近红外波长标准物质

光谱发生器L12194-00-70130可发射近红外波段的光，而且使用者可根据用途自行选择波长，其调节的最小单位间隔可为1nm。该产品内置高稳定性的光源和特有的光学系统，实现了小型化（144x236.5x513.5mm）、高稳定性、高输出功率和高效率。滨松新型光谱发生器L12194-00-70130L12194-00-70130作为一个新产品，与以往同为近红外波段的光谱发生器的产品相比，照射波长可以根据实际应用，拥有390~700nm，430 nm ~790nm，700nm~1300nm三种照射波段的选择。滨松将提供产品的样本软件，直接在PC上就可实现波长的控制。产品连接示例该产品可以广泛应用于生物发光刺激、光谱设备性能以及材料光学性能的研究和评估，另外，亦可作为显微镜和内窥镜的光源使用。产品应用点击按钮，查看详细产品信息：欢迎关注滨松中国官方微信号

成果简介2021年8月，南开大学庞代文教授课题组在国际期刊J. Am. Chem. Soc上发表论文：Breaking through the Size Control Dilemma of Silver Chalcogenide Quantum Dots via Trialkylphosphine-Induced Ripening: Leading to Ag₂Te Emitting from 950 to 2100 nm，提出配体诱导量子点熟化生长策略，实现银硫族（Ag₂Te）量子点发射波长从950nm到2100nm连续可调。背景介绍银硫族量子点（Ag₂X X=S, Se, Te）是一类窄带隙半导体纳米晶体，由于其具有近红外荧光发射、高稳定性以及低生物毒性等优异性质，作为近红外二区荧光活体成像的荧光材料，在生物医学研究中有着良好应用。理论上，银硫族量子点中的Ag2Se以及Ag2Te量子点的荧光发射波长能够覆盖整个近红外波段。然而，目前其发射波长可调窗口很窄，无法在宽范围内连续调节。量子点的发射波长（带隙）可通过控制量子点的尺寸来调节，但对于银硫族量子点，其难点在于：1）带隙太窄，发射波长对尺寸变化特别敏感；2）对其成核与生长机理认识不足。量子点尺寸控制的关键在于控制成核与生长阶段单体的供给。小尺寸量子点合成时，需要控制单体用于成核，且抑制纳米晶的进一步生长。反之亦反。庞代文教授团队发现，三烷基膦能够诱导小尺寸银硫族量子点溶解。基于此发现，可通过改变三烷基膦用量、种类、合成温度等精确调控银硫族量子点的溶解行为，进而调控单体为成核或生长所用，精准实现不同尺寸（发光波长）银硫族量子点合成。图文导读本实验以Ag₂Te为样品，通过在1.6–5.9nm间（幅度(Δr)仅4.3nm）精确调节Ag₂Te量子点的粒径，实现了其发射波长从950nm至2100nm的连续可调（跨度(Δλ)为1150nm）。图1 三烷基膦诱导量子点熟化实现Ag₂Te发射波长从950nm到2100nm连续可调。 图2 量子点表面致密的配体层有效地钝化了表面原子，非辐射跃迁减少，发光效率得到了提升。本工作中，Ag₂Te量子点的荧光发射峰可调范围宽（950-2100 nm），为获得真实、完整的稳态荧光光谱需要使用不同的近红外检测器，以在检测器的最佳响应区间进行测试。对于瞬态荧光光谱，由于近红外样品的量子产率相对可见光样品较低，想要在短时间内完成测试，对激光器的功率有较高的要求。本工作中使用980 nm的脉冲光源（DD-980L, HORIBA）激发样品，荧光寿命曲线用软件（DAS6, HORIBA）拟合，可以快速实现近红外量子点瞬态荧光的测试。仪器推荐Fluorolog-QM，采用模块化设计，针对如AIE、钙钛矿、近红外一区二区荧光探针、稀土纳米发光材料、量子点、光功能材料等热点应用实现个性化配置。激发波长低至180nm起，发射波长可覆盖185~5500nm。全波长范围准确聚焦，无色差，高灵敏度35000:1，高分辨率0.1nm。全套的寿命测试技术（TCSPC、MCS、SSTD和延迟技术），保证了全光谱稳瞬态、延迟光谱测试功能。Fluorolog-QM 模块化稳瞬态荧光光谱仪扫码咨询产品总结展望尽管有着十余年的发展历史，银硫族量子点一直面临着发射波长难以在宽范围内调控的难题。相比于原有的工作，这个工作在合成方法以及涉及的化学试剂上并没有太多的变化，而是从细节出发，发现了之前一直被忽略的现象，并基于这一发现突破了存在多年的调控难题。庞代文教授简介：博士、南开大学化学学院杰出教授、博士生导师、美国医学与生物工程院（AIMBE）Fellow、英国皇家化学会Fellow (FRSC)、南开大学分析科学研究中心主任、全国纳标委纳米光电显示技术标准化工作组组长等。主要从事生物医学量子点研究。联系作者：335388123@qq.com文献信息英文原文标题Breaking through the Size Control Dilemma of Silver Chalcogenide Quantum Dots via Trialkylphosphine-Induced Ripening: Leading to Ag2Te Emitting from 950 to 2100nm发表期刊J.Am. Chem. Soc文章署名作者：Zhen-Ya Liu, An-An Liu, Haohao Fu, Qing-Yuan Cheng, Ming-Yu Zhang, Man-Man Pan, Li-Ping Liu, Meng-Yao Luo, Bo Tang, Wei Zhao, Juan Kong, Xueguang Shao, and Dai-Wen Pang扫码查看文献

有机蔬菜，是指在蔬菜生产过程中严格按照有机生产规程，禁止使用任何化学合成的农药、化肥、生长调节剂等化学物质，以及基因工程生物及其产物，而是遵循自然规律和生态学原理，采取一系列可持续发展的农业技术，协调种植平衡，维持农业生态系统持续稳定，且经过有机食品认证机构鉴定认证，并颁发有机食品证书的蔬菜产品。关于如何快速鉴别有机蔬菜与非有机蔬菜，光谱仪器的应用提供了新的思路。一起来了解一下今日推荐的文章。使用 VIS-NIR 光谱仪通过特征波长和线性判别分析法快速区分有机和非有机叶菜（空心菜、苋菜、生菜和小白菜）当前有机叶类蔬菜面临着可能被非有机产品替代以及容易脱水和变质的挑战。为了解决这些问题，本研究采用ASD FieldSpec 4 便携式地物光谱仪结合线性判别分析 (LDA) 来快速区分有机和非有机叶菜。有机类包括有机空心菜 (Ipomoea Aquatica Forsskal)、苋菜 (Amaranthus tricolor L.)、生菜 (Lactuca sativa var. ramosa Hort.) 和小白菜 (Brassica rapa var. chinensis (Linnaeus) Kitamura)，而非有机类别由四种对应的非有机类别组成。分别对这些蔬菜的叶子和茎的反射光谱进行二元分类。鉴于 VIS-NIR 光谱范围广泛，使用稳定性选择 (SS)、随机森林 (RF) 和方差分析 (ANOVA) 来评估遗传算法 (GA) 选择的波长的重要性。根据GA选择的波长及其SS评估值和位置，叶片光谱分类的显著波段为550-910 nm和1380-1500 nm，而茎光谱分类的显著波段为750-900 nm和1700-1820 nm。在LDA分类中使用这些选定的波段，分类精度达到了95%以上。本研究所选取的叶类蔬菜用蒸馏水进行了严格的清洗，以有效消除其表面杂质，并在开始光谱测量之前进行了干燥处理。为了防止蔬菜变质，在不参与实验时，将其储存在温度为 4°C 的冷藏装置中。叶片和茎类样品的反射光谱在实验室中通过ASD系统直接测量，没有使用化学试剂和其他预处理。ASD地物光谱仪系统实验平台对于本研究，仅使用了400 nm到2500 nm之间的反射值。针对四种不同类别的叶菜，包括有机和非有机品种，共获取了100个反射光谱。这些反射光谱是从不同样品的不同位置获取。每个单独的光谱是通过对相应样品的五次扫描数据进行平均得到的。四种叶菜的可见光和近红外反射光谱；绿色曲线（有机）；红色曲线（非有机）叶类蔬菜的叶和茎的可见光和近红外反射光谱根据遗传算法选择的波长（所有点）得出的所选波段，以及通过稳定性选择方法评估的前 10 个显著波长（红点）的位置(a) 叶片光谱（550–910 nm和1380–1500 nm）(b) 茎光谱（750–900 nm和1700–1820 nm）【结论】本研究结合了可见光和近红外光谱学、波长选择方法以及线性判别分析，成功地实现了对有机叶菜和非有机对应物的快速区分。通过分析遗传算法选取的波长分布和最显著波长的分布，我们明确确定了适用于叶片和茎的关键光谱带，这些带包括了550–910 nm和1380–1500 nm以及750–900 nm和1700–1820 nm的范围。利用这些光谱带进行分类，我们取得了98.3%的高准确度。研究还揭示了特定波长对叶片和茎的光谱分类有着显著影响，例如在700 nm、820 nm和1400 nm附近的波长对叶片分类的影响显著，而在800 nm、1780 nm和2400 nm附近的波长对茎分类起到了重要作用。此外，我们发现稳定选择方法在评估波长重要性和分类结果方面表现优异。这项研究提供了一种经济、快速、无损伤的方法来识别有机叶菜，未来的研究可以进一步改进分类模型，并将该技术扩展到其他有机叶菜的识别中，从而为农产品质量和认证领域的发展提供了重要的参考。

来自奥地利、美国和瑞士的科学家组成的国际科研团队，研制出了首个中红外波长范围超级反射镜，有望用于测量微量温室气体或用于切割和焊接的工业激光器等领域。研究论文发表于最新一期《自然通讯》杂志。在可见光波长范围内，现有金属反射镜的反射率为99%。在近红外范围，专用反射镜涂层的反射率高达99.9997%；但迄今最好的中红外反射镜的反射率为99.99%，光子丢失率是近红外超反射镜的33倍。人们一直希望将超反射镜技术扩展到中红外领域，以促进很多领域取得重大进展，如测量与气候变化有关的微量气体、分析生物燃料，以及提升广泛应用于工业和医疗领域的切割激光器和激光手术刀的性能等。此次，研究团队研制出的中红外超反射镜的反射率高达99.99923%。为制造出中红外超级反射镜，研究团队结合传统薄膜涂层技术与新型半导体材料和方法，开发出一种新涂层工艺。为此，他们先研制出直径为25毫米的硅基板，然后让高反射半导体晶体结构在10厘米的砷化镓晶片上生长，接着将其分成更小的圆形反射镜，再将这些反射镜安装到硅基板上，得到了超级反射镜并证明了其性能。研究人员指出，这款新型超反射镜的一个直接应用是显著提高中红外气体分析光学设备的灵敏度，可准确计量微量环境标志物，如一氧化碳等。

2月20日，国家药典委员会官网刊发“关于近红外光谱法标准草案的公示”，公示期为90天。近红外光谱法在药物分析中具有广泛的适用性，是在 780~2500 nm（12800~4000cm-1）波长范围测定物质的吸收光谱，用于定性分析和定量分析的方法。基础信息业务编号通铺包20240071品种类别通则辅料包材品种近红外光谱法制修订制定项目周期12标准编号公示期90天公示日期2024-02-20~2024-05-21联系处室通则辅料包材处联系人徐昕怡、朱冉联系电话010-67079522、010-67079581电子邮箱xuxinyi@chp.org.cn邮编100061通信地址北京市东城区法华南里11号楼 国家药典委员会办公室本草案在《中国药典》9104 近红外分光光度法的基础上增修订内容如下：附件：附件 近红外光谱法草案公示稿（第一次）.pdf

近日，药典委发布关于近红外分光光度法标准草案的公示（第二次），对2024 年 2 月公示的《近红外光谱法首次公示稿》进行了进一步的修订。此次公示为期一个月，相关人员可在线对草案进行反馈。近红外光谱法在药物分析中具有广泛的适用性，是在 780~2500 nm（12800~4000cm-1）波长范围测定物质的吸收光谱，用于定性分析和定量分析的方法。此次草案，是近红外光谱法首次作为方法通则进入中国药典。起草单位包括中国食品药品检定研究院、天津大学、江苏省食品药品监督检验研究院、宁夏回 族自治区药品检验研究院、广州市药品检验所、清华大学等，云南省食品药品监督检验研究院、哈尔滨市药品和医疗器械检验检测中心、湖南省药品评审与不良反应监测中心、上海市食品药品检验研究院、安徽省食品药品检验研究院、 山西省检验检测中心等也参与其中， 赵瑜、尹利辉、李晨曦、黄朝瑜、朱会琴、张立雯、李睿、孙素琴等担任主要起草人。本次草案，在第一次公示稿的基础上修订了部分内容，包括概述、测量模式、仪器性能确认、定性分析、 定量分析、近红外光谱的影响因素和关键技术要求、近红外光谱在 PAT 中的应用要求部分，详见附件公示稿。附件：近红外光谱法草案公示稿（第二次） (2).pdf

仪器信息网讯 2021年6月30日，《傅立叶变换近红外光谱仪技术通则》团体标准工作组成立大会暨第一次讨论会在北京召开，来自各个工作组成员单位的20余位代表出席。标准工作的重要性不言而喻，作为我国标准化改革创新的重要发展阶段，团体标准近年来得到了迅速的发展。中国仪器仪表学会标准化工作委员会(SCIS)秘书长郭晓维在致辞中介绍说，从2014年，中国仪器仪表学会就决定做标准化工作。2015年，作为团体标准制定首批试点单位，正式立项开始首批学会标准制定。到现在，不仅建立了标准化工作的规范和工作流程，还建立标准化工作委员会、标准专业技术委员会和超过130人的标准化工作专家库，一直走在标准建设的前列。目前为止，中国仪器仪表学会标准化工作委员会已经发布10项标准，其中3项学会标准转化为国际标准的制修订项目，1个ASTM的新提案正在起草。《傅立叶变换近红外光谱仪技术通则》团体标准于2020年12月正式立项，项目申报单位为北京北分瑞利分析仪器(集团)有限责任公司。2021年2月25日，成立《傅立叶变换近红外光谱仪技术通则》标准工作组，并开始相关的工作。而本次会议的其中一项重要日程就是《傅立叶变换近红外光谱仪技术通则》团体标准工作组的线下成立仪式。工作组涉及的14家单位包括北京北分瑞利分析仪器(集团)有限责任公司、江苏大学、天津九光科技发展有限责任公司、南开大学、天津大学、中国食品药品检定研究院、贵州中烟工业有限责任公司、新希望六和股份有限公司、海军军医大学、西安近代化学研究所、上海医药集团股份有限公司、无锡迅杰光远科技有限公司、中国农业大学、浙江中烟工业有限责任公司。经过几次线上与线下的会议，《傅立叶变换近红外光谱仪技术通则》团体标准的制定工作已经取得了一系列的进展。目前，标准起草小组按照工作组各单位对标准初稿（草案）的返回意见对标准初稿（草案）进行了调整和完善，形成了《傅立叶变换变换近红外光谱仪技术通则》团体标准初稿。本次会议中，工作组组长、北分瑞利高级工程师高学军等分别对标准编写的前期工作和标准初稿内容进行了介绍。基于此，与会代表对标准初稿内容进行了讨论。鉴于标准的简洁性，与会代表建议将术语定义描述进一步简化，并对关键的术语进行补充完善；再次明确技术通则的定位，对部分技术指标的设定进行了取舍；确保标准的专业性和权威性，大家对本底光谱能量分布、100%线噪声、光谱分辨率等关键技术指标的计算方法、数值设置的合理性等进行了深入的分析；考虑到标准的普适性，大家对标准物质的选择进行了多方意见征集，并对水蒸气、聚苯乙烯和“GBW（E）130550可见-近红外波长标准物质”的可行性方案进行了深入的讨论；此外，大家还对仪器工作条件及使用安全性的描述，相关标准的引用等问题也进行了详细的讨论。为保证标准制定后续工作的有序进行，标准初稿讨论之后，大家也对下一步的工作计划进行了详细的部署。郭晓维指出，“我们的目的是做出高质量、高水平的标准，并用标准化相关工作助推行业发展。下一步要开启多种合作，将本项目标准效益最大化。”基于此，标准牵头单位北分瑞利总工程师武慧忠也再次明确了项目的分工和进度。按照计划，预计9月份进行征求意见稿的讨论，12月底前完成项目的所有工作。后记一直以来，标准都是仪器技术及应用拓展重要的推动力。对近红外光谱技术而言，近年来已经在多个领域得到了广泛的应用，相关的应用标准也在不断的完善中。据国家标准信息查询系统，相关的应用标准（国家标准、行业标准、地方标准）一共有69条，但迄今国内还没有近红外光谱仪器的性能测试与检定的国家标准方法。虽然美国材料与试验协会针对傅立叶变换近红外光谱仪的性能测定专门制定了《ASTM E 1994 General principles for technology of fourier transform near infrared spectrometer》，规定了两个不同水平的性能测试方法，以衡量实验室傅立叶变换近红外光谱仪的性能，但是该标准没有对仪器具体的性能指标、标志、包装和贮存等作出要求。长期以来，各家近红外光谱仪器厂商的测试方法均只针对自己生产的仪器性能，采用的方法和标准也不尽相同，致使不同厂商仪器的性能无法进行比较，仪器用户在采购、比较仪器时缺乏科学依据。《傅立叶变换近红外光谱仪技术通则》团体标准结合国内近红外仪器的实际情况，规定了傅立叶变换近红外光谱仪器的要求、试验方法、检验规则、标志、包装和贮存。该仪器标准制定发布后，不仅可以规范傅立叶变换近红外光谱仪生产厂家的生产检验标准，让各种检测方法的标准具备了可操作性，对仪器实际应用和行业发展提供更加完善的标准支撑，也为实验室的认证奠定了基础。而且，还可以促使国内外仪器评价指标标准的统一，特别是可以为相关的仪器招标项目提供切实的评价依据，在一定程度上提高与国际同类产品的整体竞争水平。

红外辐射(760nm-30μm)作为电磁波的一种，蕴含着物体丰富的信息。红外光电探测器在吸收物体的红外辐射后，通过光电转换、电信号处理等手段将携带物体辐射特征的红外信号可视化。其具有全天候观测、抗干扰能力强、穿透烟尘雾霾能力强、高分辨能力的特点，在国防、天文、民用领域扮演着重要的角色，是当今信息化时代发展的核心驱动力之一，是信息领域战略性高技术必争的制高点。众所周知，波长、强度、相位和偏振是构成光的四大基本元素。其中，光的偏振维度可以丰富目标的散射信息，如表面形貌和粗糙度等，使成像更加生动、更接近人眼接收到的图像。因此偏振成像在目标-背景对比度增强、水下成像、恶劣天气下探测、材料分类、表面重建等领域有着重要应用。在短波红外领域，InGaAs/InP材料体系由于其带隙优势，低暗电流，和室温下的高可靠性已经得到了广泛的应用。目前，一些关于短波偏振探测技术的研究已经在平面型InGaAs/InP PIN探测器上开展。然而，平面结构中所必须的扩散工艺导致的电学串扰使得器件难以向更小尺寸发展。同时，平面结构中由对准偏差导致的偏振相关的像差效应也不可避免。与平面结构相比，深台面结构在物理隔离方面具有优势，具有克服上述不足的潜力。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心E03组长期从事化合物半导体材料外延生长与器件制备的研究。E03组很早就开始了对近红外及短波红外探测器材料与器件的研究，曾研制出超低暗电流的硅基肖特基结红外探测器【Photonics Research, 8, 1662(2020)】，研究过短波红外面阵探测器小像元之间的暗电流抑制及串扰问题【Results in Optics, 5, 100181 (2021)】等。最近，E03组研究团队的张珺玚博士生在陈弘研究员，王文新研究员，邓震副研究员地指导下，针对光的偏振成像，并结合亚波长光栅制备技术，片上集成了一种台面型InGaAs/InP基PIN短波红外偏振探测器原型器件。该原型器件具有的深台面结构可以有效地防止电串扰，使其潜在地实现更小尺寸短波红外偏振探测器的制备。图1是利用湿法腐蚀和电子束曝光等微纳加工技术制备红外探测器及亚波长光栅的工艺流程。图2和图3分别是制备完成后的红外探测器光学显微镜图片和不同取向的亚波长光栅结构SEM图片。图1. 集成有亚波长Al光栅的台面型InGaAs PIN基偏振探测器的工艺流程示意图。图2. 两种台面尺寸原型器件的光学显微镜图片 (a) 403 μm×683 μm (P1), (b) 500 μm×780 μm (P0)。图3. 四种角度 (a) 0°, (b) 45°, (c) 90°, (d) 135° Al光栅形貌。图4是不同台面尺寸的P1和P0器件(无光栅)在不同条件下的J-V特性曲线和响应光谱。在1550 nm光激发，-0.1 V偏压下，P1和P0器件的外量子效率分别为 63.2% and 64.8%，比探测率D* 分别达到 6.28×1011 cm？Hz1/2/W 和6.88×1011 cm？Hz1/2/W，表明了原型器件的高性能。图4. InGaAs PIN原型探测器(无光栅)的J-V特性曲线和响应光谱。(a) 无光照下，P1和P0的暗电流密度Jd-V特性曲线；不同入射光功率下，(b) P1和(c) P0的光电流密度Jph-V特性曲线，插图是-0.1V下光电流密度与入射光功率之间的关系曲线； (d) P1和P0的响应光谱曲线。图5表明器件的偏振特性。从图5可以看出，透射率随偏振角度周期性变化，相邻方向间的相位差在π/4附近，服从马吕斯定律。此外， 0°, 45°, 90°和135°亚波长光栅器件的消光比分别为18:1、18:1、18:1和20:1，TM波透过率均超过90%，表明该偏振红外探测器件具有良好的偏振性能。图5. (a) 1550 nm下，无光栅器件和0°, 45°, 90°和135°亚波长光栅器件的电学信号随入射光极化角度的变化关系；(b) 光栅器件透射谱。综上所述，研究团队制备的台面结构InGaAs PIN探测器，其响应范围为900 nm -1700 nm，在1550 nm和-0.1 V (300K) 下的探测率为6.28×1011 cmHz1/2/W。此外，0°，45°，90°和135°光栅的器件均表现出明显的偏振特性，消光比可达18:1，TM波的透射率超过90%。上述的原型器件作为一种具有良好偏振特性的台面结构短波红外偏振探测器，有望在偏振红外探测领域具有潜在的广泛应用前景。近日，相关研究成果以题“Opto-electrical and polarization performance of mesa-structured InGaAs PIN detector integrated with subwavelength aluminum gratings”发表在Optics Letters【47，6173(2022)】上，上述研究工作得到了基金委重大、基金委青年基金、中国科学院青年创新促进会、中国科学院战略性先导科技专项、怀柔研究部的资助。另外，感谢微加工实验室杨海方老师在电子束曝光等方面的细心指导和帮助。物理所E03组博士研究生张珺玚为第一作者。

近日，由中国石油和化学工业联合会提出，鸿尼泰检测技术服务有限公司、中国石油浙江销售分公司、北京易兴元石化科技有限公司、中国石油化工科学研究院起草制定的《石油产品中硫、氯、硅、磷元素的测定 单波长激发能量色散X射线荧光光谱法》团体标准正式发布。据悉，该标准从2018年开始计划起草，为使标准具有科学性、先进性和适用性，现公开征求意见，欢迎社会各界对标准内容提出建议和意见。点击下载附件：《石油产品中硫、氯、硅、磷元素的测定 单波长激发能量色散X射线荧光光谱法》团体标准具体通知如下：关于公示《石油产品中硫、氯、硅、磷元素的测定 单波长激发能量色散X射线荧光光谱法》团体标准的通知各有关单位：根据中国石油和化学工业联合会《关于印发2018年第一批中国石油和化学工业联合会团体标准项目计划的通知》（中石化联质标（2018)108号），由中国石油和化学工业联合会提出，鸿尼泰检测技术服务有限公司组织制定的《石油产品中硫、氯、硅、磷元素的测定 单波长激发能量色散X射线荧光光谱法》团体标准，现已完成征求意见稿编制工作(见附件1)。为使标准具有科学性、先进性和适用性，现公开征求意见，欢迎社会各界对标准内容提出建议和意见。请于2021年3月22日之前将征求意见反馈表（见附件2）以电子邮件形式反馈至起草单位。联系人：杨丽华 张占宇联系电话：18115628886 15968302721邮箱地址：yanglh@hongnt.cn 419903494@qq.com 中国石油和化学工业联合会标准化工作委员会2021年02月22日

拉曼光谱仪的激发波长种类繁多，例如奥谱天成常规提供的波长有266nm，532nm，633nm，785nm，830nm，1064nm。面对如此繁多的激发波长应该如何选择呢？表 1 激发波长选择那么红外激发波长的优劣势？近红外的激发波长一般在700nm以上，常见的有785nm，830nm和1064nm。采用近红外的激发波长通常是为了抑制荧光干扰。荧光需要先吸收外来的光，然后才能发射出荧光。而拉曼是单纯的光散射过程，无需吸收。大多数样品的荧光吸收带都处于可见光的部分，只有少数材料的吸收带位于近红外区域，因此测试大部分的样品，近红外激光不会引起荧光。而拉曼却可以正常出现。当样品在可见激发下有很强的荧光干扰时，使用近红外拉曼是一个很好的解决方案，可以获得优质的拉曼光谱。但是近红外的激光激发的效率不高（拉曼信号强度与激发波长的四次方成反比）会导致灵敏度降低。所以，785?nm激光激发的拉曼强度几乎只有532?nm激光激发的拉曼强度的五分之一；1064nm激光激发的拉曼信号强度只有532nm激光激发的十五分之一。此外，CCD探测器的灵敏度在近红外部分的响应度也比较低，因此，与使用可见激光测量相比，要获得同样的光谱质量，近红外拉曼的测量时间相对长很多。那么紫外激发波长的优劣势？紫外激发波长一般在350nm以下，常用的有266nm。采用紫外的激发波长同样可以抑制荧光影响，和近红外相似，荧光的吸收带主要在可见波长段，荧光信号和拉曼不在同一区域（近可见波长段可能也会出现荧光），虽然荧光信号远远高于拉曼信号，但是不会受到荧光的干扰。许多生物样品（例如蛋白质，DNA，RNA等等）会与紫外激发波长产生共振，使拉曼信号增强数倍，对于测试这类样品的结构提供的便捷。此外，紫外激光在半导体材料中的穿透深度一般在几个纳米的量级，对于测试样品表面的薄膜可以进行选择性的分析。紫外波长的激发效率较高，因此使用较低的功率就可以激发出较强的拉曼信号。但是由于紫外激发波长的热效应较高，在紫外激光照射下会使得样品烧坏或者降解。同时，紫外光束无法用肉眼看见，紫外的激光器体积更大，操作复杂，价格也更为昂贵，使得紫外拉曼依然需要专业技术人员操作。在如此多样的激发波长的拉曼光谱仪（激光器和光谱仪一般都是配对的，无法通过购买多种激发波长的激光器适用同一个光谱仪），根据自身所需检测样品的特性，来挑选合适的激发波长。荧光干扰、共振增强都是需要考虑的。表2是奥谱天成的科研级便携式拉曼和亲民型的手持式拉曼，满足您对测试各种样品的需求。表 2 产品列表

近期，由北京中医药大学吴志生研究员作为项目负责人，北京中医药大学为承担单位的中药炼蜜过程水分在线检测 近红外光谱法》团体标准项目正式批准立项。为推进中医药标准化建设，制定满足市场和创新需求的团体标准，加快中医药标准化发展进程，中华中医药学会标准化办公室组织了团体标准立项审查（函审）。专家对《中药炼蜜过程水分在线检测 近红外光谱法》的科学性、实用性进行审查，经过专家审查同意该项目立项，并经中华中医药学会秘书长办公会审议通过。炼蜜过程通过热加工去除蜂蜜部分水分，提高粘度，是中药传统制造的特色工艺。炼蜜按照炼制程度可分为嫩蜜、中蜜和老蜜，水分是其中的关键质量属性。目前，炼蜜过程一般采用人工取样，通过折光率法离线检测水分，存在生产过程高耗，工艺控制粗放等问题，迫切需要引入水分的在线检测方法。近红外光谱技术具有快速、无损和可在线检测等优势。同时，近红外光谱可用于测定蜂蜜水分，实现炼蜜过程水分的在线检测。为进一步加强炼蜜过程水分在线检测近红外光谱法的应用和推广，本标准起草工作组拟制定炼蜜过程水分在线检测方法在应用过程中的光谱数据采集、校正模型开发、校正模型验证以及数据处理与表达等要求，旨在促进炼蜜制造过程的提质增效，为中药质量稳定可控提供保障。据悉，该团体标准由北京中医药大学、陕西中医药大学、福建中医药大学、中国农业科学院农产品加工研究所、卡尔蔡司（上海）管理有限公司、瑞士万通中国有限公司、波通瑞华科学仪器(北京)有限公司、北京同仁堂股份有限公司、九芝堂股份有限公司、厦门壮途医药有限公司、浙江寿仙谷医药股份有限公司、山东金璋隆祥智能科技有限公司、仲景宛西制药股份有限公司、内蒙古天奇中蒙制药股份有限公司等多单位起草。项目负责人吴志生研究员介绍：吴志生研究员，北京中医药大学研究员、博士生导师、博士后合作导师。中药制药首位国家优青，中药提取分离过程现代化国家工程研究中心学科带头人，教育部中药制药与新药开发关键技术工程中心学术带头人，中药智能制造与全程质量控制创新团队负责人。 领衔获中国仪器仪表学会最美抗疫先锋团队，获中国仪器仪表学会最美科技工作者、北京市科技新星、全国高等中医药院校优秀青年、中华中医药学会青年人才托举工程等荣誉称号。获中华中医药学会十大论文奖，中国仪器仪表学会陆婉珍近红外青年奖，中国仪器仪表学会青年科技奖，中华中医药学会中青年创新人才奖，中国药学会以岭生物医药创新奖，中国仪器仪表学会科学技术二等奖，北京市科学技术奖一等奖等奖项。 中国仪器仪表学会理事，药物质量分析与过程控制分会秘书长，中国医药设备工程协会医药自动化专业委员会副主任委员，全国饲用中草药科技产业联盟副理事长等，世界科学技术---中医药现代化、中草药、中华中医药杂志、计算机与应用化学、世界中医药英文版、中华中医药杂志编委或青年编委。科技部十四五中医药关键技术装备重大专项指南起草编制组-中药饮片组组长，中国科协“创新驱动助力工程”项目组专家，中国科协“智能制造助力中药产业发展”政策建议类项目执行人，中国互联网健康医疗发展报告蓝皮书执笔人之一，全国中医药博士生优秀论文奖评审专家，国家科学技术进步奖专家库专家，山东科学技术进步奖专家库专家、教育部学位中心专家库专家等；国家自然科学基金委、教育部、科技部及北京、江苏、山东、新疆、陕西和福建等基金专家。 致力于中药制造质量控制与名方新药创制研究。承担国家重点研发计划子课题、国家重大新药创制、国家自然科学青年、面上项目和制药企业/基金会委托课题（100万以上级）等十余项。以第一或通讯作者发表论文120余篇，包括Bioresource Tech, J Control Release, Acta Pharmaceutica Sinica B, Talanta, Scientific Reports, Food chemistry等SCI论文60余篇，蓝皮书3项，起草指南2项，标准4项，著作6部，申请专利20余项。受邀SPIE，第446次香山科学会议等学术报告20余次。

山东大学药学院 臧恒昌　　一、众里寻他千百度　　2007年4月，我从制药企业的经理人转到大学老师的岗位，面临着事业的选择和转型。作为一个大学老师，教学、科研、社会服务就成了我的义务和责任，而能够达到事半功倍效果的就是选择一个能够实现三位一体的科研承载方向。因为通过科研的体验和心得，能够让教学变得鲜活，给社会服务提供足够的理论和技术支持，将学术、研究的知识成果转化为社会生产力。教学水平和社会服务能力的提升又能为科研带来更多的学术资源和社会资源，教学、科研、社会服务，三者相互助长，才能实现可持续发展，同进共赢。最好的科研方向应该具备足够的长度、广度和深度，其生命力的长度能够伴随你的终生、其广度能够满足培养人才、服务社会和成就自我、其深度则应该达到科学探索与技术开发应用的共同实现。　　什么样的科研方向才能实现这一结合?才能将我的工作经历、面临的专业方向和未来的社会发展融为一体，并符合作为事业特征的科研要求?　　二、偶遇擦肩知己成　　近红外光谱是一段介于可见光和中红外光谱之间的电磁波，没有看到的光明，其实她就在那里。2007年5月的一天，我院邵伟副院长给我一本近红外光谱仪器的商业推广宣传册，问我能否给药厂推荐一下这个仪器?我翻开这本宣传册，几句广告语迅速映入我的眼帘，近红外光谱能够实现快速、无损、连续对待测样品成分进行分析，分析效率高、成本低、测试重现性好、样品测量一般勿需预处理, 由于可以通过光纤传输，还可以实现远程分析，光谱测量方便、便于实现在线分析，是典型的无损分析技术。看到此，我如获至宝、欣喜若狂，这不正是我长期在制药企业工作中需要解决的药品质量波动、收率控制这一难题的克星吗!我立刻按照说明书上的电话找到了济南金宏利公司的总经理邹振民，让他到我办公室来交流一下这款仪器的情况。通过交流更加坚定了我对近红外光谱解决制药过程中难题的信心，从此踏上了与近红外光谱事业相随相伴、共同进步的漫漫征程。　　三、衣带渐宽终无悔　　近红外光谱从理论上来讲用途很广，但其本身需要解决的问题太多了。光谱信号弱、谱带重叠严重、干扰因素多、行业认知度低、仪器昂贵、工程化费用高、行业标准及法规空白等一个个难关成了拦路虎!　　事业的成功需要具备五个要素：人、财、物、信息和时间。我刚刚来到山东大学药学院，当时的处境是：没有仪器、没有经费、没有人、没有试验样品，更没有经验。但有两点给予我极大的信心：国外已经成功在应用，有成功的案例，我们只需克服困难 国内有人在做，但还没有进入应用，特别是在制药领域，还给我留下很大的发展空间。基于上述判断，我开始专注近红外光谱的学习和研究，调动和配置一切可用的信息与资源，执着前行!　　当年9月我的研究生孙春晓入学了，这是我第一个人力资源，我提出了“师生共建、共创辉煌!”的理念和口号，我和孙春晓一起学习陆婉珍院士的《近红外光谱分析技术》(第一版)，充分发挥学生们的学习优势，边学边讨论，共同理解，学到了近红外光谱技术要解决问题，需要把近红外光谱仪、化学计量学、行业知识紧密结合才能实现。同年，我还在山大药学院开设了“近红外光谱分析技术在制药领域的应用”研究生课程。从此开始，学生们就成了我重要的事业伙伴，前后有接近40名研究生和我共同进行近红外光谱的研究。　　四、踏破铁鞋觅真经　　信息是重要的资源。没有准确、充分的信息就不能正确的把握事业的方向和定位。学术会议无疑是一个信息汇聚的地方，特别是专业年会。　　2008年11月，我带领研究生孙春晓参加了在长沙召开的“全国第二届近红外光谱学术会议”。这是我第一次参加近红外专业的学术会议，第一次见到操办本次大会的中南大学梁逸曾教授，他那种亲历亲为、热情周到给我留下深刻印象。俞汝勤院士用“霜叶红于二月花”为开端，介绍自己在近红外光谱建模的工作心得 陆婉珍院士指出了今后近红外光谱的发展方向 罗国安教授介绍了“中药生产过程在线近红外光谱分析及智能控制系统研制及应用”等。这些报告给予我丰富的信息、思路和方法的借鉴，更是学生们一个难得的校外课堂。此后我带领学生们参加了第三届、第四届、第五届和2016年第六届全国近红外光谱会议，每次参会的学生规模逐步扩大，被近红外光谱学会评价为铁杆会友。　　受益于会议得到的启发，我还带领学生参加了第二届和第四届亚洲近红外光谱会议。在学会的组织下，我参加了2011年在南非开普敦召开的第15届国际近红外光谱年会，并注册为国际近红外光谱学会会员，参加了我国申办2015年国际近红外年会的活动过程。后来又带领我的学生参加了在法国蒙彼利埃举办的第16届和在巴西伊瓜苏举办的第17届近红外光谱国际会议。2013年1月，在仪器仪表学会朱险峰秘书长带领下参加了在美国马里兰召开IFPAC国际年会、参加了2015年9月在重庆召开的国际过程分析与控制中国区论坛的组织过程，参加了2015年在奥地利格拉茨举办的第四届欧洲过程分析与控制学术会议。通过这些会议，了解了近红外光谱在国内外的发展现状及未来发展的方向和趋势，通过交流消除了不少认识上的困惑和不足。近红外光谱的取经之路，远远超过了十万八千里! 　　五、一路欢歌结友情　　近红外光谱也是我重要的事业与情谊的纽带。山大药学院聂磊老师曾经师从罗国安教授，由于近红外的缘故，我们经常在一起探讨问题、申报课题、指导学生，虽然在不同的教研室但几乎我们的每个学生、每个课题都是一起指导和一起完成的。　　近红外光谱学会是对我的事业帮助最大的学会!2010年8月26日，我带领董芹、李连和王培3位学生参加了中国仪器仪表学会近红外光谱专业委员会在北京总后青塔招待所举办近红外光谱技术培训班。在培训班上，聆听了陆婉珍院士、严衍禄教授、袁洪福教授、梁逸曾教授、褚小立博士、杨辉华博士和冯艳春博士的授课。我还清楚的记得，褚小立博士在讲到矩阵数据的化学意义时反复强调“一行是一个样品，一列是一个波长”，此后我也每次给学生们这样讲。通过他们的授课，我和学生们系统的学习了近红外光谱的理论知识和应用实例，使我们团队对近红外的认识水平得到了大幅提升。在这次培训班上，我认识了刘慧颖秘书长，当时向她提出，希望能够加入近红外光谱学会，刘老师让我填了入会申请表，并鼓励我说“你进来怎么也得是个委员”，从此开始了我的近红外光谱学会之缘。在此后的历次培训班上，我都带领学生们参加，而且人数较多，这个培训班大大补充了我院这方面的不足。在后来的培训班上我陆续又聆听了胡昌勤教授、徐可欣教授、韩东海教授、杜一平教授、邵学广教授、闵顺耕教授、龚伟教授等。是他们指导我逐步加深了对近红外光谱的理解。　　在参加学会的多次活动中，新朋友也越来越多，乔延江教授、吴海龙教授、潘涛教授、戴连魁教授、瞿海斌教授、姚建垣、马放均、唐海霞、周学秋、吴志生、肖雪等，在此不胜枚举。　　近红外光谱学会是一个温暖的大家庭，院士、大咖、前辈们慈善和蔼，亲切的关怀着学会和年轻近红外人的成长。学会理事长袁洪福教授儒雅博学，各路英雄来自不同的领域和行业，每次会议和交流都以奉献干货为快，无私的奉献着自己的心得和绝活，使近红外光谱这一崭新的技术在中国得以快速发展。我的每一个进步和团队的每一步前进都得益于学会的支持，得益于同仁们的指导和启发。在近红外这个紧密的扭带连接下，我和我的团队不仅在事业上得到了发展，也和近红外朋友圈结下了深厚的友谊!　　六、同进共赢事业兴　　只有共赢，才能有好的合作。把我们的优势提供到别人需求的地方是共赢的基础。仪器供应商希望用我们对行业的影响力找到市场，也需要我们的实验室工作能够验证仪器的应用价值，这就给了我们团队免费借用仪器做实验的机会。布鲁克、赛默飞、济南金宏利、北京凯元盛世、杭州聚光科技、瑞士步琦等近红外仪器供应商都给于过我们无私的帮助和支持。　　有了研究生，有了近红外仪器供应商做后盾，剩下的就需要找到经费和研究对象。2007年国家糖工程技术研究中心(以下简称糖中心)立项建设，为了迅速找到糖中心的科研方向，糖中心要求暂时没有科研项目的老师提交科研计划，经过评审的项目给予探索启动经费。我申报的近红外光谱在糖胺聚糖快速分析方法的建立这一课题得到糖中心资助3万元。在药学院王凤山院长的推荐下，我见到了枣庄赛诺康生化有限公司董事长丛义国。我给他介绍冷近红外光谱技术的特点，丛义国同意开展项目合作，提供所需肝素钠样品，并给与经费支持，当时我提出了2万元的经费需求，第一个合作项目就此诞生。　　2008年肝素钠事件的发生，对于肝素钠质量的研究成为热点， 我所申报的“近红外光谱法用于肝素钠质量控制的技术研究”获得2009年山东省科技攻关项目资助金额20万元，这是我主持的第一个省级科研课题。通过上述课题的支持，研究生们生龙活虎的捕捉着近红外光谱的有效信息，建模水平得到了快速提升，并将研究结果发表，Determination of potency of heparin active pharmaceutical ingredient by near infrared reflectance spectroscopy, J. Pharm. Biomed. Anal., 2010, 51: 1060-1063.这也是我的第一篇SCI论文。像肝素钠这样的大分子糖胺聚糖类物质，很多性质的分析方法都很繁琐费时，随后我们又探索了肝素钠中杂质的快速鉴别、透明质酸分子量的测定、透明质酸溶液含量的测定，以及不同来源的硫酸软骨素的快速测定等分析模型的建立，发表了一系列这方面的文章，取得了几项发明专利。　　在上述研究结果的基础上，我们团队利用近红外技术与企业合作，先后承担了国家科技重大专项项目“凝血因子类新产品开发及产业化关键技术研究”，国家重大科学仪器设备开发专项“光栅型近红外分析仪及其共用模型开发和应用”子课题“近红外光谱药品快速检测应用研究”，山东省重大创新药物产业化开发项目“国家中药新药参枝苓口服液产业化开发”，山东省自主创新成果转化重大专项“沃华心可舒片技术改造的研究”等课题研究。　　通过上述课题研究，积累了丰富的人脉资源和社会资源，培养了几十名研究生和企业的专业人才，为许多产品的生产过程管理提供了新的思路和方法。同时我也通过这些工作于2013年获得博士学位，2015年被遴选为博士研究生导师。近红外光谱成为我与社会共赢的希望之光! 　　七、乘风破浪 再创辉煌　　随着药品质量与疗效一致性评价、药品质量标准提升和药品生产工艺一致性核查等药品监管新规频出，药品生产过程管理手段和技术水平需要大幅提升，近红外光谱分析技术的应用迎来了发展的机遇期。我们的团队已经做好了准备，正在积极备战，一定要让近红外光谱技术成为保障患者安全、有效用药的强大技术武器，让近红外光谱成为人民健康的幸福之光!　　2016年10月9日凌晨　　臧恒昌 　山东大学药学院　　一个执着的致力于采用近红外光谱技术解决制药过程问题的教学科研工作者 　　一个因近红外之缘收获人生快乐的受益者。　　邮箱地址：zanghcw@126.com

p 　　2020年12月10日，中国仪器仪表学会标准化工作委员会发布关于拟立项(傅立叶变换近红外)CIS标准公示通告。公示期自发布之日起4周。公示期自发布之日起4周。 /p p 　　本次拟立项的CIS标准是《傅立叶变换近红外光谱仪技术通则》，项目申报单位为北京北分瑞利分析仪器(集团)有限责任公司。 /p p 　　CIS标准项目公示表的内容显示： /p p 　　近红外光谱技术是指利用物质对近红外光的选择性吸收及其吸收强度来预测其成分和含量，主要用于有机物质定性和定量分析的一种检测技术，具有操作简单、分析速度快、对检测人员无专业要求、分析过程无污染等优点，已广泛地应用于农业、医药、饲料、烟草、纺织等多个领域。 /p p 　　随着我国自主智能制造战略的实施，对具有多元分析用途的傅立叶变换近红外光谱仪器的需求与日俱增。然而，迄今国内还没有近红外光谱仪器的性能测试与检定的国家标准方法。各家近红外光谱仪器厂商的测试方法均只针对自己生产的仪器性能，采用的方法和标准也不尽相同，致使不同厂商仪器的性能无法进行比较，仪器用户在采购、比较仪器时缺乏科学依据。此外，对于国内饲料、烟草、药厂等傅立叶变换近红外仪器应用较多的行业，急需该类仪器所对应的仪器标准，实现检验的标准化、规范化。 /p p 　　为了规范傅立叶变换近红外光谱仪器的性能测定方法，确保仪器性能的可靠性，使检测机构、仪器用户及生产厂家在检校傅立叶变换近红外光谱仪器性能时有标准方法可依据，制定《傅立叶变换近红外光谱仪技术通则》团体标准，对我国近红外光谱分析技术发展及其应用的可持续发展具有重要意义。 /p p style=" line-height: 16px " 　　附件： strong img style=" vertical-align: middle margin-right: 2px " src=" /admincms/ueditor1/dialogs/attachment/fileTypeImages/icon_pdf.gif" / /strong strong style=" font-size: 12px color: rgb(0, 102, 204) " a style=" font-size:12px color:#0066cc " href=" https://img1.17img.cn/17img/files/202012/attachment/53413251-18c8-48e0-8552-d556ae6edfce.pdf" title=" 关于拟立项(傅立叶变换近红外)CIS标准公示通告.pdf" 关于拟立项(傅立叶变换近红外)CIS标准公示通告.pdf /a /strong /p

鉴知科普 光谱仪波长标定测量方法波长精度和重复性是光谱仪重要的质量指标之一，两者对仪器的正确使用乃至实验结果有着很大影响；另外，由于温湿度、气压、磕碰等外界因素及仪器本身随着使用年限的增加，光纤发射角、光栅的衍射能力和检测器的探测效率等内部因素的变化，会对光谱仪传感器的响应产生影响，因此，光谱仪需要定期定标才能获得更准确的数据。定义：光谱定标就是明确成像光谱仪每个通道的光谱响应函数，即明确探测仪每个像元对不一样波长光的响应，从而获得通道的中心波长及其通光谱带的宽度。在实际微型光纤光谱仪中，光波波长是由CMOS像素所反映的，因此在实际测量中由于环境和时间的影响会引起光波波长与像素之间的变化，光谱仪中各CMOS像素所对应的实际光波波长必须准确确定，否则测量的准确度就会降低。如下图1所示，大家普遍使用的交叉式光纤光谱仪采用CMOS芯片收集光谱数据，为了得到准确的测量结果，光谱仪在使用前必须进行严格的标定，确定CMOS像素和光波波长的对应关系。图1 普遍使用的交叉式结构的光纤光谱仪常用的光纤光谱仪波长标定是采用特征光谱在CMOS对应的像素点上找到相应的位置，对于SR50C来说，探测用2048单元的线阵CMOS，测量光谱为200~1000nm，每个CMOS对应约0.4nm，光栅方程可以写成 其中，m为衍射级次，d为光栅常量，i为入射角（可以认为是定值），θ为衍射角，在小角度下可以认为（sinθ~θ~x），可知波长与衍射级次近似成线性关系，综合考虑大衍射角度等各种问题，我们可以采用最小二乘法三阶多项式进行拟合，从而得到最小的偏差平方和。式中a0，a1，a2，a3为拟合系数，x1，x2，…，x6为实测像素数，y1，y2，…，y6 为拟合后的波长。利用Matlab软件进行编程求解得到y=a0+a1x1+a2x2+a3x3中的拟合系数。采用汞-氩校准光源进行标定。以鉴知技术研发的微型光纤光谱仪SR50C为例，该光谱仪的汞氩灯光谱如图2所示图2 SR50C的汞氩灯光谱根据光纤光谱仪SR50C的波长标定结果来看，可以看出该产品的光谱范围广，支持200-1000nm范围内的光谱定制，可以实现紫外、可见光、近红外波段的高分辨率光谱检测。

DA7250 SD近红外分析仪用于快速准确分析所有类型的食品，这款仪器坚固耐用，外壳全部采用不锈钢材质，特别适合食品的品质检测。DA7250 SD采用先进的二极管阵列近红外技术和满足IP65标准的硬件设计，满足生产线上严格的准确性要求。仪器光路部分没有任何的移动部件，完全抗震抗撞击等粗暴操作。触摸屏操作和开放式检测，使分析简单方便。6秒钟可以分析所有类型的食品和原料，不需要样品制备。主要检测参数包括：水分、脂肪和蛋白，其它参数根据您的需要选择。一次性样品杯避免了样品分析之间的样品杯的清理过程，进一步地提供了工作效率。同时，为了保持样品的清洁，我们采用开放式检测的设计方式，没有任何的间隙和拐角等清洁死角。更多关于DA 7250 SD 近红外食品分析仪的信息请查看www.perten.com/da7250sd 或者跟波通瑞华科学仪器（北京）有限公司联系，电话010-63423835

步琦近红外来保障白酒的品质高粱是我国公认的白酒传统固态发酵的主要原料。高粱中淀粉是产生酒精的主要物质，高粱籽粒中淀粉含量越多，出酒率就越高，其中优质酿酒高粱的总淀粉比例应在 90% 以上。并且相关学者研究发现，白酒的出酒率和品质，均与高粱中籽粒直链淀粉含量与支链淀粉含量的比值大小有重要关系。由此可见，准确高效地检测高粱中支链淀粉、直链淀粉含量对获得优质高产白酒具有十分重要的意义。传统的国标检测方法操作繁琐、费时费力，无法满足现代白酒企业对酿酒原料高粱的检测需求。而近红外光谱分析技术(NIR)作为一种高效无损检测技术，具有分析时长短、检测效率高、无需前处理、绿色环保、操作简单，可同时完成样品的多个指标同时检测等优点。为现代白酒企业快速、简便、准确地测定酿酒原料高粱中直链淀粉和支链淀粉含量提供了科学的参考。1实验仪器Buchi N-500 傅里叶变换近红外光谱仪：瑞士步琦有限公司；仪器光源：卤钨灯；检测器：温控 InGaAs，光谱范围为(4000～10000)cm-1，分辨率为 8cm-1，扫描次数为 32 次，采集酿酒高粱样本的全波长范围内近红外光谱信息。▲ BUCHI NIRFlex N500 近红外光谱仪2实验方法本实验所用酿酒高粱样品共 240 个，采用漫反射方式采集扫描酿酒高粱样品的近红外光谱。酿酒高粱中支链淀粉和直链淀粉含量参照 GB 7648—1987 中改进的紫外可见分光光度法测定。3实验结果1. 模型建立及评价采用偏最小二乘法(PLS)分别建立酿酒高粱中支链淀粉和直链淀粉的全光谱偏最小二乘模型(全光谱-PLS)、无信息变量消除偏最小二乘模型(UVE-PLS)、无信息变量消除法结合遗传算法偏最小二乘法模型(UVE-GA-PLS)和无信息变量消除法结合连续投影算法偏最小二乘模型(UVE-SPA-PLS)，并通过所建立的不同定量模型中模型的决定系数(R2)、校正标准偏差(RMSEC)、预测标准偏差(RMSEP)、最佳主成分数以及相对分析误差(RPD)等相关评价参数来评价所建立的模型性能。不同模型相关参数如表4所示：经过无信息变量消除法结合遗传算法(UVE-GA)筛选后所建立的模型效果最优，R2 分别为 0.9523 和 0.9417， RMSEP 分别为 1.2845 和 0.1434，RPD 分别为 12.1 和 34.2，所得波点分别对应支链淀粉和直链淀粉的 O-H、C-H、C-O 等主要官能团的基频与倍频吸收峰。说明经过无信息变量消除法结合遗传算法(UVE-GA)筛选之后，保留了各指标中的主要特征吸收波长，消除了大部分无效波长变量的干扰。2. 模型验证模型实测值与预测值的分布如下图所示：酿酒高粱中支链淀粉和直链淀粉的实测值和预测值呈较好的线性分布，又经过相关t检验，各项指标的预测值和实测值无较大的差异，经验证，R2分别达到0.9517、0.9402，RMSEP 分别为 1.3276、0.0901，RPD 分别为 11.72、31.24。4实验结论结果表明该模型的结果显示精准度高，稳定性好，可靠性强，并且可以代替化学方法测定高粱籽粒直链淀粉、支链淀粉的含量，为现代白酒企业快速、简便、准确地测定酿酒原料高粱中直链淀粉和支链淀粉含量提供了科学的参考。5产品推荐近红外 ProxiMate&trade 是一款坚固、紧凑且易于使用的旁线 NIR 仪器。它可以减少生产停机时间，为批量样品提供快速质量控制。直观的用户界面可让每个人操作。近红外 NIRFlex® N-500 是一款模块化 FT-NIR 光谱仪，可为各个行业的来料检查、质量控制和研发目的提供可靠的分析结果。它提供广泛的测量单元和附件，以及在整个 NIR 范围内的最高波长精度。

—保持高分辨率，同时提供更宽的光谱测量范围，以低成本满足项目需求— 微型光谱仪行业领导者海洋光学（Ocean Optics）的畅销微型光纤光谱仪目前能测量更宽的波长范围。把XR系列光栅用于USB2000+、 JAZ-EL2000及USB4000后，仅需一台光谱仪就可轻松覆盖~200-1050纳米之间的所有波长。 海洋光学（Ocean Optics）研发的新型XR-1光栅选项克服了在单个微型光谱仪中提供UV-NIR（紫外-近红外）宽测量范围的难题。光栅密度为500条/毫米，性能表现优异，可减少预算开支，无需对原由系统作改动。XR-1光栅现可预置在USB2000+、JAZ-EL2000及USB4000内，也可作为客户定制系统的附加选项。 XR系列光谱仪的光学分辨率为~2.0纳米（FWHM）。海洋光学（Ocean Optics）特有的阶次滤波器被直接用于探测器上，以免产生二阶和三阶影响。预配置装置上25µ m开口可为大部分应用装置提供绝佳的光学分辨率。对于同时需要测量UV-VIS及VIS-NIR的安装来说，XR系列光谱仪是单仪器方案的最佳选项，它非常适合于测量那些能够对整个波长范围做出反应的样品，例如太阳辐照度、原子发射谱线测量以及一些等离子应用。 关于海洋光学: 总部位于达尼丁，佛罗里达的海洋光学是世界领先的光传感和光谱技术解决方案提供商，为您提供测量和研究光与物质相互作用的先进技术。海洋光学在亚洲与欧洲设有分部，自1992年以来，在全球范围内共售出了超过120,000套光谱仪。海洋光学拥有庞大的产品线，包括光谱仪、化学传感器、计量仪器、光纤、薄膜和光学元件等等。海洋光学是致力于安全检测领域的英国豪迈集团的子公司。海洋光学的产品在医学和生物研究、环境监测、科学教育、娱乐照明及显示等领域应用广泛，公司隶属英国豪迈集团 (www.halma.cn)。 创立于1894年的豪迈是国际安全、健康及传感器技术方面的领军企业，伦敦证券交易所的上市公司，在全球拥有 4000 多名员工，近40 家子公司，2008/09财年营业额超过 4.5亿英镑。豪迈旗下子公司的产品主要用于保护人们的生命安全和改善生活质量。通过持续不断的创新，这些产品在国际市场上始终处于领先地位。这些产品使我们的客户更安全、更富竞争力和盈利能力。豪迈的子公司正在多个领域为中国的经济做出贡献，主要包括制造、能源、水及废物处理、环境、建筑、交通运输及健康行业等。豪迈目前在上海和北京设有代表处，并且已在中国开设多个工厂和生产基地。 欲了解最新豪迈中国新闻并订阅RSS，请访问豪迈中国新闻博客: http://halmapr.com/news/halmacn/ 如果需要更多的信息请联系: 孙玲博士，总经理 海洋光学亚洲分公司 中国上海长宁区古北路 ６６６ 弄嘉麒大厦 ６０１ 邮编：２００３３６ 电话：(86) 21 6295 6600 传真：(86) 21 6295 6708 电子邮箱： Distributorsupportasia@oceanoptics.com 网址：www.oceanopticschina.cn / www.oceanoptics.com 中文媒体联络： 刘兵斌 (Bryan Liu) 中国区市场经理 英国豪迈国际有限公司上海代表处 中国上海市长宁区仙霞路 137 号 盛高国际大厦 1801 室 邮编：200051 电话：(21) 5206 8686-111 ，传真：(21) 5206 8191 电子信箱：bryan.liu@halma.cn 网址：www.halma.cn

p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　导读：近红外(NIR)光谱分析是融合样本、变量和模型三个多维空间的建模体系。它具有直接快速的分析优势，同时，也对方法学提出了挑战。光谱预处理是一项基本技能，在信息提取、去噪，模型维护及传递中扮演重要角色。由于对象、条件和测量方式的多样化，预处理模式通常需要个性化优选。Norris导数滤波(NDF)包含导数阶数、平滑点数和差分间隔三个可变参数，是多模式的算法群。功能各异的参数融合，可提升近红外光谱的柔性生命力，满足多样性光谱预处理的个性化需求。本文以近红外玉米粗蛋白分析为例，分享对Norris导数滤波的理解。在材料制作前期，惊闻Karl H. Norris博士病逝!谨以此文悼念Dr. Karl H. Norris! /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 300px height: 319px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/dd11b712-09f6-4b18-87b6-a00f0bd3234f.jpg" title=" 微信图片_20190819100830.jpg" alt=" 微信图片_20190819100830.jpg" width=" 300" height=" 319" border=" 0" vspace=" 0" / /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " /span br/ /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 0, 0) " strong 暨南大学光电工程系 潘涛教授 /strong /span /p p span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 　　引 言 /strong /span /p p 　　众所周知，近红外(NIR)光谱是典型的多维信息数据。近红外光谱分析是融合样本、变量和模型三个多维空间的建模体系，化学计量学是核心技术。相对于其他分析手段，近红外光谱具有快速简便的优势，它可以不进行化学或物理的前处理，直接进行测量。例如，采用漫反射法直接测量固体样品(如粉末，颗粒，纤维等)、透射法直接测量多种组分的复杂液体样品(如血液，牛奶，酒类等)。同时，它也对方法学提出了挑战。例如，需要处理光谱基线漂移和倾斜等光谱扰动。光谱预处理是非常必要的，但由于样品和测量方法的多样性，预处理模式通常需要个性化优选。 /p p span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 　　1. 几类常见光谱预处理方法 /strong /span /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 标准正态变量变换 /strong /span (standard normal variate transformation, SNV)是常用的光谱预处理方法。它在每一条光谱内进行横向标准化处理，提升光谱之间的差异度，提高模型稳健性和预测能力 sup [1, 2] /sup 。用于消除固体颗粒大小、表面散射以及光程变化对NIR漫反射光谱的影响 sup [3] /sup 。最近，我们将SNV方法应用于水稻种子鉴别、种子纯度定量的近红外分析 sup [4, 5] /sup 。 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 多元散射校正 /strong /span (multiplicative scatter correction, MSC)是另一种常用的光谱预处理方法 sup [6~9] /sup 。它与SNV基本相同，主要是消除颗粒分布不均匀及颗粒大小产生的散射影响，在固体漫反射和浆状物透(反)射光谱中应用较为广泛 sup [3] /sup 。MSC假设样品光谱与平均光谱整体线性相关，并以全谱区为窗口来校正所有波长的吸光度。然而，在宽谱段的情形，难以对局部相关性差的波长实现满意的校正效果，这会影响光谱的整体预测能力。 /p p 　　文献[10]提出的 span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 分段多元散射校正 /strong /span (piecewise multiplicative scatter correction, PMSC)是一种分段线性校正方法。PMSC方法允许可变的校正窗口(p+1+q)，从算法上覆盖MSC。校正窗口参数的优化是必须的 sup [11] /sup ，然而，受限于当时的计算机水平，相应的参数优化平台尚未建立，影响了PMSC方法的应用。最近，本团队提出移动窗口相关系数谱，用于描述光谱之间的局部相关性，构建了基于PLS回归的PMSC参数优化平台，取得了显著优于MSC的预测效果，应用于水稻种子纯度、土壤有机质的近红外分析 sup [12] /sup 。 /p p 　　上述基础性的光谱预处理方法，通常需要和平滑、求导法进行联用。平滑用于消除弱噪声而保留光谱轮廓，一阶导数用于校正光谱的基线漂移(additive baseline)，二阶导数用于校正光谱的线性基线漂移(linear baseline)等噪声 sup [11] /sup 。 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong Savitzky-Golay平滑 /strong /span (SG smoothing)是一种十分优雅的产生导数光谱的预处理方法 sup [13] /sup 。它采用平滑窗口波长数(2m + 1)、多项式次数(n)和导数阶数(s)作为参数。在平滑窗口内，对中心波长的光谱数据进行多项式校正，再通过移动窗口方式实现全谱的校正。不同的参数组合对应不同的平滑模式，计算公式也各不相同。功能各异的参数的融合，提升了近红外光谱的柔性生命力，可满足多样性光谱预处理的个性化需求。本团队构建了三维参数(m，n，s)遍历的偏最小二乘(PLS)算法平台，实现了SG平滑模式的大范围参数优化，应用于近红外光谱的血糖分析 sup [14] /sup 、土壤检测 sup [15,16] /sup 、转基因甘蔗育种筛查 sup [17] /sup 、糖化血红蛋白分析 sup [18] /sup 、地中海贫血筛查 sup [19,20] /sup 、血粘度测定 sup [21,22] /sup 等方面。 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " Norris导数滤波(Norris derivative filter, NDF)是另一个著名的光谱预处理方法。它由被誉为“近红外光谱之父”的Karl H. Norris博士等人提出 sup [23, 24] /sup 。但是，Norris当时只简单的描述了算法的框架，后面的应用文献中也未看到详细描述。我们在褚小立的专著 sup [3] /sup 中找到了稍微具体的公式，但是严格的方法体系，特别是多参数融合方法仍需完善。在从事近红外光谱的长期工作中，我们深感到Norris导数滤波的柔性生命力。 /span /p p span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 　　最近，仪器信息网和中国仪器仪表学会近红外光谱分会计划开设的《近红外光谱新技术/应用进展》网络专题，并向我约稿。由此，萌发了写一篇小文介绍Norris导数滤波的想法。 /span /p p span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 　　2. Norris导数滤波(NDF) /strong /span /p p 　　NDF是一个基于多个可变参数的多模式光谱预处理算法群，在近红外分析中有广泛应用。它包括移动平均平滑和差分求导两个环节，使用三个参数：平滑点数(s)，导数阶数(d)和差分间隔(g)。功能各异的参数组合，提供了多样性的光谱预处理方式，可以满足不同对象的近红外分析的个性化需求。 /p p 　　最近，我们构建了三维NDF参数(d，s，g)遍历的PLS算法平台，实现了NDF模式的大范围参数优化，应用于玉米粗蛋白分析和血清尿素氮分析 sup [25, 26] /sup 。 /p p span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 　　【移动平均平滑】 /strong /span /p p 　　移动平均平滑法选择一个具有奇数个波长的平滑窗口(s)，用窗口内的全体测量值的平均值代替中心波长的测量值，自左至右移动窗口，完成对所有点的平滑(左右半宽带的波长除外)。设全谱段的波长总数为N sub 0 /sub ，s是一个可变的奇数，s = 1, 3, & #8230 ,S。理论上，S可以取不超过N sub 0 /sub 的最大奇数。由于关联性低，采用太宽的平滑窗口是不合理的，本文设平滑点数上限S=99。特别地，s=1代表不进行移动平均平滑，即，原光谱。 /p p 　　设光谱的第k个波长的吸光度为x sub k /sub ，在以k为中心，宽度为s的对称波长窗口内，对中心波长吸光度进行平滑，如下： /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 124px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/60849de6-dced-4490-8f63-649d3cee9496.jpg" title=" 01.png" alt=" 01.png" width=" 600" height=" 124" border=" 0" vspace=" 0" / /p p 　　值得注意的是，对于最左边或最右边的 img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/b8cea792-9064-4cd0-862c-f9fafaf26e44.jpg" title=" 微信图片_20190826114304.png" alt=" 微信图片_20190826114304.png" style=" text-align: center max-width: 100% max-height: 100% " / 个波长，由于该点左边或者右边的点数小于& nbsp img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/d295318f-2ca9-492e-859f-c3beef9935bd.jpg" title=" 微信图片_20190826114304.png" alt=" 微信图片_20190826114304.png" style=" text-align: center max-width: 100% max-height: 100% " / ，不能进行对称平滑。考虑到数据的连续性，对于最左边的 img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/fe38ef55-a973-4f74-93fc-0302a031f2e2.jpg" title=" 微信图片_20190826114304.png" alt=" 微信图片_20190826114304.png" style=" text-align: center max-width: 100% max-height: 100% " / span style=" text-align: center " 个波长，我们提出近似平滑，如下： /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 122px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/0fc41379-50ef-4a45-bdb2-ab12d1f348c4.jpg" title=" 02.png" alt=" 02.png" width=" 600" height=" 122" border=" 0" vspace=" 0" / /p p 　　对于最右边的波长，吸光度的平滑方法类似于公式(2)，如下： /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/98199654-339d-4808-ac8b-b9678b723566.jpg" title=" 03.png" alt=" 03.png" / /p p 　　上述处理，使得光谱边界数据自然过渡，更为合理。 /p p span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 　　【差分求导】 /strong /span /p p 　　为了避免差分求导产生传递误差，通常需要经过移动平均平滑光谱后，再进行中心差分法求导。由于近红外光谱比较平坦，不同对象的光谱分辨率不尽相同。光谱采集的数据间隔不一定适用于差分间隔。Norris导数采用一个可变的波长间隔数作为导数的差分间隔(g)，g = 1, 2, & #8230 ,G。由于关联性低，太大的差分间隔是不合理的，本文设差分间隔的上限G=50。 /p p 　　对于第k个波长的吸光度x sub k /sub ，采用基于差分间隔g的中心差分，计算吸光度的一阶导数，自左至右移动，得到所有点的导数值(左右半宽带的波长除外)。如下： /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/f4858970-26bd-4911-84b4-a7eec9998e8d.jpg" title=" 04.png" alt=" 04.png" / /p p 　　值得注意的是，对于最左边或最右边的g个波长，由于该点左边或者右边的点数小于g，不能执行中心差分法求导。考虑到数据的连续性，对于最左边的g个波长，我们提出前向差分法计算一阶导数，如下： /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/88f4e45a-9f52-40cb-889c-3b57efab9059.jpg" title=" 05.png" alt=" 05.png" / /p p 　　对于最右边的g波长，则可通过后向差分法计算一阶导数，如下： /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/01dbdd54-82d4-49fc-bafa-7dc511a8f3bd.jpg" title=" 06.png" alt=" 06.png" / /p p 　　二阶导数，可由上面的一阶导数再求导获得，编程实现简单，不再赘述。 strong 考虑到3阶以上的高阶导数的绝对量值小，光谱信息含量低，一般不建议采用3阶以上的导数。 /strong 本文设导数阶数为d = 0, 1, 2。特别地，d=0代表不进行差分求导，即，只进行移动平均平滑。 /p p span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 　　【参数联合优化】 /strong /span /p p 　　对于任意一个参数组合(d, s, g)，都对应一个Norris导数模式。对于d = 0, 1, 2；s = 1, 3, & #8230 , 99；g = 1, 2, & #8230 , 50，共有50+2× 50× 50=5050个模式。三个功能各异的参数的变化，使得Norris导数谱比原谱更为灵活、柔性、多样化，适用性宽。下面，提出一种基于PLS的Norris参数的联合优选方法。为提高参数选择合理性，采用基于随机性、相似性、稳定性的定标-预测-检验的多划分建模设计 sup [27, 28] /sup 。 /p p 　　建立所有Norris导数谱的PLS模型，称为Norris-PLS模型。计算每一组样品划分的预测均方根误差(SEP)和预测相关系数(R sub P /sub )。进一步，计算所有划分的平均值(SEP sub Ave /sub ，R sub P,Ave /sub )和标准偏差(SEP sub SD /sub ，R sub P,SD /sub )。并基于综合预测效果： /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 41px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/10c59c4b-f073-4ce9-a25a-09c90ec33c1a.jpg" title=" 7.png" alt=" 7.png" width=" 600" height=" 41" border=" 0" vspace=" 0" / /p p 　　优选具有稳定性的全局最优Norris参数，如下： /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 62px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/4e15c028-35d0-4198-b122-f5bc4e751221.jpg" title=" 8.png" alt=" 8.png" width=" 600" height=" 62" border=" 0" vspace=" 0" / /p p 　　此外，对应导数阶数d=0, 1, 2，可以计算两类单参数局部最优解，如下: /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 95px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/fb7412b2-80aa-4b3b-871d-21148c32e7e3.jpg" title=" 9.png" alt=" 9.png" width=" 600" height=" 95" border=" 0" vspace=" 0" / /p p 　　可得到，关于平滑点数s的三条建模效果曲线SEP sup + /sup (0, s)，SEP sup + /sup (1, s)，SEP sup + /sup (2, s)和关于差分间隔数g的两条建模效果曲线SEP sup + /sup (1, g)，SEP sup + /sup (2, g)。通过它们可以分析Norris参数的适应性。 /p p span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 　　3. 实例—近红外玉米粗蛋白分析 /strong /span /p p span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 　　【材料】 /strong /span /p p 　　玉米颗粒样品156份，研磨并过筛(1.0mm)为粉末样品(未干燥)，采用凯氏定氮法测量样品粗蛋白。最小值、最大值、平均值、标准差分别为7.31、12.1、9.46、0.92(%)。 /p p span style=" color: rgb(0, 176, 80) " 　 strong 　【近红外光谱仪器】 /strong /span /p p 　　Nexus sup TM /sup 870 FT-NIR光谱仪(Thermo Nicolet Corporation，MA，USA)；漫反射附件；波数范围：9997～3996 cm sup -1 /sup ；分辨率：32 cm sup -1 /sup 。 /p p 　　 strong span style=" color: rgb(0, 176, 80) " 【定标-预测-检验的多划分建模】 /span /strong /p p 　　从156个样品随机选取56个为检验集，余下100个为建模集；进一步将建模集随机划分为定标集(50个)和预测集(50个)，共10次。对所有划分建立PLS模型，确定平均预测效果(SEP sub Ave /sub ，R sub P,Ave /sub ，SEP sub SD /sub ，R sub P,SD /sub ，SEP sup + /sup )。 /p p span style=" color: rgb(0, 176, 80) " 　　 strong 【分析】 /strong /span /p p 　　 strong 先来观察玉米粉末样品的近红外光谱及其Norris导数谱的特征。 /strong /p p 　　以一个玉米粉末样品为例，采用不同平滑点数(s = 1～49，奇数)，首先计算移动平均平滑谱，如图1所示。其中，s = 1为原光谱。观察到：随着平滑点数增大，主吸收峰右移，且渐趋平坦。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/1dd5ef51-7b05-4b16-be80-4c924cd44302.jpg" title=" 图1.png" alt=" 图1.png" / /p p style=" text-align: center " strong 图1 玉米粉末样品的移动平均平滑谱随平滑点数的演变图 /strong /p p 　　在移动平均平滑谱(s = 13)的基础上，采用不同差分间隔数(g = 1～30)，进一步计算Norris导数谱(一、二阶导数)，如图2所示。观察到：主吸收峰翻转为波谷，同时出现新的特征峰。随着差分间隔增大，波谱幅度逐渐减小。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 232px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/edc64a8e-9c8f-4b57-b4f2-d76bbd2da356.jpg" title=" 图2.png" alt=" 图2.png" width=" 600" height=" 232" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图2 玉米粉末样品的Norris导数谱随差分间隔的演变图: (a)一阶导数 (b)二阶导数 /strong /p p 　 strong 　再展示相关的建模效果。 /strong /p p 　　首先，未经预处理的直接PLS模型的平均建模效果，汇总在表1中。 /p p 　　在所有5050个Norris-PLS模型中，全局最优模型的参数(NDF模式)为d =2，g =3和s=13，相应的建模效果，也汇总在表1中。观察到：所有预测效果的指标均有显著的改善。 /p p style=" text-align: center " strong 表1 玉米粗蛋白分析的建模预测效果(%) /strong /p p strong /strong /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 104px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/9539dcc6-2f95-46ae-8caa-c25937062f19.jpg" title=" 表1.png" alt=" 表1.png" width=" 600" height=" 104" border=" 0" vspace=" 0" / /p p 　　 strong 进一步观察Norris参数的适应性。 /strong 采用单参数局部最优解，分析建模效果曲线。其中，SEP sup + /sup (2, s)、SEP sup + /sup (2, g)，参见图3。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 208px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/26a55fc2-210b-4561-8367-75081383a9db.jpg" title=" 图3.png" alt=" 图3.png" width=" 600" height=" 208" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图3 单参数局部最优Norris-PLS模型的建模效果：(a)平滑点数，(b)差分间隔数 /strong /p p 　　在所有二阶的Norris导数谱中(d=2)，不同平滑点数对应于局部最优模型的SEP sup + /sup ，如图4(a)所示；不同差分间隔数对应于局部最优模型的SEP sup + /sup ，如图4(b)所示。观察到：不同参数的建模效果差异颇大。 /p p 　　结果表明：(1)不同的Norris参数，建模预测效果明显不同；(2)参数的设置，不能凭经验设定，针对具体情况进行全局优化是必要的。 /p p strong 　　后 语 /strong /p p 　　Norris导数滤波是一种执行良好的光谱预处理算法群。功能各异的参数融合，可提升近红外光谱的柔性生命力，满足多样性光谱预处理的个性化需求。Norris模式的优化选择是必要的。 /p p span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 　　这里分享的，可能是近红外的一个小话题。但，近红外光谱分析就是由多个这样的小话题组成的。从2006年第一届全国近红外光谱会议召开，到近红外分会成立十周年的现在，我们见证了我国近红外事业的发展壮大。祝福它!这里的内容可能有点艰涩，但我们相信它是有趣的。谢谢大家的阅读，恳请提出宝贵意见! /span /p p span style=" font-family: " times=" " new=" " strong 　　参考文献 /strong /span /p p 　　[1] R.J. Barnes, M.S. Dhanoa, Susan J. Lister., Appl Spectrosc, 1989, 43(5): 772–777 /p p 　　[2] M.S. Dhanoa, S.J. Lister, R. Sanderson, R.J. Barnes, J Near Infrared Spec, 1994, 2(1): 43-47. /p p 　　[3] 褚小立，化学计量学方法与分子光谱分析技术，北京：化学工业出版社，2011 /p p 　　[4] J.M. Chen, M.L. Li, T. Pan, L.W. Pang, L.J. Yao, J. Zhang, Spectrochim Acta A, 2019, 219: 179-185 /p p 　　[5] J. Zhang, M.L. Li, T. Pan, L.J. Yao, J.M. Chen, Comput Electron Agr, 2019, 164: 104882 /p p 　　[6] P. Geladi, D. MacDougall, H. Martens, Appl Spectrosc, 1985, 39:491-500. /p p 　　[7] T. Isaksson, T. Næ s, Appl Spectrosc, 1988, 42:1273-1284 /p p 　　[8] K.E. Kramer, R.E. Morris, S.L. Rose-Pehrsson, Chemometr Intell Lab, 2008, 92:33-43. /p p 　　[9]& nbsp A Rinnan, F. van den Berg, S.B. Engelsen, Trends Anal Chem, 2009, 28:1201-1222. /p p 　　[10] T. Isaksson, B. Kowalski, Appl Spectrosc, 1993, 47:702-709. /p p 　　[11] T. Næ s, T. Isaksson, T. Feaern, T. 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p 　 span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　全国第六届近红外光谱学术会议日前在武汉圆满闭幕，与会代表、参展厂商和论文水平等都达到了历史新高，可以说是我国近红外光谱技术发展史上影响深远的一届盛会。北京伟创英图科技有限公司总工程师韩熹也积极参加了此次会议，期间，他认真听取了各位专家和同行的报告、会下也进行了多方交流。会议报告精彩纷呈，让他受益匪浅 而且，即使会议结束仍然思绪万千，连夜写下此篇感想。 /span /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201604/insimg/0c046401-c4ce-4aaf-a832-07379962b3e5.jpg" title=" 韩熹近照1.jpg" / /span /p p style=" text-align: center " strong span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 北京伟创英图科技有限公司总工程师韩熹 /span /strong /p p 　　 strong 思考近红外光谱的三个问题 /strong /p p 　　在本次会议上，杨辉华博士提出“在研究学者之间、在仪器制造企业之间，应该更加透明化、更加开放化的进行交流，闭关自守，不利于技术发展”，本人深表同意。因为，在多个报告中都有涉及研究院校通过采购一些光谱仪模块、测样附件模块，自行组建实验平台开展研究，从中我看出了一些的问题。我赞赏这种探索精神，但由于院校派团队往往偏重理论研究、算法研究以及应用研究，对于硬件的了解深度不够，使得研究过程、研究结果存在诸多变数。 /p p 　　本次会议的交流环节中，我选择性的提出三个问题，这三个问题本身是我原定大会口头报告中会涉及到的(临会前，进行了一项手术，术后连续输了11天液，才最终得到大夫同意出差来武汉)。我得到的答复基本在预料当中，都不够“完美”。究其原因，是对于仪器硬件的理解层面不够深，问题不在他们，是因为没有仪器制造企业与他们紧密合作。我说的“仪器制造企业”，不是指进口仪器的国内办事处或者代理商，因为他们的角色也仅仅是被培训者。我说的“紧密合作”，不是“商业合作”，是当剥离利益关系之后，从技术层面解析仪器，而不是简单的培训说明。 /p p 　　以下，我以伟创英图仪器产品为实体，从仪器制造企业角度，阐述一些我的思考与解决方案，希望对企业、学者有所帮助。 /p p 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 问题一：离散波长型近红外光谱分析仪的研制思考 /strong /span /p p 　　作为互联网型企业投身近红外光谱分析仪的研制与商业化，广州讯动给我的触动最大，从情感上，我非常支持他们。离散波长型近红外光谱分析仪，通常可以分为滤光片型和激光型。研制思路：选择特定领域样品，通过波长筛选算法获得特征波长(潘涛老师报告内容，我个人很想了解具体算法实现)，选择对应的滤光片或者激光器，获得特征波长下的单色光，实现分光目的。 /p p 　　该技术路线要求筛选出的特征波长数量不宜过多，波长不宜过大，因为非制冷型InGaAs探测器在成本和结构复杂度方面优势明显。我认为需要思考的技术问题：当筛选后的特征波长数量较少时(12以下)，每一个特征波长都充当着“关键先生”的角色，受到整机成本控制要求，内置的激光器需要具备低成本、小型化特点，在波长准确性与重复性上存在短板，问题即来自元器件固有问题，也包括实际使用环境因素(温度、湿度等)的影响，存在X轴方向的左右飘忽不定，“关键先生”有可能是“不靠谱先生”。此外，降低仪器成本的目的是可以大批量推广应用，但是台间差异性问题也随之而来。不同批次采购的激光器，相同标称波长下的激光器可能存在差异，即准确性达标的前提下，分属左偏移和右偏移两类。当然，我们可以在仪器出厂前进行仪器标准化标定，来降低台间差异性。但是，实际用户环境因素与标定环境不一致，导致激光器自身的变化(X轴和Y轴两个方向)，该变化甚至有可能是非线性变化。 /p p 　　从实际应用角度考虑，其实也无需过分紧张，毕竟此类仪器目的在于满足实际快检需求，而不是与大型实验室仪器比拼性能指标。因此，我认为通过在仪器内部集成标准物质，以及挖掘多台仪器在不同环境下(模拟用户现场)的标准物质谱图的函数关系，有助于仪器的批量推广。此外，有报告提出“仪器台间差异性问题不大”，我要指出的是，这个结论的得出是有前提的。此类仪器价格往往超过30万，内部结构复杂，光学模块需要严格生产工艺下确保一致性，并且内置各种校准定标模块。可谓应了一句老话：只要有钱，很多问题就不叫问题。 /p p 　　 strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 问题二：谱图、模型入网的可靠性确认工作的思考 /span /strong /p p 　　本次会议，多个报告提出谱图、模型的网络化管理，但是我认为，现阶段对于谱图、模型在入网前的可靠性确认工作还很薄弱。 /p p 　　企业管理者通过制定严格的操作流程，以及仪器自检功能，来提高谱图测量可靠性。但是，例如，近些年重大安全事故仍然不断出现，可见并非是没有严格的制度，而是没有严格的执行。因此，通过在仪器功能上进行合理设计，有助于降低人为误差(惰性或者疏忽造成的)。通过对市面主流近红外光谱分析仪的调研，本人发现，很多企业用户往往依赖于仪器自身的自检功能，认为仪器自检通过，就可安心测样。殊不知，仪器自检也有很多门道在其中，也有行业潜规则，通过输入高级密码或者更改配置参数，就可以调整仪器自检评判结果指标阈值，甚至忽略部分仪器自检项目，达到表观上的仪器自检合格。企业用户在仪器自检合格后，就会开展连续样品测量。在这期间，往往仪器只会对重大硬件故障进行报警，而不会针对仪器性能变化做出反馈。此时此刻，本人认为，用户测量是“失去保护”的。 /p p 　　伟创英图在这方面做出的努力可以分为两方面：透明化仪器自检项目的流程与指标计算公式，为用户提供与内置校准模块同材质的外置校准模块，用户可自行开展实验，论证仪器自检结果的真实性。此外，仪器软件自检运行过程中，会显示自检流程所涉及的全部谱图与评判结果，而非简单的显示合格与否。 /p p 　　动态校准技术的引入，仪器内置标准滤光片，用户在进行每一次样品测量时，都会自动进行标准滤光片测量，由于近红外光谱测量本身具有快速性，因此多出的动态校准流程，不会为用户增加过多时间负担。由于每次样品测量，在谱图数据结构中，都会保存标准滤光片谱图，利用该谱图可实现对当次样品谱图的实时校准，包括X轴与Y轴。此外，在谱图、模型入网时，系统通过匹配性对比每张谱图数据结构中的标准滤光片谱图与参照谱图，评判当前谱图测量时仪器是否处于正常状态，从而达到谱图可靠性确认的目的。 /p p 　 strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 　问题三：高速运行模式下的近红外谱图测量稳健性思考 /span /strong /p p 　　近两年，本人有幸参与了两套果品分选在线近红外光谱分析系统的研制，在去年的BCEIA展会上展示了一套果品在线模拟装置，在2016年还将有一套果品分选系统上线。从上述项目实施过程中，本人提出“高速运行模式下的近红外谱图测量稳健性研究”的课题研究方向，希望能有专业的研究院校团队可以介入，将该项研究得更加透彻，该项研究会对未来在线近红外光谱测量技术的发展具有促进作用。在这里，我仍旧保持一种开放的形态，与大家分享伟创英图的果品分选系统的设计思想。首先，关于定位问题，我们放弃传统“同步齿轮+接近开关”这种定位方式，其原因包括：适用局限性(只适合固定在传送带上的托盘，不适合独立游走型托盘)，定位托盘不具有标识性(只能表示有无托盘，不能识别具体托盘编号)。我们目前采用的NFC近场通讯技术(之前采用RFID技术)，我们为每一个托盘(无论是固定在流水线上还是独立游走型的托盘)内置一个NFC芯片(选用抗金属类型)。利用该芯片的存储区，为每一个托盘进行唯一标识，并且负责存储检测分析、评价分级结果。其次，我们支持多端测量技术，即在线上可以先后部署不同类型的分析单元，例如：称重单元(果品称重，由于每个托盘都有独立的NFC芯片，在其存储区会记录每一个托盘独有的自重信息，提高果品称重准确性)、近红外光谱分析单元(评判果品品质，糖度、酸度、硬度等)、成像分析单元(评判果品有无疤痕、是否对称美观等)。 /p p 　　具体分选流程如下：在分析单元前、后各部署一套NFC识别模块(读、写)，当果品到达分析单元时，前置NFC识别模块高速响应读取到托盘NFC芯片信息，表示托盘已然就位，通知分析单元开始测量分析，测量分析结果会在果品到达后置NFC识别模块时，写入对应的NFC芯片存储区。由于NFC芯片存储区空间有限，实际写入可以是分级等级或者测量结果编号，后期通过测量编号可以进行检索查询。当果品通过全部分析单元，到达分选通道时，分选通道会通过读取NFC芯片存储区内容，来判断当前果品是否允许进入当前通道，从而实现分选目的。 /p p 　　上述流程是2016年公司新上线的果品分选系统的核心设计思想，在这之前，我开发的分选软件部署在主控电脑，软件需要照顾各个环节。现如今，我将原先的集中处理改为分散处理，甚至部分节点不与主控电脑关联，采用独立的Arduino模块实现控制。针对近红外光谱测量这部分，我选择具有高速测量功能的USB4000光谱仪(海洋光学)，该光谱仪可实现最低10微秒/次的高速测量(USB2000+最低测量速度是3800微秒/次)，我即不采取单平均次数测量，也不采取多平均次数测量，而是单平均次数下的多次测量。该方式的优点在于，我可以对得到的多次测量谱图进行人为算法干预，筛选得到能够真正表征果品信息的谱图，再计算平均谱图，提高谱图测量稳健性。从实验数据来看，不同果型(苹果)最终有效谱图数量存在些许差异，有效谱图数量在6-8张不等(每秒测量5颗状态下)。由于单平均次数下的多次测量，意味着需要进行多次谱图数据传输，目前是利用OminiDriver中提供的高速扫描方法来实现。我最终希望的解决方案是将我的筛选方法可以嵌入到光谱仪底层程序上，而这一想法的实现，就需要借助国产近红外光谱仪厂商(复享光学)的支持。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/c5e8274b-d3c3-475f-8ae2-f5a9ab849cc8.jpg" title=" 多用途智能近红外光谱分选系统.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 多用途智能近红外光谱分选系统 /strong /p p 　　上边谈到的三点思考与我的想法，其实很多地方都需要国产近红外光谱分析仪制造企业的支持才可实现，但很可惜，目前此类企业实在太少。每年近红外相关文章很多，但是仪器研制类别的很少。全国研究院校知名近红外学者很多，但是从事仪器制造方面的很少。当无力改变现状时，我们就更应该开放与包容。 /p p 　　我再次表明我们的一个态度，就是愿意为研究院所无偿提供实验平台建设、样机制造、商品转化等方面的建议，也愿意分享我们使用过的一些进口近红外光谱仪的心得体会，目前我们掌握的近红外光谱仪模块包括：JDSU、TI NIRscan、Insion、USB2000+、USB4000、Maya、STS、无锡微奥MEMS-FTNIR等。 /p p 　　 strong 十数载不变初心、耐寂寞终有所报 /strong /p p 　　说起来，韩熹进入近红外光谱领域已经有十多年了，回想自己十数载近红外光谱分析仪研制与应用之路，不禁感叹到，十数载不变初心、耐寂寞终有所报 青春虽已不再，但不变初心。2004年，韩熹毕业于首都师范大学应用化学系，随后加入北京英贤仪器有限责任公司。从那时起，韩熹便与近红外光谱分析结缘。 /p p 　　英贤仪器实现了近红外光谱分析仪的国产化、量产化，打破了当时进口近红外光谱分析仪的市场、价格的双垄断，让国人第一次近距离的接触到近红外光谱分析技术。当时陆婉珍院士、袁洪福教授、褚小立博士给予英贤仪器大量的技术指导意见。在日前召开的全国第六届近红外光谱学术会议上，姚建垣先生(英贤仪器公司总经理)向陆婉珍奖励基金捐赠十万元，姚总说要懂得“报恩”。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/4cc288b5-faed-4395-81d1-690ef6e8ec71.jpg" style=" float:none " title=" 陆婉珍院士给予英贤仪器大量技术指导.jpg" / /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/563b8b3a-a48b-40b0-b45d-ea3178925b06.jpg" style=" float:none " title=" 袁洪福教授、褚小立博士给予英贤仪器大量的技术指导意见.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 陆婉珍院士、袁洪福教授等对国产近红外光谱分析仪研制企业给予大力支持 /strong /p p 　　2007年，英贤仪器并入聚光科技(杭州)股份有限公司，成立近红外光谱分析事业部，开始着手研制全系列近红外光谱分析仪产品，包括：便携型、通用型和在线型近红外光谱分析仪以及CM-2000化学计量学软件。当时公司的目标，就是研制出可产业化的高精度、高稳定性近红外光谱分析仪。“事实证明，我们做到了，而且做得很好。直到如今，聚光科技的近红外光谱分析仪仍旧是国产近红外光谱分析仪的领军代表，且没有之一。”韩熹说到。 br/ /p p 　　2012年，在聚光科技服务满五年后，韩熹离开了聚光科技，但是，他并没有离开近红外光谱事业。经过历时一年多的筹备，韩熹等人于2014年4月成立北京伟创英图科技有限公司，沿着定制化、专用型近红外光谱分析仪的研制与产业化继续前行。此时，姚建垣先生已经退休，当他看到这些曾经的“孩子”已然成家，但对近红外光谱分析事业的热情不减，他决定不计报酬，继续陪他们走一程。 /p p 　　姚建垣先生曾经对韩熙谈过他的创业艰辛，也分享过他的应变之策。对于制造企业，研制与销售近红外光谱分析仪不会一夜暴富，不要有投机心理，踏踏实实做产品。对于技术应用、研究学者，要能“耐得寂寞，顶得压力”。 /p p 　　作为业界“新瓶装老酒”的伟创英图，拥有十数载的仪器研制、量产化经验，非常愿意为研究院所无偿提供实验平台建设、样机制造、商品转化等方面的建议。韩熹说，“我们曾经走过的错路、弯路，不希望你们重蹈覆辙，我们的经验与技巧希望能加速你们研究成果的商品转化。” br/ /p p br/ /p

一、近红外光谱分析技术在饲料工业的应用　　1、近红外光谱技术介绍　　现代近红外光谱分析技术(NearInfrared retlecrance spectroscope NIRS)是近年来分析化学领域迅猛发展的高新分析技术。它是利用化学物质在近红外光谱区的光学吸收特性，来快速测定某种样品中的一种或多种化学成分含量和特性新的物理测定技术。近红外光谱是指波长范围介于可见区(VIS)与中红外区(MIR)之间的电磁波，波长为 780-2500nm(12500-4000cm-1)范围内的一段电磁波。物质中的不同组分或同一组分的不同含氢基团在近红外区域有丰富的吸收光谱。近红外光谱主要是反映C-H、O-H、N-H、S-H等化学键的信息，因此分析范围几乎可覆盖所有的有机化合物和混合物。农产品中的蛋白质、淀粉、粗纤维、脂肪等成分具有含氢基团，在近红外区都有特定的吸收光谱，每种成分都有特定的吸收特征。利用近红外分析仪检测饲料的常规成分，具有快速、准确、成本低等特点。　　2、近红外分析仪在饲料厂的应用优势　　(1)分析速度快。近红外光谱的信息必须由计算机进行数据处理及统计分析，一般一个样品取得光谱数据后可以立刻得到定性或定量分析结果。通过己建立的校正模型，测定一个样品通常只需1-2分钟，极大的缩短了检测周期。　　(2)分析效率高。近红外光谱技术可同时测定样品的多种组分或性质，大大提高检测效率。常规的检测方法只能一项一项的测，花费的时间长。此外近红外光谱带较弱，测量光程较长，故光程的精确度要求不高，而且仪器构造简单，易于维护。　　(3)适用的样品范围广，样品不需要预处理，测定简便。近红外光谱在测量过程中不损伤样品，可直接测定液体、固体(粉末或颗粒)等样品，容易保持样品活性，是一种不消耗样品的无损分析技术。　　(4)检测过程是无污染，属于绿色分析技术。近红外光谱分析中只是取得样品的光谱信号，有时甚至可以在原容器中进行测定，测试过程中不破坏样品，不用试剂，故不污染环境。　　(5)分析成本低。测定过程中不使用化学试剂，检测费用大为降低。　　(6)近红外光在光纤中具有良好的传输特性，便于实现在线分析。饲料加工的在线检测和监控是保证饲料产品质量安全的有效途径之一。近红外光谱分析技术可在复杂背景下瞬时分析样品的组分信息，而且不破坏样品，可直接准确地获取生产过程中的实时信息，达到对各种工业生产过程进行在线监控的要求。　　(7)对操作人员的要求不苛刻，经过简单的培训就可胜任工作。并且相比人员流动较大的饲料企业，近红外光谱分析仪能够保持化学分析的稳定性。　　(8)随模型中优良数据的积累，模型不断优化，检测精度不断提高。由于光谱测量的稳定性，测试结果较少受人为因素的影响，与标准或参考方法相比，近红外光谱一般显示出更好的重现性。　　3、饲料厂使用近红外分析仪的经济效益分析　　(1)化验成本节约分析　　以国内某年产10万吨饲料企业数据为参照进行分析，下表为使用近红外分析仪与传统的湿化学检测所需费用比较。　　　　结论：使用近红外分析仪年度检测成本节省403256.09元。　　(2)降低返工费用分析　　饲料生产过程中产生返工的主要原因：第一，因为检测时间长，来不及出报告，使原料紧急放行，造成产品质量不稳定。第二，制造环节出问题。下表为各等级返工费用成本分析。　　(3)装运堆码费用节约分析　　? 通常成品发货流程：成品生产线—堆码—检验– 装运　　? 应用近红外后的流程：成品 —— 检验– 装运　　除安全库存以外的产品，可以通过近红外快速检测后，直接装车发货，一年节约堆码费用 48000元。　　(4)原料使用量降低成本分析　　利用近红外光谱分析技术，可快速将每个批次的原料进行常规分析，为配方微调提供强有力的支持。　　从上表可以看出如果原料成本从80%降低到79%，利润将提高20%!　　综上所述：在采用近红外快速检测技术后，为企业节约的资金可累计为：　　检测费+返工费+装运堆码费=约47.2万　　以Bruker最新报价用于饲料分析的MATRIX-I型、TANGO型傅里叶变换近红外光谱仪50万/台为例来计算，投资一台近红外只需1年内，便可收回成本。　　二、近红外分析仪品牌选择　　目前,我国饲料行业一部分的集团和公司都拥有近红外光谱分析仪。据2014年初FOSS和BRUKER的初步统计，广东恒兴饲料7台，通威饲料 12台，新希望六和饲料90+台，广东温氏47台，九鼎饲料4台，正邦饲料5台，中粮集团5台，德固赛70台，大北农25台，深圳金新农5台，广西扬翔3 台，正大集团80台，双胞胎集团90台，中慧集团21台，海大集团26台，铁骑力士5台，特驱饲料15台，青岛环山11台，漳州傲农8台，金钱饲料5台，英联饲料6台，河南牧鹤饲料6台，普瑞那30台等等。　　国内近红外光谱仪研制起步较晚，近些年来我国在NIR光谱仪研制和生产方面取得了一定成绩，但值得注意的是，国产NIR光谱仪在一些关键技术指标方面(如信噪比、仪器间一致性等)与国际先进水平相比还存在相当的差距。　　国外知名的近红外光谱仪生产商有FOSS、Bruker、Thermo和ABB等。经过十多年的发展，FOSS的 DDS(新一代XDS)以及傅立叶成为市场上两种主流的硬件技术。

仪器信息网讯 2021年4月22日晚，《傅立叶变换近红外光谱仪技术通则》团体标准初稿(草案)讨论会在无锡书香世家酒店召开，工作组14家单位中的11家均派出代表出席。　　《傅立叶变换近红外光谱仪技术通则》自立项以来，各项工作在有条不紊的推进中。2021年4月9日，工作组已经召开过线上预备会议，对后期工作做了详细的安排，并对标准通则进行了初步的探讨。本次讨论会中，各位参会专家针对标准前期工作的进展情况积极发言，提出了各自的意见和建议。会议现场　　会议中，各位专家再次重申了《傅立叶变换近红外光谱仪技术通则》团体标准的重要意义，并就做成一个什么水准的，涵盖范围多大的标准进行了相关的讨论。大家一致希望，通过该团标的制定，可以规范傅立叶变换近红外光谱仪器的性能测定方法，确保仪器性能的可靠性。　　在标准内容层面，各位专家深入讨论了标准草稿的结构和框架，标准涵盖的指标，近红外标准物质的选择，验证报告的测试要求以及相关的试验步骤，相关标准的借鉴，标准编制说明的撰写等方面的内容。　　此外，为了推进标准制定工作的顺利进行，各位与会代表也进一步明确了标准制定流程。同时，工作组还给各参与单位分配了下一阶段的工作任务，力保标准制定工作可以高效执行。　　相关新闻：　　CIS标准《傅立叶变换近红外光谱仪技术通则》拟立项　　《傅立叶变换近红外光谱仪技术通则》工作组成立(附详细名单)

据《日刊工业新闻》报道，日本电气通信大学、理化学研究所、东京大学等多个大学和研究机构组成的研究团队，最近成功开发波长为0.15纳米的原子级激光器。据称，该激光器的波长是目前世界最短，比现有最短波长激光器的波长小一个数量级。该研究成果已发表在英国《自然》杂志电子版。　　研究团队在20微米厚的铜箔上照射X射线，使其产生X射线激光，从而通过微小材料制成高效X射线激光器。据报道，该X射线激光器的研制成功，首次在硬X射线区实现了利用原子能级差的原子级激光器。该激光器在可视光至近红外光谱有广泛应用，但较难使用于包括X射线在内的短波长领域。　　研究团队利用X线自由电子激光设备(SACLA:SPring-8 Angstrom Compact Free Electron Laser )去除围绕原子核旋转的电子中最靠近原子核的一个电子，通过几乎同时射入的弱X射线，成功激发了被称为傅立叶极限的理想激光。　　报道称，该研究成果的意义还在于，利用作为导线的铜箔可实现理想的X射线激光器，预示了将来使用电路板铜线实现X射线激光器的可能性。

p 　　根据最新市场调查报告显示，红外光谱市场(包括近红外、中红外、远红外)预计将在2022年达到12.6亿美元，2016年至2022年之间复合年增长率为6.5%。推动红外光谱市场增长的主要因素包括制药行业过程分析技术的监管框架，以及生命科学领域研发投资的增加，还有就是红外光谱技术的不断进步。 /p p 　　 strong 预测期内制药行业占有最大市场份额 /strong /p p 　　2015年，制药行业占有红外光谱市场的最大份额。而且，在预测期内，生物和化学品市场预计将以显著的速度增长。在药用辅料的生产过程中，红外光谱起到了关键作用。不断被接受的新的国际cGMP & amp cGDP认证，将有望增加红外光谱仪器的使用，从而推动市场的增长。 /p p 　　 strong 中红外光谱在红外光谱市场中扮演着重要角色 /strong /p p 　　红外光谱市场按照波长被分为近红外、中红外和远红外。其中，由于广泛的应用于科研和工业领域，中红外光谱预计在预测期间占有最大的市场份额。另外，在预测期内，近红外光谱市场预计将会以显著的速度增长。 /p p 　　 strong 北美有望在不久的将来拥有最大的市场份额 /strong /p p 　　在不久的将来，预计北美拥有最大的市场份额，并主导红外光谱市场，原因主要包括严格的药物开发法规和政府研发资金的增加。市场增长也可以归因于逐渐增多的蛋白质组学研究和提供关键重要展示新产品新技术的各种会议。 /p p 　　红外光谱的主要公司包括的赛默飞、珀金埃尔默、布鲁克、安捷伦、福斯等。 /p p style=" text-align: right " 编辑：刘丰秋 /p p & nbsp /p

近红外光谱酸奶品质的快速检测近红外应用”1介绍酸奶是一种营养价值高而价格相对低廉的多功能食品。每日有大量酸奶产品流向市场，因而对营养成分进行快速检测十分必要。但因取样化验所需时间较长，实时性比较差，大大影响了生产效率。近红外光谱技术的应用将大大缩短酸奶养分测定的时间，使走进工厂生产线、检测线，推动现代食品质量检测技术的发展。近红外光谱定量分析模型建成之后，酸奶产品的营养成分检测不需要再增加资金投入，节约了费用，具有可观的经济效益。近红外光谱主要是由于分子振动从基态向高能级跃迁时吸收特定波长的近红外光产生的。近红外光谱记录的是分子中单个化学键的基频振动倍频和合频信息，测量的主要是含氢基团 X-H 振动的倍频和合频吸收。因此通过扫描样品的近红外光谱，可以得到样品中有机分子含氢基团的振动信息。使用近红外光谱仪扫描样品，获得酸奶的近红外光谱图，将光谱图与化学测定值一一对应，通过化学计量学手段对近红外光谱进行处理，建立待测成分含量的定标模型，从而实现利用近红外分析方法同时对酸奶的脂肪、蛋白质等指标进行快速测定。ProxiMateProxiMate 是一种适用于乳制品行业的旁线近红外光谱仪器，具有可靠耐用、设计紧凑和使用简单的特点。它能减少生产停机时间，对批次抽样进行快速的质量控制。测量附件采用标准样品杯，并搭配透反射盖，一起用于进行酸奶的透反射测量，保证光谱的稳定。▲ProxiMate2建立相关参数的定标模型随机选取酸奶样品并扫描样品，得到样品近红外吸收光谱，测量结果显示图谱重复性好，稳定性高。▲酸奶样品近红外光谱图模型建立及模型评价▲脂肪的化学值与预测值的相关关系图▲蛋白质的化学值与预测值的相关关系图▲干物质的化学值与预测值的相关关系图酸奶中脂肪，蛋白质，干物质的实际测量值和预测值具有较高的相关性，相关系数 R2 都达到 0.95 以上，三个指标的偏差值 SEC 分别为 0.03,0.03,0.07。3总结各项指标近红外光谱与原始化学测试的含量之间都具有较好的相关性，模型误差也满足日常的检测标准，运用于生产过程工艺控制的实时监控，可快速，准确出具数据，降低了检测压力和检测时间，有效提高工厂生产效率。

近红外光谱法定量测定多元醇中羟基值和浊点近红外应用”1简介多元醇见图1是用于生产各种最终用途的聚合物和塑料的基本组成部分。例如，我们日常使用的聚氨酯产品就是用多元醇来制造的。多元醇是从多功能醇或胺开始，通常与环氧乙烷(EO)或环氧丙烷(PO)反应制成的。▲ 图1. 多元醇真正的多元醇是复杂的，具有混合和不同的链长和末端。羟基值(OH值)是有机化合物质量的快速评价指标。它是可用于反应的活性羟基数量的量度，并提供有关链长分布和范围的信息。羟值既是衡量多元醇分子量及质量的主要参数之一，又是聚氨酯制品生产厂家在配方设计时决定各原料投用量的重要参考依据。 因此羟值测定的准确性非常重要。目前，检测羟值的方法主要有化学分析法和仪器分析法。化学分析法中最常用的是滴定法，基于滴加试剂与被测溶液中物质的反应，利用滴加滴定试剂的量来推测被测物质的浓度。该方法中使用吡啶作为溶剂，吡啶易挥发且有恶臭气味，被世界卫生组织国际癌症研究机构列入2B 类致癌物清单，对实验人员的身体健康有一定的危害，且该方法反应时间较长（ 需回流加热 1h），操作复杂，分析时间较长，测试效率低，测试准确性受人为因素影响较大。仪器分析法主要有核磁共振法和近红外光谱法。核磁共振法操作简单，测试快速且准确度较高。但是该方法所需要的设施昂贵，且实验室环境要求高，在企业中并未得到广泛推广。近红外光谱法是近红外光源照射下分子发生能级跃迁时产生的，记录的是分子中单个化学键的基频振动的倍频和合频信息，受含氢基团 X-H（X 为C，N，O）的倍频和合频的重叠主导，其光谱信息与样品的结构和成分组成相关。 多元醇在近红外光谱区的吸收主要包括 C-H、N-H，O-H 个含氢基团基频振动的合频和倍频振动吸收，通过这些含氢基团分子振动从基态到高能级跃迁的过程中记录的羟基的合频和倍频吸收信息，从而进行羟值的定量分析。 该方法在测试过程中无需对样品进行稀释、分散处理，因其操作简单、检测快速、绿色安全的特点而被广泛应用。浊点是当混合物从足够高的温度缓慢冷却以使混合物成为单相时，多元醇混合物中形成薄雾或云状的温度。浊点随着多元醇分子量的增加而减小，随着 EO 的加入而增大。这一分析被用来衡量多元醇的水溶性、表面活性剂性质和反应性。浊点控制反应系统中多元醇的相行为，这种行为对最终产品质量有极其重要的影响。由于多元醇在水中具有反溶解度，较高的浊点表明这些重要性能属性的增加。2应用设备及附件本文重点介绍步琦近红外光谱 N-500 用于快速测定多元醇的 OH 值和浊点。它可以应用于：最终产品或来料的检测和过程的监控支持。使用的仪器介绍如下：N-500 是市面上第一台商业化偏振干涉仪的傅里叶变换近红外光谱仪。▲步琦近红外光谱仪 N-500多至 6 通道同时检测0.5, 1, 2, 4, 5,8, 10mm 的比色皿控温，室温至 65 度3实验仪器配置：液体样品 NIRFlex Liquids，配备样品腔用于液体透射分析，可控温（室温~65℃），可自动切换背景测量通道，同时容纳 6 个比色皿。测量参数：波长：4500-10000；分辨率：8cm-1；温度设定 60°C，扫描次数：液体样品 64 次。测量要求：多元醇样品装入比色皿 8mm 后测量，每个样品测量三次光谱，每条光谱采集前都进行相同的混匀、取样。测量多元醇的样品光谱谱图：如图2▲图2. 测量多元醇的样品光谱谱图从光谱本身来看，样品的信号加强，反射率在 0.3 以上可以满足近红外分析。模型参数如下表：从表中可以看出：模型的相关系数均大于 0.99，样品羟值和浊点的准确度较高完全符合国家标准《塑料 聚氨酯生产用多元醇近红外光谱法测定羟值》的误差要求，分析方法重复性较好，可以用于实验室日常检测。4结论结果表明，近红外光谱技术可以成功地监测 OH 值和浊点，并具有良好的精度。该技术不需要样品制备用于测定 OH 值的标准湿化学方法可以被更快，更便宜和更简单的近红外分析所取代，以更快的批 QA 审核通过。近红外法具有分析效率高、制样简单、环保等优势，测试成本低，被实验室和企业广泛应用。

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

近日，国家标准《铁矿石 波长色散X射线荧光光谱仪 精度的测定》完成草案编制并公开征求意见，截止时间为2021年10月12日。该标准由广州海关技术中心、钢研纳克检测技术股份有限公司、宁波海关技术中心等单位起草，使用翻译法等同采用ISO/TR 18231:2016(E)《铁矿石 波长色散X射线荧光光谱仪 精度测定》。 波长色散X射线荧光光谱仪是X射线光谱仪的两大分类之一，适用于各种固体材料或液体，如金属、玻璃、陶瓷、岩石、矿物、燃油、水质及沉积物的定量分析及未知样品的无标样半定量分析，广泛应用于钢铁、冶金、石化、地质、环保、材料、电子等领域。　　与只需激发源和探测器和相关电子与控制部件能量色散X射线荧光光谱仪相比，波长色散X射线荧光光谱仪的主要部件还包括分光晶体和测角仪，虽然灵敏度更高，但是结构更复杂，在测定时对精度的影响因素更多。　　为保证检测结果的精度，波长色散型光谱仪的各个部件都需要符合要求正常运行。与仪器各种功能相关的误差都会改变检测结果的精度。不同领域的应用对于波长色散型光谱仪的精度要求有很大区别，因此为了确定光谱仪能否提供符合要求的精度，需要测量与仪器某些部件操作相关的误差。　　《铁矿石 波长色散X射线荧光光谱仪 精度的测定》的制订就是建立这样的测试方法。这些试验方法不是用于检查光谱仪的每个部件，而是只检查那些可能带来常见误差源的部件。该标准以国际标准ISO/TR 18231:2016(E)《铁矿石 波长色散X射线荧光光谱仪 精度测定》为蓝本进行编制，技术内容与ISO/TR 18231:2016(E)基本相同。　　标准明确了波长色散X射线荧光光谱仪精度领域所涉及的测试项目，包括计数器的分辨率(流气式正比计数器、烁计数器和封闭式正比计数器)、流气式正比计数器窗膜电导率、脉冲漂移校正、光谱仪([精密度、测试样品、仪器条件、稳定性、样品旋 转测试、转盘再现性试验等)设备静止时间和最大可用计数率等。同时对测试频率和测试方法确定了统一的规范。　　该标准的制定建立了我国在铁矿石和直接还原铁领域使用的波长色散X 射线荧光光谱仪精度所涉及的测试项目标准，为铁矿石贸易依据的检验方法奠定基础。同时为我国铁矿石和直接还原铁各类标准的更好应用提供了技术保证。

2023年9月18日，中国仪器仪表学会标准化工作委员会发布关于拟立项（近红外光谱分析技术术语）CIS标准的公示通告，拟制定标准是天津大学申报的《近红外光谱分析技术术语》近红外光谱分析技术具有快速、原位、非破坏性等诸多优点，广泛应用于实验室分析、在线质量检测，可实现多组分多通道同时测定各类样品的成分及含量，包括气体、液体、固态、粘稠体、涂层、粉末等。各种基于新原理、新器件的近红外光谱仪器层出不穷，在农牧、食品、化工、制药、烟草等领域发挥了越来越重要的作用。然而，市场规模及应用需求强势增长的势头之下，我国近红外光谱技术及仪器产业化与推广应用还面临不少问题：近红外分析仪器种类众多，并且基于不同分光及检测原理，相关技术与仪器及应用标准欠缺，典型行业/领域的应用示范不充分，甚至同一技术与仪器的术语及其定义都不同，造成了仪器参数虚标及与应用效果不符等问题；此外，应用客户在仪器选择方面面临标准不统一，验证成本高等问题，不同仪器分析结果差异较大，这些问题都在影响近红外光谱分析技术的推广应用，进而制约我国国产近红外仪器产业的发展。2013发布实施的GB/T 13966-2013《分析仪器术语》规定了分析仪器常用的基本术语、各类分析仪器有关方法、原理、仪器名称、零部件名称及性能特性量方面的术语和定义。但是，缺少与近红外光谱相关的术语及定义规范，无法涵盖各种新型近红外光谱分析技术应用领域。2022年发布实施的T/CIS 17006-2022《傅立叶变换近红外光谱仪技术通则》规定了傅立叶变换近红外光谱仪正常工作条件、功能、技术指标、安全等的要求和试验方法，但是无法覆盖不同原理近红外光谱仪器，术语定义不够全面。为了规范近红外光谱仪器生产及应用，为近红外光谱技术的健康发展提供帮助，需要制定统一的术语定义标准。附件（近红外光谱分析技术术语）CIS标准公示表.docx

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