光谱分析技术

介绍了原子光谱分析（原子吸收光谱、等离子体发射光谱及等离子体质谱等）中液体和固体样本的处理技术及其进展，重点介绍了同种新的、特别是用于元素分析的样品处理技术，如超临界萃取、亚临界水萃取、加速溶剂萃取、微波辅助萃取以及超声波辅助萃取等。

近年来随着消费者对产品质量的要求越来越高，各个领域生产者对产品质量控制也越来越严格，对产品的质量控制不再只是局限于产品的性能或组分含量，在产品或生产过程中出现的异常物质也需进行严格控制，而对这些物质进行检测即为异物分析。异物分析是指对工业生产、存储、使用过程中出现的异物杂质或未知物进行成分分析，是专门分析产品上的微小嵌入异物或表面污染物、析出物进行成分定性的检测技术。寻找污染源或者污染环节，进行排除，改善生产体系，提高产品质量。藉此找寻污染源或配方不相容者，是改善产品最常用的分析方法之一。进而有效防止异物产生，减少企业经济损失，因此企业对异物分析和表面解析的需求量呈逐年上升的趋势。红外光谱技术、拉曼光谱技术同属于分子振动光谱范围，反映的是组成物质分子化学键振动信息，具有指纹识别的唯一性。即每种物质都有其独特的相对应的红外光谱和拉曼光谱，实现未知物质一一对应定性分析。同时拉曼光谱技术在异物分析上可以实现透明产品包裹体异物分析、无机物以及一些类似碳材料异物的检测定性。

对我国近10年来近红外光谱分析技术的研究与应用进展作了较为详细的综述，包括近红外光谱仪器研制、化学计量学方法及软件开发和在各领域的实际应用。根据国际上近红外光谱分析技术的现状和国内实际情况，提出了今后我国近红外光谱分析技术的发展方向。

近红外光谱分析作为一种高效节能的绿色分析技术，可应用于饲料T业中从原料到成品各个环节的品质分析和监控，特别是将该技术与物联网技术相结合，构建近红外光谱分析物联网平台，实现集团资源共享，统一监测集团内饲料品质，并可根据实际情况对分析模型统一管理，提供其检测精度，将大大推动近红外光谱分析技术在饲料检测中的应用。

近红外光谱区域是人们发现的第一个非可见光谱区域，它是由Hershel在1800年所观察到[1]。但是由于缺乏仪器基础，直到上世纪50年代以前，近红外光谱技术一直没有得到实际应用。上世纪50年代中期以后，随着简易近红外光谱仪的出现及美国农业部的Karl Norris等人所做的工作，使近红外光谱技术在农副产品分析中得到广泛应用[2]。20世纪60年代后，由于中红外光谱技术的快速发展和应用，加之近红外光谱技术自身的灵敏度低、抗干扰性差等缺点，使人们淡漠了该技术在分析测试中的应用。1983年，Wetzel称之为“光谱技术中的沉睡者（Sleeper among spectroscopic techniques）” [1]。80年代以后，随着计算机技术、化学计量学技术及仪器分析技术的发展和应用，人们重新认识了近红外光谱的价值，并使其发展成为了一门独立的分析技术，1988年成立了国际近红外光谱协会（CNIRS）[3]。由于应用领域的不断扩展，McLure在1994年发表了一篇题为“The giant is running strong”的论文[1]。1998年，Davies撰文讨论了近红外光谱技术的潜在用途和发展趋势，并将其描述为光谱领域中“从沉睡者变为了启明星（from sleeping technique to the morning star of spectroscopy）”的技术[4]。我国对近红外光谱技术的研究起步较晚，但1995年以来有关这一技术的应用研究逐步增多。目前，已有中国石化研究总院和北京第二光学仪器厂开发出商用近红外光谱仪[5]。药品生产过程的质量控制要求，为了确保最终产品的质量稳定均一，需要对从原料接收到产品出库的整个物料流通过程进行全程监测。近红外光谱分析技术的特点决定了其在这一领域可以发挥重要作用。

近红外光谱技术为应用有机化学物质,在波长为780～2526nm的近红外光谱区的电磁波的光学特征,能够对化学成分含量进行快速检测。现在,应为各项科学技术的进步和提升,近红外光谱的发展有了更大的进步,对于该项技术的应用,在农业、矿业以及医疗中有着广泛的应用,尤其是在化工分析领域有着巨大的价值作用,促进了化工行业的发展。

红外光谱技术是鉴别未知物和分析物质结构的重要手段,已被广泛应用于物质的定性鉴别和半定量分析。随着此项技术的迅速发展和仪器的大量普及推广,已被广泛应用于润滑油和添加剂分析领域,成为一种有效的现代仪器分析方法。

易科泰生态技术公司提供藻类光谱成像分析全面技术方案：1.叶绿素荧光成像技术、多光谱荧光成像技术2.高光谱成像与高光谱荧光成像技术3.藻类高通量表型成像分析平台4.配套藻类培养与在线监测

采 用 近 红外 光 谱 分 析技 术 进 行 饲料 品质 分析和监控将 成 为饲料 工业 发展 的趋势 。 近红外 光谱分析 技 术 的应 用 ， 不 仅 可 以使 企业 节 约 成本 、 增 加利润 ，也 使企业 的质量 管理 水平 跃上 一个新 的 台阶 ，进 而提 升公 司的形 象 ， 从 而在应 对 WT O的挑 战 中 ，增 强与 国际上 超一 流企业 抗衡 的实 力 。 将 近 红外 光 谱 分 析技 术 和 物 联 网技 术 相结 合构 建 的近红外 光 谱分 析物 联 网平 台 ， 可 充分利 用饲料 集 团 内部 分散 的资 源 ， 实 现 资源 共 享 ， 统 一 监测集 团 内饲料 品质 ， 可根 据 实际情 况 对分析 模 型进行集 中升级 ， 提高 其 检测 精 度 ， 将 大 大 推动 近 红 外光谱 分析 技术在 饲料 检测 中的应用 。

近年来，铊中毒案件在我国逐年增加。对生物样品中铊元素进行准确的定性、定量分析鉴定，用普通的化学方法是非常困难的。目前，有条件的地方可以用原子吸收光谱仪、电感藕合等离子体光谱仪、离子色谱仪等分析技术来确定铊元素的存在与定量。本文应用国产原子吸收光谱仪对一起铊中毒案件进行了分析鉴定。检验样品分别为受害人尿、透析后血（昏迷住院），及开棺后解剖提取的另一受害人的脑、心、胃、肝、肾和肌肉等组织。应用原子吸收光谱分析技术测定生物样品中铊元素含量，其方法具有可靠、准确、简便、快速、抗干扰性强等优点。实验部分一、仪器及试剂1.AA-7001型火焰/石墨炉原子吸收光谱仪（北京东西电子技术研究所），配备铊空心阴极灯。2.波长276.8nm3.工作曲线线性范围：0.2~30mg/L4.测定Tl的特征浓度：0.12mg/L5.AA-7000原子吸收工作站；6.浓硝酸、双氧水(均为分析纯)。二. 实验方法分别取检材(肝、肾、尿等)1～2克（毫升），剪碎后放入三角烧瓶中，加浓硝酸浸没检材，放置加热板上加热消解，同时滴加适量双氧水帮助样品彻底消化水解。将消化液转入25ml容量瓶，用去离子水分次洗涮三角烧瓶并转入容量瓶定容。供原子吸收光谱仪及ICP/MS定性、定量分析。结果与讨论1.采用上述实验方法对所送生物样品进行了分析鉴定，结果见表一。(见全文）2.为了比较国产原子吸收光谱仪与进口高档电感耦合等离子体质谱仪（ICP/MS）在检测生物样品中有毒金属元素时的差异，我们应用Agilent 7500 ICP/MS对所送样品进行了分析测定，结果见表一。从表一所示检测结果可知，国产原子吸收光谱仪与进口高档电感耦合等离子体质谱仪对生物样品中铊元素的检测结果基本一致。3.随着国产原子吸收光谱仪制造技术的不断进步，如今，国产原子吸收光谱仪已可同时安装六只元素灯，在微机的控制下，可快速自动设定分析参数，在技术性能上和进口原子吸收仪相当接近，成为同时准确测定多种常见有毒金属元素的有效工具。参考文献（略）

本文利用近红外光谱分析技术实现黑索金生产过程中硝化液与结晶液的硝酸含量检测，结果满足厂方再现性要求。在线近红外光谱分析非常适合应用于过程分析，具 有原位化、实时化、无损化等测量特点，快速可靠的分析结果反作用于优化生产，从而提高产品收率，保障产品品质，减少原材料用量，降低能源消耗，为企业带来 巨大经济效益。

随着纺织工业的快速发展和消费者对于纺织品品质要求的提高，纺织品成分检测的重要性日益凸显。传统的纺织品成分检测方法如化学分析法、显微镜观察法等存在操作繁琐、耗时长、破坏样品等缺点，已难以满足现代纺织工业的需求。近红外光谱分析技术作为一种新兴的分析方法，因其快速、无损、准确等优点，在纺织品成分检测中得到了广泛应用。

在实验室条件下利用光谱分析技术能对颜色相近的黄瓜和其茎叶进行识别。 利用 PC A 对校正集分析, 前两个主成分累计贡献率达 99 % , 清晰可靠地 区分三类研究对象, 利用样本的主成分得分结合马氏距离法剔除 7 个异 常样本。剩余的1 01 个样本作为定标建模 样本, 交互验 证法得 到最佳 主成分数为 7 并建立 PL S 模型, 对验证集预测。 P LS 模 型的预测结果显示预测值和实际值有很高的相关度, 通过人工 设定参考值区域, 识别率达 到 1 00 % 。能 够快 速区 分黄 瓜果 实、茎和叶。 与传统的计算机视觉相比, 本文提出的光谱识别黄瓜果Fi g 6 P r ed i cti on r esul t u s i ng PLS me thod实具有一定特色, 为黄瓜采摘, 喷药等智 能作业 的识别 工作提供了依据, 是一种有效的方法。

作物在遭受各种胁迫下的长势及健康诊断是精细农业操作的重要环节。高光谱成像技术具有图谱合一的优势，已成为近年来国内外研究的热点。利用成像光谱仪，采集遭受养分、病虫害胁迫的小麦叶片高光谱图像，利用逐像素平均法增强光谱特征，根据反射率差异进行分析研究。结果表明，提取的高光谱能够反映不同叶位叶片的养分差异，还能利用成像图直观地进行作物养分胁迫程度判断；利用成像光谱仪2 nm的光谱分辨率和毫米级的空间分辨率，在作物感染病害时，既可定量每个叶片的病斑个数，又能定性地分析感染面积对叶片造成的影响；在作物遭受虫害时，可对蚜虫群体甚至单个蚜虫的光谱信息进行提取，这能为定量研究蚜虫对小麦叶片的危害提供了新的手段。研究表明成像高光谱在作物长势定量定性分析研究中具有独特的优势。

应用近红外光谱（NIRS）分析技术和偏最小二乘法（PLS）建立稻米脂肪定量分析数学模型，并比较糙米粒和糙米粉 NIRS 数学模型对预测稻米脂肪含量的效果差异。

拉曼光谱技术对纺织文物鉴定具有快速、高精度、实时和便携等优势，为纺织品质量控制、真伪鉴定和产品创新提供支持。纺织文物易出现有机高分子断裂或氧化导致色彩变淡，需及时鉴定。拉曼光谱技术可回溯纺织文物生产年代与染色技艺，助力文物复原、修复、保存和展出。

当前传统的矿物测定方法数据准确应用广泛，但是成本、人力及时间耗费高。为了满足开采策略和方法的新要求，矿物分析需构建高质量数据库，必须速度快、费用低，反而对准确度要求不高。近年来，包括HSI（高光谱成像技术）、LIBS（激光诱导击穿元素光谱分析技术）等在内的光谱成像技术日渐广泛地应用于矿物的种类识别和定量分析，由于非常契合上述数据库构建的要求，因而开启了岩相学和矿物学研究的新路径，为地理、构造地质、矿物、矿产勘查和加工等科学领域中的复杂过程研究提供了强大技术支撑。近日，我国“祝融号”火星车在火星乌托邦平原着陆区便是利用短波红外光谱等技术发现类似沉积岩的板状硬壳层富含含水硫酸盐等矿物。本文将介绍德国联邦地球科学和自然资源研究所（Wilhelm Nikonow et al.,2019）应用HSI、LIBS元素分布成像等光谱图像融合技术开展的矿物特征及岩相学分析研究，旨在为地球化学和矿物学科研工作者提供应用参考。

酿造白酒原料酒醅的水分、总淀粉、酸度等指标是每个白酒酿造企业车间化验室常年的常规分析项目，这些指标关系到酒醅发酵的效率即产酒率，酒醅是由蒸煮糊化过的粮食冷却后混入酒曲和适量的水搅拌均匀后填入酒窖发酵的原料。发酵后的酒醅经过蒸馏后，部分淀粉没有消耗，需要添加新的粮食和酒曲再进行发酵，因此出窖和入窖的酒醅中的水分、淀粉和酸度成分酒醅分析的重要指标；分析酒醅水分常用烘箱方法，至少需要2个小时以上的时间，淀粉和酸度需要复杂的前处理，然后进行滴定，一般酒厂酒醅化验员一天最多能分析6个样品，对于一口窖出、入酒醅都分析，一个化验员一天只能分析3口酒窖的样品。对于2000口窖的车间，70天的发酵周期，一天需要分析至少30口窖，60个样品，而2000口窖的车间规模在一般酒厂都属于小型车间，因此，酒厂的质控人员或者近红外光谱分析技术应用于白酒和酒醅分析关键词FT-NIR 漫反射 透射 酒精度 总酯 总酸 己酸乙酯 酒醅 总淀粉 酸度 水分化验人员都在寻求一种能大力提高工作效率， 但是同样精准的分析手段，而近红外能够在8个小时内轻松分析150个样品的能力，受到酿酒企业的青睐。

随着国家对节能减排的要求越来越严格，热值、灰分、挥发分和固定碳等煤炭的质量指标不仅是热量指标的要求，也是环保的要求；煤炭分析的速度也是用煤单位多年探索的一项重要技术，传统煤炭热量分析主要采用量热仪，灰分、挥发分和固定碳测定采用马弗炉，分析周期长，耗能大，分析步骤需要严格控制，很多燃煤企业多年来一直在探索利用激光、中子法等技术进行煤炭快速分析，但激光和中子法对仪器安全防护要求高，使用成本也很高，而采用傅里叶近红外技术对煤炭的热值、灰分、挥发分、固定碳的进行快速分析研究近几年取得了一定进展。近红外光谱分析技术具有以下优点：1、分析速度快：任何样品的近红外光谱测试时间都可以再1分钟内完成；2、样品处理简单：样品最多可能进行简单的物理处理，如磨粉等；无需进行化学处理；3、操作简单：样品无需称重等复杂的计量测试和化学处理；只需对样品进行简单的光谱扫描；4、人为操作误差小：无称重、稀释、定容等操作，避免了操作流程上带来的偶然误差；5、绿色环保：近红外测试过程无需化学试剂，无化学反应过程，无污染；6、能实现现场在线实时测试：采用在线近红外分析技术，可以实现实时在线分析。

本论文采用拉曼光谱法检测不同基底制备工艺对芴的增强效应，为表面增强拉曼光谱技术应用于环境污染物提供一定的理论与试验基础。

在美国，生物燃料的生产主要是用玉米生产乙醇和用大豆生产生物柴油。生物柴油可从任何含有油和动物脂肪的植物或植物材料中提炼出来。ASTM D6751用于用于中间馏分燃料的生物柴油燃料的混合原料标准规范详细描述了使用生物柴油作为中间馏分燃料的混合组成部分的一些要求。PerkinElmer有一些使用电感耦合等离子体发射光谱法分析生物柴油的早期的论文，本项工作主要目的在于新的Optima 8000平板等离子体技术的电感耦合等离子体发射光谱仪的应用。Optima 8x00电感耦合等离子体发射光谱仪系列采用新的平板等离子体技术。平板等离子体技术利用平板感应板产生等离子体，紧凑，致密和强大。平板系统产生一个平底的等离子体，减少样品和蒸气逃脱到等离子体周围以外的区域，使有机样品分析更容易。

我们与客户进行了为期八周的检测，目的在于测试卡尔蔡司光谱公司生产的带有TurnStep转台的Corona Extreme近红外麦芽分析仪在麦芽分析上的表现。

拉曼光谱技术应用到爆炸物检测领域，重点分析了显微激光共聚焦拉曼光谱技术、表面增强拉曼光谱技术、便携式拉曼光谱技术在爆炸物检测分析领域的应用。

稻瘟病是我国南北稻作区危害最严重的水稻病害之一，与纹枯病、白叶枯病并称为水稻三大病害。目前稻瘟病的识别主要还是人工通过图片对比或根据文字描述来完成，然而这些识别方法主观性太强，对工人专业素质要求较高，且效率低，往往会引起人为判断的误差，这样就很难准确和及时地对症下药，进而影响防治效果，造成水稻减产。高光谱成像技术是传统成像技术和光谱技术有机结合而成的一项新技术,利用成像技术可以获得农作物的影像信息，利用光谱技术可以获得农作物的光谱信息。

• 在线光谱分析可以对多路多组分连续同时测量，且速度快，准确性高；• 在线光谱分析仪器易损坏和消耗品少，维护量小；• 在线光谱分析多采用光纤传输技术，适合环境恶劣的场合 • 在线光谱分析仪器结构相对简单，并适合多种样品（如液体，涂层，粉末和固体等）

传统检测方法由于流量、压力以及算法等因素在应用中受到限制，现在以光谱为手段的石化产品分析技术应用面越来越宽。原子光谱可分为X射线、紫外荧光以及可见光；分子光谱可分为近红外、中红外、太赫兹以及核磁共振，可进行分子官能团的分析。分子光谱技术逐渐成为油品及石化产品分析的主流技术。

在霍尔教授的实验室里，数十种饮料正排在桌子上等待检测，他们使用的是 HORIBA Aqualog 荧光光谱仪，来获得不同样品的系列三维图谱，从而帮助进行饮料成分分析 。具体过程为• 先将采集到的光谱数据进行可视化，得到不同饮料的对应等高线图• 再将这些谱图与标签成分的标准谱图进行对比，就可以知道产品是否含有这些标签成分在

将基线和干扰元素校正（IEC）技术与电感耦合等离子体光学发射光谱法结合使用，以校正分析信号中来自等离子体、基质或分析物以外元素的贡献。如果没有对来自这些成分的贡献进行准确校正，则会导致分析结果错误。但是，这两种校正技术均依赖于内插或外推的校正因子。本文介绍了珀金埃尔默公司开发的多谱线光谱拟合（MSF）技术。

在铝合金行业，有一个特殊的需求，那就是分析含量在 99.99 至 99.999%的超纯铝。随着发射光谱分析技术的发展，尤其是电流控制光源（CCS）和时间分解光谱（TRS）技术的应用，ARL 4460 使这种超纯铝的分析成为可能。

目前，酒类产品的鉴别依赖于耗时费力的实验室检测技术——目前尚无可用于酒类鉴别的快速筛选检测方法。分子光谱分析技术特别适用于快速筛查，其优点在于成本较低，操作容易，结果快速准确。分子光谱分析技术并不局限于实验室的各类物品，无需使用气体、溶剂等。近年来，移动式或便携式分子光谱分析技术的出现已经使实验室筛选结果更接近于测量点或现场检测结果。在威士忌真伪鉴别方面，已有多项分子光谱分析技术问世，这些技术均有助于假冒威士忌的检测。本文旨在研究分子光谱分析技术在威士忌真伪鉴别方面的应用潜力，并推荐几种适用于鉴别酒类造假的小型化检测方法。