频吸收峰,1700nm和1200nm处的分别为一级和二级倍频吸收峰,2300nm和1400nm分别为6800nm与3400nm、1400nm的合频吸收峰。1928年美国加州大学的F S Brackett利用1200nm谱带可以鉴别多个不同的化合物,并指认1190nm、1220nm和1230nm分别为-CH3、-CH2和-CH的吸收谱带。 /p p   1924年法国科学家J Lecomte首次提出分子指纹图谱的概念,发现中红外光谱可以识别同分异构体(如所有的辛烷异构体)。这一发现为二次世界大战期间,将中红外光谱用于分析性质相似的碳氢燃料以及橡胶产品提供了重要信息,人们真正认识到了中红外光谱的实用价值。1930年Mecke提出了表示分子振动的符号,如ν表示键伸缩振动,δ表示键角弯曲振动,γ表示面外弯曲振动,并对谱带的归属进行了研究,这些符号沿用至今。 /p p   为描述紫外-可见区测定无机颗粒物质漫反射光谱时的光学行为,P Kuhelka和 F Munk于1931年提出了K-M理论,其理论基础是假设光的多重散射,即反射被观察到之前,已在系统内由一个粒子到另一个粒子进行了多次反射。1933年,H Hotelling写出了关于主成分分析(PCA)的经典论文, 1936年,P C Mahalanobis提出了计算马氏距离的方法,后来PCA和马氏距离被广泛用于近红外光谱多元定性分析。 /p p   1942年,用于中红外气体分析的怀特池(White Cell)被发明,使得中红外光谱在气体分析中逐渐得到广泛应用。二次世界大战前的1939年世界仅有几十台中红外光谱仪,但到1947年世界已有500余台红外光谱仪在工作,中红外光谱已成为分子结构的分析的主要手段。1945年美国Beckmam公司推出世界上第一台成熟的紫外可见分光光度计商品仪器,仪器稍加改动便可以测定近红外区域的光谱了。二次世界大战还加速了1930年研制出的硫化铅检测器的发展,使其成为非常灵敏的商品化检测器,用于近红外区1~2.5μm波长范围的测量。1950年左右,干涉滤光片在光谱仪器中得到了应用,基于几个特定波长的红外滤光片式在线过程仪器相对独立地出现了,主要用于气体、水分和湿度的分析,这类仪器的应用延续至今。1955年左右,美国IBM公司已开发出Fortran语言,这是第一个结构化和科学化的计算机语言。1960年左右,Fahrenfort和Harrick发明了红外衰减全反射(ATR)测量附件,可直接测量一些特殊样品的红外光谱,显著扩展了红外光谱的应用范围。 /p p   尽管上述的理论和技术都有鲜明的原创性,也对后来的分子光谱技术产生了很大影响,但都与诺贝尔奖无缘,这些理论和技术或许算不上重大的发现或发明吧。 /p p   上世纪四五十年代,也有将近红外光谱用于定量分析的报道,包括测定环氧化合物官能度、聚合物和酚醛塑料不饱和度、化合物的羟基、药物的水分等,例如,英国化学工业公司(ICI)Harry Willis不仅采用近红外光谱表征聚合物的结构,还采用近红外光谱测量聚合物薄膜的厚度。但上述这些研究和应用从严格意义上讲都不属于现代近红外光谱分析技术,都是沿用传统的中红外光谱官能团解析和朗伯-比尔定律的定性和定量分析路线。 /p p   现代近红外光谱分析技术是从Dr. Karl H. Norris的工作开始的。 /p p strong   二、Dr. Karl H. Norris的贡献 /strong /p p   Dr. Karl Norris是美国农业部研究中心(马里兰州贝茨维尔市)的一位工程师。1949年他曾用自己改造的Beckmam DU紫外光谱仪通过透射测量方式对鸡蛋的新鲜度进行研究,发现750nm处的吸收峰为水中OH基团的倍频吸收。这或许是第一张复杂混合物(天然产物)的近红外光谱,所以很多介绍近红外光谱发展史的文章中都会引用这张图(见图2)。遗憾的是因当时条件和技术所限,没有建立光谱与鸡蛋品质之间的关系,只能靠蛋壳的颜色开发出了鸡蛋自动筛选设备,这项工作得到了时任美国总统Dwight D. Eisenhower的关注(见图3)。Karl Norris通过这项研究还发现水果和蔬菜在700~800nm有明显的吸收谱带,这对Karl Norris之后开发近红外无损果品品质分析仪(例如苹果的水心病等)埋下了伏笔(见图4)。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 346px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/54b74d3d-7d4b-4ba5-a8b1-e7df3ea6bdd5.jpg" title=" 02.jpg" alt=" 02.jpg" width=" 500" height=" 346" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图2 鸡蛋随时间变化的吸收光谱图 /strong /p p strong /strong /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 401px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/918f91a2-f561-4b74-82e0-31a2915f6589.jpg" title=" 03.jpg" alt=" 03.jpg" width=" 500" height=" 401" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图3 1953年D D Eisenhower总统参观Karl Norris研制的鸡蛋自动筛选设备 /strong /p p strong /strong /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 346px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/73f9c7ca-f06c-4909-aead-a7dedf4b2a85.jpg" title=" 04.jpg" alt=" 04.jpg" width=" 500" height=" 346" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图4 Karl Norris与Neotec公司研制的近红外内部品质分析仪 /strong /p p   Karl Norris真正开始近红外光谱技术的研究是1960年从测定种子中的水分开始的,早期的思路也是基于朗伯-比尔定律的,例如测定种子甲醇提取物中的水分,后来又将粉碎的谷物与四氯化碳混合成浆,以减少光的散射,他们找到了透射光谱中两个波长(1.94μm和2.08μm)吸光度之间差值与水含量之间的一元二次多项式定量关系,获得了满意的结果。这个差值光谱的概念对Karl Norris影响很深,之后滤光片仪器波长的筛选和导数光谱消除颗粒等影响都源于此。但是,当实际应用推广时,发现四氯化碳有毒,且这种方法操作起来也相对繁琐,用户不接纳。没有四氯化碳做稀释剂,无法实现光谱的透射测量,Karl Norris开始尝试采用反射方式,他们买来了当时最好的Cary 14光谱仪。但这台仪器的性能并不能满足他们的需求,例如测量速度慢(20min才能得到一张光谱),没有合适的反射测量附件(尽管也有积分球,但信噪比很差),样品仓太小无法适合样品的无损分析等。在随后的多年中,随着电子技术的进步,Karl Norris与他的合作者不断对其进行了改造(见图5),包括样品仓、光路系统(将双光路变为单光路)、电子器件、A/D转换板、检测器和计算机等。 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 正是在这台被称为“The Norris Machine”的光谱仪上,Karl Norris开启了现代近红外光谱分析技术的大门。 /strong /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 384px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/f1619571-5833-423b-b460-6684cfca33f5.jpg" title=" 05.jpg" alt=" 05.jpg" width=" 500" height=" 384" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图5 Karl Norris与他主持改造后的Cary 14光谱仪(1957年和1988年) /strong /p p   首先,Karl Norris创造性地将传统光谱分析中的吸光度(A=log1/T)用log1/R代替,这明显不符合朗伯-比尔定律,没有任何理论基础,受到当时大多数光谱学家和化学家的质疑。值得庆幸的是Karl Norris不是光谱学家,他是一位农业工程师,以解决实际应用问题为研究导向。Karl Norris的结果却是非常积极,log1/R与水分存在较强的相关关系。随着研究的深入,他们发现两波长测量谷物水分时会受样品中其他成分的干扰,例如小麦中的蛋白质,大豆中的油脂等。Karl Norris又创新性地将多个波长的吸光度通过多元线性回归(MLR)方法建立预测方程,显著提高了预测谷物水分的准确度。之后很短的时间内,Karl Norris意识到近红外光谱还可以测量这些干扰物的含量,例如蛋白质、油分含量等。经过Norris的努力,筛选出了6个关键波长(1680nm、1940nm、2100nm、2230nm、2310nm),这为随后开发商品化的滤光片仪器奠定了坚实的基础(见图6)。为了降低颗粒粒度对漫反射光谱的影响,Karl Norris采用导数方法对光谱进行处理,并提出了“Karl Norris滤波”方法,这种光谱预处理方法当时在光谱学中较少使用。 /p p    span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong Karl Norris所做的上述工作被认为是现代近红外光谱技术的开端,其已具备了现代近红外光谱技术的显著特征:整粒谷物无损分析、分析速度快、基于光谱预处理和多元校正的多物性参数同时分析,建标样本为实际样本等。值得注意的是,与传统分析技术相比,近红外光谱从创始起就存在着两个显著特点:(1)推崇不对样品进行处理,以附件的形式解决不同形态样品的测量问题 (2)推崇不将样品带到仪器旁边,而将仪器带到样品旁边(即现场分析和在线分析)。这两个特点对影响分析技术的发展是深远的。 /strong /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 407px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/37802891-a429-40c4-8bd3-a316c16795b5.jpg" title=" 06.jpg" alt=" 06.jpg" width=" 500" height=" 407" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong   图6 1968年Karl Norris操作首台4个滤光片的大豆近红外分析仪样机(最初是基于粉碎大豆与四氯化碳混合成浆的透射测量方式,后来改为漫反射测量方式) /strong /p p   Karl Norris的另一项贡献是在他的指导下,DICKEY-john和Neotec两家公司于上世纪七十年代初,基于滤光片技术首次开发出了商品化的近红外光谱谷物专用分析仪,这是近红外光谱技术发展过程的一个重要里程碑。之后,滤光片型的仪器也进行了较多改进,针对不同的测量对象(例如草料和烟草等)选取不同波长的滤光片、增加滤光片的数量、温度控制、光学系统密封以适应恶劣的现场环境等,但Karl Norris提出的仪器本质的特征没有改变。DICKEY-john公司生产的GAC Model 2.5AF和Neotec公司生产的GQA Model 31成为上世纪70年代中期主力的近红外谷物快速分析仪器。这些仪器在实际应用中,发挥了很大的作用,在很大程度上推动了近红外光谱技术的发展。例如,在加拿大Phil Williams通过必要的改进,将这类近红外谷物分析仪(起初是Neotec Model I仪器)用于小麦出口区快速测定蛋白质的需求。因为贸易商愿意为高蛋白质含量的小麦付更多的钱,这样交易量大的贸易商,通过近红外分析仪经几次交易赚得钱,就能够购买一台近红外分析仪。因此,数百台这样的仪器进入大型粮仓和出口区,同时一些面粉厂、大豆加工厂和食品生产厂等也开始使用近红外分析仪。进入上世纪70年代末期,光栅扫描型近红外光谱分析仪开始出现,其关键技术都是以“The Norris Machine”为原型样机(雏型)研制的,例如Neotec Model 6100和Tchnicon InfraAlyzer 500等。 /p p   1975年,加拿大谷物委员会(Canadian Grain Commission,CGC)将近红外方法规定为蛋白质检测的官方方法。1978年,美国农业部联邦谷物检验服务中心(USDA,FGIS-Federal Grain Inspection Service)也为其所有的小麦出口基地购置了近红外分析仪,1980年FGIS采纳该方法作为官方指定的测定小麦蛋白质的标准方法。1982年美国谷物化学家协会(American Association of Cereal Chemists,AACC)正式批准了该方法(AACC No.39-00)。 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 2009年Phil Williams在匹兹堡沃特斯论坛上讲到,全球约90%小麦的贸易是基于整粒谷物近红外分析仪检测蛋白质含量进行的(Today, Phil Williams estimates that over 90% of wheat world-wide is sold on the basis of protein testing by whole-grain NIRS instruments)。有文献报道,加拿大采用近红外光谱技术后(主要是对农作物的管理),稻米的产量每公顷提高约0.6吨,小麦的产量提高约1.1吨,小麦蛋白质含量提高约1%(The success of NIR-based tissue testing services is substantial, being estimated to enhance yields of rice by 0.6 tonne ha–1and wheat yields by 1.1 tonnes ha–1. NIR spectroscopy has also helped producers raise the protein content of wheat grain by 1% protein)。 /strong /span /p p span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong   Karl Norris的工作,尤其是“The Norris Machine”迅速得到农业领域的关注,在上世纪七十年代,一些美国本土和国际同行纷至沓来,Karl Norris以无私、大度、开放的科学家精神,将他的研究成果毫无保留地传授给每位来访的学者,并与他们进行深入合作。毋庸置疑,Karl Norris的实验室成为了培养现代近红外光谱分析大师的摇篮,“The Norris Machine” 也成为名副其实的“Master Instrument”。这期间在Karl Norris实验室进行访问的学者有:美国宾州的John Shenk,美国北卡州的W Fred McClure,加拿大的Phil Williams,日本的Mutsuo Iwamoto,匈牙利的Karoly Kaffka等等。 /strong /span 这些学者后来都成为近红外光谱分析技术的卓越践行者和强有力推动者,他们参照Karl Norris的模式纷纷研发仪器、开发软件和推广应用。例如John Shenk在美国建立了第一个近红外光谱草料分析网络,并开发了著名的化学计量学软件DOSISI和WinISI Mutsuo Iwamoto回到日本后,在他的带领和影响下,近红外光谱技术在日本得到了广泛的应用,日本在上世纪八十年代末期就基于近红外光谱开发出果品品质自动分选装置,并得到了广泛推广应用。上世纪九十年代Karl Norris在日本静冈参观了Mitsui公司研制的果品近红外在线分选装置(图7),曾感叹说:“My dream has come true in Japan”。可见,Karl Norris在培育国际近红外大师这一方面的贡献无疑是巨大的。 /p p span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong   在Karl Norris的带领下,开创现代近红外光谱技术并取得成功应用的是农业工程师、农学家和动物营养家等,而不是物理学家、化学家和光谱学家,这与其他光谱技术的发展道路是截然不同的。 /strong /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 390px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/2ce59b3e-c11f-4517-8fe6-20d24847a29e.jpg" title=" 07.jpg" alt=" 07.jpg" width=" 500" height=" 390" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图7 Karl Norris在日本参观过的Mitsui公司研制的果品近红外在线分选装置 /strong /p p   Karl Norris的工作也对我国产生了间接影响,我国的近红外光谱技术也是从农业领域的研究和应用开始的。上世纪七十年代后期我国科研人员通过Karl Norris等人的学术论文、仪器厂商的宣传、以及到日本等国家的考察学习开始认识近红外光谱技术(图8)。早在八十年代初期中国农科院吴秀琴老师和长春光机所陈星旦院士就开始合作研制滤光片型的近红外光谱分析仪,并取得了成功。这之后,严衍禄教授组建了中国农业大学近红外光谱分析实验室,开始了近红外光谱在农业领域的系统研究,他们的研究成果集中发表在1990年《北京农业大学学报》增刊上。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 339px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/e1ba8853-96e4-4f72-a072-7edfb406c351.jpg" title=" 08.png" alt=" 08.png" width=" 500" height=" 339" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图8 我国早期开始关注近红外光谱技术的文献 /strong /p p   在上世纪六七十年代,Karl Norris等人的近红外光谱分析研究工作并未获得光谱界的认可。一度被光谱学家和化学家认为是“Black Magic”。Karl Norris为促进近红外光谱获得当时一些光谱学家的支持做了很多工作。Karl Norris在从事近红外光谱分析谷物研究初始,就找到美国著名的光谱学家Tomas Hirschfeld寻求帮助,但当时Karl Norris的研究工作并未得到Tomas Hirschfeld的支持,因为从传统光谱学来看,近红外光谱没有任何优势。但是,Karl Norris与Tomas Hirschfeld的交往并没有因此而终止,Karl Norris取得一些进展后,都会与Tomas Hirschfeld进行沟通交流,最终使Tomas Hirschfeld从近红外光谱的强烈反对者变为近红外光谱的强烈支持者。这一时期开始支持近红外光谱技术的光谱学家还有Peter Griffiths和Bill Fateley等人。这些光谱学家的加入,对近红外光谱技术理论体系的形成起到了重要的作用。例如,1985年Tomas Hirschfeld通过巧妙的实验设计,找到了近红外光谱可以预测水中氯化钠含量的光谱信息依据(图9)。1984年,在Tomas Hirschfeld的倡导下,美国材料与试验协会(ASTM)成立了近红外光谱工作组(E13.03.03),研究近红外光谱技术的标准方法问题。 /p p   令人惋惜的是,Tomas Hirschfeld英年早逝(1939-1986),但是他对近红外光谱的贡献被大家一直记得。在Karl Norris等人的倡议下,国际近红外光谱学会在上世纪八十年代末设立了“Tomas Hirschfeld Award”,表彰在近红外光谱领域做出突出贡献的科学家,截至2019年已有30位获此荣誉。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/4a48c389-3bc3-4217-9043-14d1a184efff.jpg" title=" 09.jpg" alt=" 09.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图9 NaCl浓度对水近红外光谱的影响 /strong /p p   1974年瑞典化学家S Wold和美国华盛顿大学的B R Kowalski教授创建了化学计量学学科(Chemometris)。化学计量学是将数学、统计学、计算机科学与化学结合而形成的化学分支学科,其产生的基础是计算机技术的快速发展和分析仪器的现代化。据报道,1981年PC机全球销量为三十万台,但到1982年就激增至三百万台。计算机使仪器的控制实现了自动化,且更加精密准确,同时使数据矩阵计算变得相对简单了,可以用来处理更为复杂的定量或定性程序。遗憾的是,化学计量学产生初期并没有与近红外光谱在农业中的应用结合起来。是Karl Norris的不懈努力使化学计量学家逐渐重视这一技术,为近红外光谱技术的崛起起到了推波助澜的作用。一些基于主成分分析的化学计量学方法开始被大家所采用,如主成分回归和偏最小二乘等,这显著提高了近红外光谱分析结果的准确性和可靠性,这也是近红外分析理论体系的重要组成部分,使其基本达到了理论与实践的统一。在上世纪九十年代中期,人工神经网络方法已经出现在用于近红外光谱分析的化学计量学商品化软件中。 /p p   1984年,T Hirschfeld与B R Kowalski在美国《Science》杂志上发表了题为“Chemical Sensing in Process Analysis”的文章,文中多次提到近红外光谱技术。同年,MathWorks公司成立,正式把Matlab推向市场。也是在1984年,B R Kowalski受美国国家科学基金会(NSF)和21家企业共同资助,在美国华盛顿大学建立了过程分析化学中心(Center for Process Analytical Chemistry,CPAC),后更名为过程分析与控制中心(Center for Process Analysis and Control,CPAC)。该研究中心的核心任务是研究和开发以化学计量学为基础的先进过程分析仪器及分析技术,使之成为生产过程自动控制的组成部分,为生产过程提供定量和定性的信息,这些信息不仅用于对生产过程的控制和调整,而且还用于能源、生产时间和原材料等的有效利用和最优化,近红外光谱是其中一项关键的技术。与CPAC合作的这些企业都是当时化工和石化等领域知名的大企业,这意味着近红外光谱技术已开始从农业应用领域转向工业过程分析领域。其中一项划时代的创新技术是利用近红外光谱测定汽油的辛烷值,它可以在很多场合替代传统大型的马达机测试仪器(图10)。与此同时,一些知名的仪器制造商也开始研制新型的近红外光谱仪器,近红外光谱仪器市场和应用研究从此开始呈现出百花齐放的局面。 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 246px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/85a20100-29a6-4c0b-a551-cdcd5e3a4ece.jpg" title=" 10.jpg" alt=" 10.jpg" width=" 500" height=" 246" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图10 传统测定汽油辛烷值的马达机与CPAC研制的近红外辛烷值分析仪 /strong /p p   另外,Dr. Karl H. Norris还是将近红外光谱技术用于医学领域的先行者之一,始终从事和指导近红外光谱在这一领域的研究和应用工作。 /p p strong   三、与近红外光谱相关的诺贝尔奖 /strong /p p   下面介绍几个与近红外光谱技术相关的诺贝尔奖。 /p p   迈克尔逊干涉仪是1883年美国物理学家迈克尔逊(Albert Abraban Michelson)和莫雷(Edward Williams Morley)合作,为研究“以太”而设计制造出来的精密光学仪器。实验结果否定了“以太”的存在,动摇了经典物理学的基础,为狭义相对论的建立铺平了道路。因发明精密光学仪器和借助这些仪器在光谱学和度量学的研究工作中所做出的贡献,迈克尔逊被授予了1907年度诺贝尔物理学奖。目前,迈克尔逊干涉仪目前被广泛应用于近红外光谱仪器和中红外光谱仪器。 /p p   2017年诺贝尔物理学奖授予3位美国科学家Rainer Weiss、Barry C. Barish和Kip S. Thorne,获奖理由是“对LIGO探测器和引力波观测的决定性贡献”。LIGO全称“激光干涉引力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory)”。该项目的成就在于,当引力波到达地球时,两台大型激光干涉仪成功地检测到了比原子核还要小数千倍的细微变化(导致的空间变化程度最大值为10 sup -21 /sup ,相当于1亿千米的长度内产生一个原子大小(10 sup -10 /sup 米)的变化)。LIGO的干涉仪是迈克尔逊干涉仪在18世纪80年代的巨型版本,创新性的技术和工程将LIGO的干涉仪延伸到1120公里,使LIGO的干涉仪比迈克尔逊所使用的大144000倍,以保证有足够的灵敏度检测到引力波。2015年9月14日,LIGO探测器首次捕获到宇宙中的引力波,这次的引力波信号由两个黑洞相互碰撞而产生,经过了13亿光年才到达地球。 /p p   1922年诺贝尔物理学奖授予丹麦哥本哈根的尼尔斯· 玻尔(Niels Bohr,1885-1962),以表彰他在研究原子结构,特别是在研究原子发出的辐射方面所作的贡献。玻尔综合了普朗克的量子理论、爱因斯坦的光子理论和卢瑟福的原子模型,提出了新的定态跃迁原子模型理论,即后来被称玻尔理论,这理论成功地解释了氢光谱并排出了新的元素周期表。玻尔建立的原子量子论,打开了人类认识原子结构的大门,为近代物理研究开辟了道路。量子力学这一近代物理学大厦的基础,是以玻尔为领袖的一代杰出物理学家集体才华的结晶,包括1929年获得诺贝尔物理学奖的德布罗意(电子的波粒二象性理论)、1932年获得诺贝尔物理学奖的海森堡(矩阵力学)、1933年获得诺贝尔物理学奖的薛定谔(波动力学)、1945年获得诺贝尔物理学奖的泡利(泡利不相容原理)等。玻尔提出的能级跃迁理论至今仍在原子和分子光谱领域中得到广泛使用。 /p p   1964年诺贝尔物理学奖授予美国的汤斯(Charles H.Townes)、前苏联的巴索夫(Nikolay G.Basov)和普罗霍罗夫(Aleksandr M.Prokhorow),以表彰他们从事量子电子学方面的基础工作,这些工作导致了基于微波激射器和激光原理制成的振荡器和放大器。1960年美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼宣布成功的研制了世界上第一台红宝石激光器,获得了波长为0.6943微米的激光,这是人类有史以来获得的第一束激光,梅曼因而也成为世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。激光器的发明是20世纪科学技术有划时代意义的一项成就。自激光器发明后,激光理论、激光器件、激光应用各方面的研究广泛开展,各种激光器也如雨后春笋一般涌现,激光科学成果累累,已成为影响人类社会文明的又一重要因素。 /p p   印度物理学家拉曼(Chandrasekhara Venkata Raman, 1888-1970),因光散射方面的研究工作和拉曼效应的发现,获得了1930年度的诺贝尔物理学奖。受散射光强度低的影响,拉曼光谱经历30年的应用发展限制期。直到1960年后,激光技术的兴起,拉曼光谱仪以激光作为光源,光的单色性和强度显著提高,拉曼散射信号强度得以提高,拉曼光谱技术才得到迅速发展。1980年后,探针共焦激光拉曼光谱仪的成功研制,大大扩展了拉曼光谱的应用范围,出现了像共焦显微拉曼光谱技术、傅里叶变换拉曼光谱技术、表面增强拉曼光谱技术、激光共振拉曼光谱技术、光声拉曼技术、高温高压原位拉曼光谱技术等,使得拉曼光谱被广泛应用于物理、化学、医药、工业等各个领域。 /p p   1969年,贝尔实验室的科学家Willard S. Boyle和George E. Smith发明了第一个数字影像传感器技术:电荷耦合器件(CCD)。CCD的应用范围甚广,如数字相机、手机,影响了社交媒体和视讯共享革命的发展。据报道,2009年,CCD一年出货量达13亿颗。这两位技术发明人在2009年获颁诺贝尔物理奖,以表扬他们在数字成像领域的贡献。CCD作为阵列检测器,在光谱仪上的应用也十分广泛。 /p p   被誉为“光纤之父”的高锟(Charles Kao)获得2009年诺贝尔物理学奖。1966年高锟在一篇论文中首次提出用玻璃纤维作为光波导用于通讯的理论。简单地说,就是提出以玻璃制造比头发丝更细的光纤,取代铜导线作为长距离的通讯线路。这个理论引起了世界通信技术的一次革命。1970年,美国康宁公司研制出损耗为20dB/km的光纤,使光在光纤中进行远距离传输成为可能,光纤通信新纪元自此拉开序幕。现阶段光纤通信可实现同时传输24万路的信号,其容量比微波通信增加一千倍。而且,在确保通信质量的前提下,普通电缆或微波通信的中继距离为1.5~60公里,而现阶段光纤可实现2000~5000公里的无中继传输。光纤除用于通讯领域外,还在医学、传感器和光谱仪中得到广泛应用。没有光纤,在线近红外光谱技术在工业中的应用也不会像如今这样广泛。 /p p   与发射单一频率的传统激光器不同,频率梳光源可同时发射多个频率,均匀间隔以类似于梳齿的谱线,它可覆盖从太赫兹到紫外可见较宽频率的光。光学频率梳已经成为继超短脉冲激光问世之后激光技术领域又一重大突破。在该领域内,开展开创性工作的两位科学家J. Hall和T. W. Hansch于2005年获得了诺贝尔奖。光梳相当于一个光学频率综合发生器,是迄今为止最有效的进行绝对光学频率测量的工具,可将铯原子微波频标与光频标准确而简单的联系起来,为发展高分辨率、高精度、高准确性的频率标准提供了载体,也为精密光谱、天文物理、量子操控等科学研究方向提供了较为理想的研究工具,逐渐被人们运用于光学频率精密测量、原子离子跃迁能级的测量、远程信号时钟同步与卫星导航等领域中。 /p p    strong 四、结束语 /strong /p p   原创性是诺贝尔科学奖的奖励宗旨,原始性创新就是向科学共同体贡献出以前从未出现过、甚至连名称都没有的东西,包括重大科学发现、理论突破、技术和方法的发明等。拉曼效应属于科学发现,激光和光纤属于理论突破,迈克尔逊干涉仪和频率梳属于技术发明,这些都是重大的原始性创新工作,其贡献也是巨大的,无容置疑。 /p p   当然,诺贝尔奖也有无奈和尴尬,例如1948年的诺贝尔医学奖授予发明剧毒有机氯杀虫剂DDT(二氯二苯三氯乙烷)的瑞士化学家米勒。DDT能够有效地杀除蚊虫、控制疟疾蔓延,但是DDT很难降解,毒性残留时间长,世界各国现已明令禁止生产和使用。再例如,一些重大的发现和发明没有获得诺贝尔奖,提出元素周期表的德米特里· 门捷列夫,发明电灯泡的托马斯· 爱迪生,提出黑洞死亡理论的史蒂芬· 霍金,爱因斯坦虽然获得了诺贝尔奖,可是他提出的划时代意义的相对论并不是获奖的理由,等等。 /p p   Karl Norris的研发工作和成果对近红外光谱技术的贡献是巨大的,也是原创性的,对分析技术的进步(包括对过程控制技术的进步)也是革命性的。Karl Norris是近红外光谱技术的开拓者,是名副其实的“近红外光谱之父”。没有Karl Norris,人们可能会在近红外光谱技术探索之路的黑暗期中徘徊更长的时间,也或许这个“沉睡者”永不被唤醒,永不会成为分析技术家族中的“巨人”。Karl Norris遗憾与诺贝尔奖失之交臂,但这丝毫不影响Karl Norris的伟大,也不影响近红外光谱技术的伟大。 /p p   世上可以没有诺贝尔奖,但是却不能没有Karl Norris这位科学家,也不能没有近红外光谱这项分析技术。 /p p   谨以此文悼念Dr. Karl H. Norris! /p p strong span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "   参考文献 /span /strong /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "   1 W F McClure. 204 Years of near Infrared Technology: 1800–2003. Journal of Near Infrared Spectroscopy,2003,11(6):487~518 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "   2 F E Fowle. The Spectroscopic Determination of Aqueous Vapor. Astrophysical Journal,1921,35(3):149~162 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "   3 K H Norris. Early History of near Infrared for Agricultural Applications. NIR news,1992,3(1):12~13 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "   4 T Davies. Happy 90th Birthday to Karl Norris, Father of NIR Technology. NIR news,2011,22(4):3~16 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "   5 S Kawano. Past, present and future near infrared spectroscopy applications for fruit and vegetables. 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