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红外分析设计实验

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红外分析设计实验相关的论坛

  • 【讨论】近红外光谱分析系统设计

    [size=3] 最近导师要我做基于LabVIEW的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析系统设计,说是只做软件部分。学习了一些时间,有很多疑惑,希望有好心人提点一下,在此谢谢了。[/size] [size=3] 1、如果只做软件部分,那么光谱图怎么获取,怎样转换成数据形式?(初学,越看越迷糊了) 2、最初要做数据预处理,那么一般都有哪些处理方法?处理的数据以什么方式呈现? 3、导师说要建立一个大的框架,到现在我还不知道我的前面板都应该有哪些东西(分析结果是什么) 4、建模。。。挺模糊的,是不是选择一种方式就可以了?完全刚接触的新东西,一时还真没适应过来,希望大家能帮帮我。。[/size]

  • 【求购】近红外光谱分析系统设计

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  • 【资料】<试验设计与分析>

    <试验设计与分析>[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=48599]<试验设计与分析>[/url]

  • 红外法分析水中油,从什么角度分析更合理,实验安排?

    如题目,计划做红外光谱实验对水中污染油进行定性定量分析。第一次做实验,而且借用别人的实验室,所以一定要先安排好实验。我打算用3种油(汽油、柴油和煤油),按照不同浓度混合模拟污染油。具体按照什么浓度混合,共需要配置多少种,还是没有把握,希望有经验的前辈给予指点,谢谢另外我考虑用中红外还是近红外容易分析,老师要求能分出混合油中的具体种类,并定性分析。但是考虑每种油都是混合物,性质不确定,该如何区分呢?从分子的角度应该选择什么作为区分物质?

  • 【资料】<试验设计与数据分析>

    <试验设计与数据分析>[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=48601]<试验设计与数据分析>[/url]

  • 食品实验分析设备仪器——近红外光谱仪

    近年来,随着化学计量学、光纤和计算机技术的发展,近红外光谱仪作为常用的食品实验分析设备仪器,已经广泛应用于食品、化工、农牧业、制药、烟草等许多领域。济南某自动化仪器仪表有限公司所代理的瑞士一家公司生产的NIRMaster是目前市场上第一台独立的傅里叶变换近红外光谱仪,是新一代经过证明的FT-NIR光谱仪。该设备配备内置的、可靠的嵌入式电脑,包含立即可用的定标模型,专业的模型覆盖了食品、饲料、乳品、肉制品、烘焙制品等众多领域。触摸屏的选用则可为用户提供简明的界面,精选最主要的功能。局域网也能实施网络解决方案,可与MS办公软件或是LIMS的解决方案软件兼容,使得抗病毒程序保护成为可能。不同的需求和不同的工作环境要求采用不同的仪器外壳。NIRMaster有两款外壳可供选择,且均满足IP54或IP65防护等级。一款带食品级PMMA外壳,符合食品以及饲料行业中对物料的卫生要求,并可以直接放在生产场所旁线检测。另外一款是带不锈钢外壳的NIRMaster Pro,具有良好的耐有机酸、盐和碱的性能。及其进入防护和卫生、易清洗的设计,可以方便清洗,避免细菌污染的风险。 NIRMaster技术稳健可靠,是食品和饲料行业进行日常质量控制,并且得到可靠结果的食品实验分析设备仪器不二之选。

  • 【分享】非常实用——《实验设计与分析》

    [em0815] 中国心 您的支持就是我的动力![img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=86181]实验设计与分析.part1[/url][img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=86182]实验设计与分析.part2[/url]

  • 【转帖】《红外光谱分析实验指导书》--大连工业大学

    【转帖】《红外光谱分析实验指导书》--大连工业大学

    一、【实验题目】 红外光谱分析实验 二、【实验目的】 1.了解傅立叶变换红外光谱仪的基本构造及工作原理 2.掌握红外光谱分析的基础实验技术 3.学会用傅立叶变换红外光谱仪进行样品测试 4.掌握几种常用的红外光谱解析方法 三、【实验要求】 利用所学过的红外光谱知识对碳酸钙、聚乙烯醇、丙三醇、乙醇的定性分析制定出合理的样品制备方法;并对其谱图给出基本的解析。 四、【实验原理】 红外光是一种波长介于可见光区和微波区之间的电磁波谱。波长在0.78~300μm。通常又把这个波段分成三个区域,即近红外区:波长在0.78~2.5μm(波数在12820~4000cm-1),又称泛频区;中红外区:波长在2.5~25μm(波数在4000~400cm-1),又称基频区;远红外区:波长在25~300μm(波数在400~33cm-1),又称转动区。其中中红外区是研究、应用最多的区域。 红外区的光谱除用波长λ表征外,更常用波数(wave number)σ表征。波数是波长的倒数,表示单位厘米波长内所含波的数目。其关系式为: http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2010/09/201009041200_241477_1645275_3.gif作为红外光谱的特点,首先是应用面广,提供信息多且具有特征性,故把红外光谱通称为"分子指纹"。它最广泛的应用还在于对物质的化学组成进行分析。用红外光谱法可以根据光谱中吸收峰的位置和形状来推断未知物的结构,依照特征吸收峰的强度来测定混合物中各组分的含量。其次,它不受样品相态的限制,无论是固态、液态以及气态都能直接测定,甚至对一些表面涂层和不溶、不熔融的弹性体(如橡胶)也可直接获得其光谱。它也不受熔点、沸点和蒸气压的限制,样品用量少且可回收,是属于非破坏分析。而作为红外光谱的测定工具-红外光谱仪,与其他近代分析仪器(如核磁共振波谱仪、质谱仪等)比较,构造简单,操作方便,价格便宜。因此,它已成为现代结构化学、分析化学最常用和不可缺少的工具。 根据红外光谱与分子结构的关系,谱图中每一个特征吸收谱带都对应于某化合物的质点或基团振动的形式。因此,特征吸收谱带的数目、位置、形状及强度取决于分子中各基团(化学键)的振动形式和所处的化学环境。只要掌握了各种基团的振动频率(基团频率)及其位移规律,即可利用基团振动频率与分子结构的关系,来确定吸收谱带的归属,确定分子中所含的基团或键,并进而由其特征振动频率的位移、谱带强度和形状的改变,来推定分子结构。 五、【仪器与试剂】 1.仪器:Spectrum One-B型傅立叶变换红外光谱仪(美国铂金埃尔默公司) 2.试剂:碳酸钙、溴化钾、丙三醇、乙醇(均为分析纯);聚乙烯醇(化学纯)。 3.红外光谱仪(FT)的构造及工作原理http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2010/09/201009041202_241478_1645275_3.jpg(1)光源 红外光谱仪(FT)中所用的光源通常是一种惰性固体,用电加热使之发射高强度连续红外辐射,如空冷陶瓷光源。随着科技的发展,一种黑体空腔光源被研制出来。它的输出能量远远高于空冷陶瓷光源,可达到60%以上。 (2)迈克尔逊干涉仪 其作用是将光源发出的红外辐射转变成干涉光,特点是输出能量大、分辨率高、波数精度高(它采用激光干涉条纹准确测定光差,故使其测定的波数更为精确)、且扫描平稳、重线性好。 (3)探测器 其作用是将光信号转变为电信号,特点是扫描速度快(一般在1s内可完成全谱扫描)、灵敏度高。 (4)计算机 特点是各种数据处理快,且具有色散型红外光谱仪所不具备的多种功能。 (5)样品池 用能透过红外光的透光材料制作样品池的窗片,通常用KBr或NaCl做样品池的窗片。 (6)红外光谱仪(FT)的工作原理 FTIR是基于光相干性原理而设计的干涉型红外光谱仪。它不同于依据光的折射和衍射而设计的色散型红外光谱仪。它与棱镜和光栅的红外光谱仪比较,称为第三代红外光谱仪。但由于干涉仪不能得到人们业已习惯并熟知的光源的光谱图,而是光源的干涉图。为此可根据数学上的傅立叶变换函数的特性,利用电子计算机将其光源的干涉图转换成光源的光谱图。亦即是将以光程差为函数的干涉图变换成以波长为函数的光谱图,故将这种干涉型红外光谱仪称为傅立叶变换红外光谱仪。确切地说,即光源发出的红外辐射经干涉仪转变成干涉光,通过试样后得到含试样信息的干涉图,由电子计算机采集,并经过快速傅立叶变换,得到吸收强度或透光度随频率或波数变化的红外光谱图。其工作原理如下图所示:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2010/09/201009041204_241479_1645275_3.gif六、【试样的制备】 测定试样的红外光谱时,必须依据试样的状态,分析的目的和测定装置的种类等条件,选择能够得到最满意的结果的试样制备方法。若选择的试样制备方法不合适,也就不能充分发挥测定的效力,甚至还可能导致错误的结论,因而不能轻视试样的制备及处理方法。这是因为要获得一个良好的光谱记录,除了与仪器性能有关外,还要受到操作技术的影响。而在操作技术中,一是试样的制备及处理技术,一是光谱的记录条件。所以,在红外光谱法中,试样的制备及处理占有重要的地位。如果试样处理不当,那么即使仪器的性能很好,也不能得到满意的红外光谱图。一般来说,在制备试样时应注意下述各点。 (1)试样的浓度和测试厚度应选择适当,浓度太小,厚度太薄,会使一些弱的吸收峰和光谱的细微部分不能显示出来;过大,过厚,又会使强的吸收峰超越标尺刻度而无法确定它的真实位置。 (2)试样中不应含有游离水。水分的存在不仅会侵蚀吸收池的盐窗,而且水分本身 在红外区有吸收,将使测得的光谱图变形。 (3)试样应该是单一组分的纯物质。多组分试样在测定前应尽量预先进行组分分离(如采用色谱法、精密蒸馏、重结晶、区域熔融法等),否则各组分光谱相互重叠,以致对谱图无法进行正确的解释。 试样的制备,根据其集聚状态可进行如下。 1.固体试样 (1)压片法 在红外光谱的测定上被广泛用于固体试样调制剂的有KBr、KCl,它们的共同特点是在中红外区(4000~400cm-1)完全透明,没有吸收峰。被测样品与它们的配比通常是1:100,即取固体试样1~3mg,在玛瑙研钵中研细,再加入100~300mg磨细干燥的KBr或KCl粉末,混合研磨均匀,使其粒度在2.5μm(通过250目筛孔)以下,放入锭剂成型器中。加压(5~10t/cm2)3分钟左右即可得到一定直径及厚度的透明片,然后将此薄片放在仪器的样品窗口上进行测定。 (2)熔融法 将熔点低且对热又稳定的试样,直接放在可拆池的窗片上,用红外灯烘烤,使之受热变成流动性的液体,盖上另一个窗片,按压使其展成一均匀薄膜,逐渐冷却固化后测定。 (3)薄膜法 将试样溶于适当的低沸点溶剂中,而后取其溶液滴洒在成膜介质(水银、平板玻璃、平面塑料板或金属板等)上,使其溶剂自然的蒸发,揭下薄膜进行测定。薄膜厚度一般约为0.05~0.1mm。 (4)附着法 有些高分子物质,结晶性物质或象细菌膜那样的生物体试样,不能用溶液成膜法得到所需的薄膜,可将其试样溶液直接滴在盐片上展开,当溶剂蒸发后,在盐片的表面上形成薄的附着层即可直接测试。 (5)涂膜法 对于那些熔点低、在熔融时又不分解、升华或发生其它化学反应的物质,可将它们直接加热熔融后涂在盐片上,上机测试;另外对于不易挥发的粘、稠状样品,也可直接涂在盐片上(厚度一般约为0.02mm),上机测试。 2.液体试样 (1)沸点较高试样,直接滴在两块盐片之间,形成液膜(液膜法),上机测试。 (2)沸点较低,挥发性较大的试样,可注入封闭液体池中, 液层厚度一般约为0.01~1mm。 3.气态试样 使用气体吸收池,先将吸收池内空气抽去,然后注入被测试样。 七、【谱图解析】 所谓谱图解析就是根据实际上测绘的红外光谱所出现的吸收谱带的位置、强度和形状,利用基团振动频率与分子结构的关系,来确定吸收谱带的归属,确认分子中所含的基团或键,并进而由其特征振动频率的位移、谱带强度和形状的改变,来推定分子结构。有机化合物的种类很多,但大多数都由C、H、O、N、S卤素等元素构成,而其中大部分又是仅由C、H、O、N四种元素组成。所以说大部分有机物质的红外光谱基本上都是由这四种元素所形成的化学键的振动贡献的。研究大量化合物的红外光谱后发现,同一类型的化学键的振动频率是非常相近的,总是出现在某一范围内。例如CH3CH2Cl中的CH3基团具有一定的吸收谱带,而很多具有CH3基团的化合物,在这个频率附近(3000~2800 cm -1)亦出现吸收峰,因此可以认为此出现CH3吸收峰的频率是CH3基团的特征频率。这个与一定的结构单元相联系的振动频率称为基团频率。但是它们又有差别,因为同一类型的基团在不同的物质中所处的环境各不相同,这种差别常常能反映出结构上的特点。例如C=O伸缩振动的频率范围在1850~1600cm-1,当与此基团相连接的原子是C、O、N时,C=O谱带分别出现在1715cm-1,1735cm-1,1680cm-1处,根据这一差别可区分酮、酯和酰胺。因此,特征吸收峰的位置和强度取决于分子中各基团(化学键)

  • 【求助】寻求化学分析实验室专业设计公司

    单位要建一个化学分析实验室,仪器配置有气相色谱,液相色谱,ICP-OES,AA及其他前处理设备,面积600个平方左右,现寻有资质的设计公司,最好是江浙沪一带的公司,希望有此类资质的公司能留下联系方式或站短 ,也可发资料及联系方式到我的 邮箱sunsiying@gmail.com,谢谢!

  • 【讨论】想建一个红外分析实验室,大家有什么好建议?

    单位规划要建一个红外分析实验室,实验室面积足够大,约60多平,计划想把相关附件上齐,实验室中包括样品的前处理等等。不知该如何布局实验室,如何隔断什么的,摆放的台面,环境条件什么的等等,大家有什么好建议? 大家也可以秀秀自己的红外实验室哦, 给点参考吧。

  • 国内外涉及在线近红外光谱分析技术的标准有哪些?

    [font=宋体]欧美国家在这一领域具有多年的研发基础,形成的标准具有较好的参考价值。举例如下,[/font][font=宋体][font=宋体]美国:[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]方法:模型建立与维护通则[/font][font=Times New Roman]([/font][/font][font='Times New Roman']AACC 39-00)[/font][font=宋体];多元在线、旁线和实验室红外分析仪的验证规范[/font][font='Times New Roman'](ASTM D6122)[/font][font=宋体];红外光谱多元定量分析规范[/font][font='Times New Roman'](ASTM E1655)[/font][font=宋体][font=宋体];光谱分析仪系统性能评定的标准实施规程[/font][font=Times New Roman](ASTM D8340[/font][/font][font='Times New Roman'])[/font][font=宋体];光度计性能检验指南[/font][font='Times New Roman']([/font][font=宋体][font=Times New Roman]ASTM E1866[/font][/font][font='Times New Roman'])[/font][font=宋体];[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]校正模型验证规范[/font] (ASTM E2617-09a)[font=宋体]。英国:[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]方法建立[/font][/font][font=宋体]和验证准则[/font][font='Times New Roman'](Guidelines for the development and validation of near infrared spectroscopy methods[/font][font=宋体][font=Times New Roman],[/font][/font][font='Times New Roman']PSAG)[font=宋体]。荷兰:使用[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]鉴别药物的方法验证[/font][font=Times New Roman](Verification of the identity of pharmaceutical substances with near-infrared spectroscopy[/font][/font][font=宋体][font=Times New Roman],[/font][/font][font='Times New Roman']RIVM)[font=宋体]。日本:近红外分光光度分析法通则 [/font][font=Times New Roman](JIS K0134)[/font][font=宋体]。中国:[/font][/font][font=宋体]纸张定量、水分的近红外在线测定标准[/font][font='Times New Roman']([/font][font=宋体][font=Times New Roman]QB/T[/font][/font][font='Times New Roman'] 2812-2006)[/font][font=宋体];近红外分析定标模型验证和网络管理与维护通用规则[/font][font='Times New Roman'](GB/T 24895-2010)[/font][font=宋体][font=宋体];分子光谱多元校正定量分析通则[/font] [font=Times New Roman](GB/T[/font][/font][font='Times New Roman'] 29858[/font][font=宋体][font=Times New Roman]-[/font][/font][font='Times New Roman']2013[/font][font=宋体][font=Times New Roman])[/font][font=宋体];[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]定性分析通则[/font][font=Times New Roman](GB/T[/font][/font][font='Times New Roman'] 37969[/font][font=宋体][font=Times New Roman]-[/font][/font][font='Times New Roman']2019[/font][font=宋体][font=Times New Roman])[/font][/font][font='Times New Roman'][font=宋体]。[/font][/font]

  • 【资料】化学类实验室的设计

    实验室是存在一定危险系数的空间,实验操作使用一些酸、碱、有机溶剂等试剂药品;试管、烧瓶、烧杯、冷凝管等玻璃器皿;原子吸收、气相色谱、液相色谱、紫外分光光度计等精密仪器以及烘箱、马弗炉等高温设备。实验室规划设计是必须以“实用、安全”为出发点,综合考虑各种仪器设备安全操作要求,配置相应实验设备。   一、普通及分析化学实验室   普通及分析化学实验室从事研究实验包括化学物之混合、加热、冷却、蒸馏、蒸发、稀释及反应,这些工作可在开放实验台上或排烟柜操作,所需分析设备如分光光度计、瓦斯、液态层析计等,分析化学实验室常会使用一些有害物品,包括高毒性、挥发液体、粉体、有压可燃气体。虽然毒性物质分析过程可分解成无毒性合成物,但在分析操作上仍为有毒状态,通常不建议分析化学实验室操作极毒化学物,如致癌、致命易爆炸等化学物及较高放射性物质等。   配置实验设备:边台、中央台(水槽、试剂架)、通风柜、药品柜、器皿柜、回流冷凝装置(小水杯及水拷克)、抽滤装置(抽滤水龙头、小水杯槽)。   二、有机化学实验室 有机化学实验室从事研究实验包括一般有机物分析(定量分析和定性分析、药品检测(含量测定和鉴别、农药残留测定(六六六DDT农药残留、菊脂农药残留、有机氮农药残留、有机磷农药残留、气体分析(人工煤气组分分析、天然气的组成分析、液化石油气成分分析)、有害物质测定(苯并吡、多环芳烃、黄曲霉毒素)、红外光谱未知物鉴定、质谱未知物鉴定、侦检样品(水、食品、血样) 等。有机实验室拥有高效液相色谱仪、气相色谱仪、薄层扫描仪、元素分析仪、核磁共振仪、红外吸收光谱仪等大型仪器及配套设施。 配置实验设备:边台、中央台、中央台式整体通风罩、药品柜、器皿柜、回流冷凝装置(小水杯及水拷克)、抽滤装置(抽滤水龙头、小水杯槽)。

  • 【征集】实验室分析室设计样本

    【征集】实验室分析室设计样本

    您的实验室分析室是如何设计的?是您亲自动手的吗?您的设计方案是什么?秀一下您的设计方案吧~具体要求:1)可以是文字描述也可以是具体图片介绍(把图片文件当做一个附件上传就可以显示了)2)单纯的文字介绍不少于200字3)单纯的图不少于1个图片,4)活动时间:2008年10月23日-11月24日活动奖励:[color=red][size=4]凡按照要求参与的都有积分奖励1-50分,其他非活动内容帖子一律删除~[B]请直接再此跟帖[/B]~[/size][/color]抛砖引玉一下吧~ [img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2008/10/200810231504_114299_1622715_3.jpg[/img]

  • 【求购】寻专业化学分析实验室设计公司

    公司要建一个化学分析实验室,仪器配置暂定气相色谱,液相色谱,ICP-OES及其他前处理设备,面积200个平方左右,现寻有资质的设计公司,最好是江浙沪一带的外资咨询公司,希望有此类资质的公司能留下联系方式 ,或者发资料及联系方式到我的 邮箱wang.juan@marco.com.cn,谢谢

  • 【原创大赛】亲手设计搭建的原位漫反射红外装置

    【原创大赛】亲手设计搭建的原位漫反射红外装置

    随着现代仪器向纵深发展,单变量方式的测试已远不能适应一些复杂实验的需要,利用现代分析仪器跟踪反应微观动态信息等的原位分析技术在反应机理研究,特别对捕获中间物种等重要信息方面有着不可替代的作用,这样做可以最大限度的在有接近现实情况的条件下进行分析,尽可能的还原现状,得到准确的数据。 红外光谱仪是现代科学仪器中使用最广的分析仪器之一,广泛应用于高校、研究单位及工厂等,可对有机无机化合物进行准确定性和定量,其中原位红外漫反射技术因勿需稀释压片、尽可能保持样品原态等优点应用最为广泛。然而,生产红外光谱仪的厂家一般只提供原位池等附件,适合各种反应的原位漫反射红外装置需要因地制宜自助搭建,在已公开的原位漫反射红外光谱研究的报道中,很少有对装置的详细介绍,本文在Nicolet公司生产的NEXUS 670型红外光谱仪上搭建了一套适合多种小分子参与的原位漫反射红外装置。1、气体路线的设计http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/09/201209261001_393063_2608898_3.jpg图1 原位红外漫反射研究的气体路线图Fig. 1 Diagram of gas line for “in-situ” DRIFTS Study2 实验装置的创制http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/09/201209261007_393066_2608898_3.jpg图2 原位红外漫反射装置图Fig. 2 Photo of the device for “in-situ” DRIFTS study3 实验装置的运行2005年该实验装置成功搭建后先后表征过多个催化剂,对抗硫中毒Pt/Ce0.8Gd0.2O1.9、Pt/Gd2O3-CeO2-Al2O3催化剂CO吸附的原位红外漫反射的表征,利用CO探针探讨催化剂的抗硫中毒机理,取得了一些有意义的结果。Gd2O3的掺入进一步增强了Pt-Ce间的强相互作用,结合蒸汽重整后的Pt/CeO2/Al2O3的CO吸附原位DRIFTS谱,Gd2O3的掺杂可能有利于增强催化剂的抗硫中毒性能。参考文献 Van Every K, Griffiths P R. Applied Spectroscopy, 1991, 45(3): 347~ 359 张平,王乐夫. 原位漫反射红外光谱研究氮氧化物在Ag/ZSM-5催化剂上的吸附态及选择性催化还原反应机理. 分析化学,2002, 30(12): 1469~1472 赵海红,谢国勇,刘振宇等. 应用原位漫反射红外-质谱技术研究CuO/Al2O3催化剂表面酸性及其反应性能. 化学学报,2008, 66(9): 1021~1027 李东涛,李文,李保庆. 褐煤中水分的原位漫反射红外光谱研究. 高等学校化学学报,2002, 23(12): 2325~2328 何运兵, 纪红兵. [url=http://dlib.edu.cnki.net/kns5

  • 直播预告: 详解日立新一代热分析产品、热分析实验方案设计和曲线解析的问题分析

    直播预告: 详解日立新一代热分析产品、热分析实验方案设计和曲线解析的问题分析

    [align=center] [url=https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/stadsc20220617/][img=详解日立新一代热分析产品、热分析实验方案设计和曲线解析的问题分析,690,151]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/05/202205311059080514_2528_3295121_3.png!w690x151.jpg[/img][/url][/align]直播预告:详解日立新一代热分析产品、热分析实验方案设计和曲线解析的问题分析两轮抽奖,参会有机会得品胜移动电源、小米无线鼠标1、大久保信明(株式会社日立高新技术科学 资深应用工程师):日立热分析系列的新产品、新技术详解2、丁延伟博士(中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心 教授级高级工程师):材料研究领域热分析实验方案设计及曲线解析中的常见问题分析 免费参会:[url]https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/stadsc20220617/[/url]

  • 【资料】近红外光谱分析中建模样品优选方法的研究

    [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析中建模样品优选方法的研究 作者:王丽杰,郭建英,徐可欣 摘要:结合牛奶成分[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]测量系统的实例,在已定的浓度范围内针对牛奶中脂肪、蛋白质、乳糖三成分采用正交设计法优选参与建模的样品。研究中首次利用正交表的“正交性”原理优选建模样品,并针对牛奶中脂肪浓度的测量采用偏最小二乘(PLS)回归方法交互验证方式建立模型。在此基础上,将正交设计样品集与常规方法选择的样品集的脂肪PLS模型的预测结果进行了对比。实验结果表明:采用正交设计样品集与常规样品集分别建立的PLS模型的预测偏差之差低于0.02g/100g,上述两种方法PLS模型的实际预测浓度与参考浓度之差均集中在0.1g/100g,而后者样品数量约为前者的七倍。进一步的实验结果表明:从常规样品集的样品中随机抽取与正交设计样品集的样品数量相同的样品作为随机样品集并建模,其PLS模型的预测偏差高于常规方法的两倍、相关系数相对较低,并且其实际预测浓度与参考浓度之差集中在0.4g/100g。关键词:近红(NIR)光谱分析;正交设计法;正交性;牛奶;偏最小二乘(PI )回归引言 [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]的数据处理分析通常由三部分构成:建模样品(校正集样品)的选择及光谱的预处理、定性或定量模型的建立、未知样品组成或性质的预测。由于校正集样品的选择及其基础数据测量的准确性直接关系到所建模型的适用性和测试结果的准确性,因此,校正集样品的选择是[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]数据处理及分析的关键环节。 校正集样品的选择过程中,样品的光谱特征及其性质范围应能涵盖以后未知样品的光谱特征。为保证校正模型的稳健性,校正集的样品数一般不应低于50个,且在所测的浓度或性质范围内,样品的个数应该是均匀分布的【l】。通常校正集样品的确定有常规选择和计算机识别两种方法【l】。常规选择是根据样品光谱的积累和性质或组成数据的分布来选择建立校正集的样品,并通过部分样品进行验证。计算机识别则是纯粹通过确定的计算模型,用计算机来识别所采集样品的光谱间差距,确定适合校正集的样品。依照常规方法建立校正样品集,其最大缺点是必须积累大量的样品以供选择。而计算机识别方法在很大程度上减少了常规方法测量基础数据的样品数,降低了建模费用,但仍然存在一定的缺陷:1)仍然要收集大量的样品谱图以便于判断选择;2)有些光谱的差异并非完全由所测样品的组成或性质差异引起,可能是某些随机因素如样品的温度、粒径大小、物粒形态等因素的差异造成;3)对不同的性质在最佳样品集的选择上可能存在差异,而仅从光谱的差异上有时难以体现;4)对那些含量较低的成分,其量的变化对整个谱图而言往往并不明显,此时如光谱处理方法不合理,也难以选出合适的样品集。 针对上述情况,研究中首次提出了一种利用正交表的“正交性”原理优选校正集样品的方法,并结合牛奶的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]测量的实例对其可行性进行了探讨,该方法的研究对于光谱分析中校正集样品的优化选择具有重要的研究价值。1 校正样品集选择方法 正交设计法是以相关专业知识及概率论和数理统计为基础,利用数学上的“正交性”原理编制并已标准化的表格——正交表来科学安排试验方案、并对试验结果进行计算、分析、找出最优或较优的条件的数学方法。 利用正交表安排试验方案搭配均衡具有代表性,因为对全体因素而言,正交设计是一种部分试验,但对于其中任何两个因素而言确是带有等重复的全面试验。由于正交试验设计要求任何两个因素是全面试验,因此试验点在优选区的分布是均匀分布的,每个试验点都有强烈的代表性,能够比较全面地反映优选区内的大致情况,并能保证主要因素的各种可能搭配都不会漏掉。 研究中采用正交表的“正交性”原理选择校正集样品。结合牛奶成分[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]测量系统的开发(系统测量原理图见图1所示),采用L8l 9 3正交表进行校正集样品优选。根据牛奶中脂肪、蛋白质及乳糖等成分浓度的常规范围确定相应浓度(单位:g/100g)范围分别为:脂肪:2.5~5.5,蛋白质:2.8~4.8,乳糖:4.4~5.4。在上述浓度范围内,根据典型样品浓度特性设计脂肪、蛋白质及乳糖3因素、9水平(脂肪:2.5、2.87、3.24、3.61、3.98、4.35、4.72、5.09、5.46,蛋白质:2.8、3.05、3.3、3.55、3.8、4.05、4.3、4.55、4.8,乳糖:4.4、4.52、4.64、4.76、4.88、5、5.12、5.24、5.36)浓度分配方案,共计81个样品。不考虑成分因素间的交互作用,采用上述方案选择校正样品集样品的脂肪、蛋白质及乳糖三成分浓度空间散点图见图2,其中脂肪与蛋白质两成分散点图见图3。(图略)2 实验与数据分析 采用自制系统样机,针对不同区域、不同种类、不同季节及不同哺乳时期奶牛的牛奶漫反射光谱进行收集整理,共得407个样品光谱。将其作为备用样品集,从中选取与正交设计方案中的样品浓度最接近的样品共计61个(以脂肪为准)作为正交设计校正样品集。然后,针对正交设计校正样品集和全校正样品集(将407个样品全部作为校正集样品)采用偏最d'-乘(PLS)方法交互验证方式分别建立脂肪的校正模型,并应用这两种模型分别对全部407个样品的脂肪浓度进行实际预测,交互验证及实际预测参数见表1,407个样品中脂肪浓度的实际预测值与参考值间的对比结果见表2。 从表l可以看出:正交设计校正样品集与全校正样品集的交互验证结果中,交互验证相关系数 相差0.0038、交互验证均方根偏差(Root Mean Square Error ofCross Validation,RMSECV)相差0.0195,预测相关系数 相差o.0032、预测均方根偏差(Rot Mean Square Error ofPrediction,RMSEP)相差0.0173。采用PLS校正模型分别对全部407个样品进行实际预测时,相关系数 相差0.0015、RMSEP相差0.0112。从表2可以看出:正交设计校正样品集与全校正样品集对所有407个样品的实际预测浓度与参考浓度间的偏差均集中在O.1g/100g左右。表l、表2同时列出了全部样品中随机选取的61个样品作为校正集(称为随机校正样品集)的PLS1模型的交互验证结果及其对全部407个样品的实际预测结果,从中可以看出随机校正样品集的预测偏差是全校正样品集的预测偏差的两倍、相关系数相对降低,并且随机校正样品集对所有407个样品的实际预测浓度与参考浓度间的偏差集中在0.4左右。3 小结 实验结果表明:正交设计校正样品集与全校正样品集的预测偏差之差在0.02g/100g以内,实际预测浓度与参考浓度间的偏差均集中在O.1g/100g左右,而正交设计校正样品集中样品数量是全校正样品集的样品数量的七分之一。进一步的实验结果表明:随机校正样品集的预测偏差是全校正样品集预测偏差的两倍、且相关系数相对降低,其实际预测浓度与参考浓度间的偏差集中在0.4g/100g左右。 可见,正交设计校正集样品(61个)在全部样品中具有代表性,如果将81个样品光谱全部收集作为正交设计校正样品集,预计预测偏差将会进一步缩小。因此,利用正交表的“正交性”原理进行建模过程中校正集样品的优选具有实用性,该方法的研究不仅为[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析中校正集样品的优选提供了可参考的方法,而且对于校正模型的优化及提高测试结果的准确性等方面均具有重要的意义。

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