漫談近紅外光譜的發(fā)展故事

時(shí)間：2025/1/26閱讀：250

伊始

1666年，牛頓，推斷太陽(yáng)的白光是由七色光混合而成，并將這一現(xiàn)象命名為“光譜"。人類研究光譜的歷史，由此開(kāi)始。

泯沒(méi)與再開(kāi)

然而，在隨后漫長(zhǎng)的140年間，牛頓的發(fā)現(xiàn)并未得到足夠的重視，未能有新的研究進(jìn)展。

直到邁入19世紀(jì)，歐洲才陸續(xù)出現(xiàn)一些科學(xué)家重新研究光譜，擁有更多新發(fā)現(xiàn)和新成果。也正是在1800年，一位英國(guó)天文學(xué)家William Herschel發(fā)現(xiàn)了近紅外光譜區(qū)。值得一提的是，后世以他名字命名的望遠(yuǎn)鏡主要利用紅外光譜儀捕捉紅外光線。

進(jìn)步與沉默

20世紀(jì)50年代，Karl Norris運(yùn)用多波長(zhǎng)多元線性回歸方法提出了相對(duì)NIR定量分析技術(shù)，為后來(lái)系統(tǒng)的近紅外光譜技術(shù)理論體系的形成起到了重要作用。隨著簡(jiǎn)易型近紅外光譜儀的出現(xiàn)，近紅外光譜終于成為實(shí)際分析技術(shù)，開(kāi)始廣泛應(yīng)用于農(nóng)副產(chǎn)品的分析中。60年代，Norris還研制出了世界上di一臺(tái)近紅外掃描光譜儀，成為日后近紅外光譜儀器的雛形。

不過(guò)，隨著各種新的分析技術(shù)的出現(xiàn)，加之當(dāng)時(shí)的近紅外光譜存在靈敏度低、抗干擾性差的弱點(diǎn)，近紅外光譜的發(fā)展進(jìn)入沉默時(shí)期。

快速發(fā)展時(shí)期

80年代開(kāi)始，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的推動(dòng)之下，分析儀器領(lǐng)域的整體發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。人們終于認(rèn)識(shí)到了近紅外光譜的價(jià)值，陸續(xù)開(kāi)展了一系列相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用研究。到了90年代，近紅外光譜在在線分析領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，從此步入快速發(fā)展時(shí)期。

應(yīng)用成果

從1666年到90年代這300多年的發(fā)展，國(guó)際上掀起了近紅外光譜應(yīng)用研究的熱潮，我國(guó)也開(kāi)始了近紅外光譜儀器的研制。

在眾多科研院所、高校企業(yè)的共同努力下，目前近紅外光譜的部分硬件研發(fā)成果已經(jīng)被產(chǎn)業(yè)化，并轉(zhuǎn)化為商品化儀器。有些產(chǎn)品的關(guān)鍵性能指標(biāo)甚至已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際同類水平，在石化、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮了積極的作用。相對(duì)的，我國(guó)在化學(xué)計(jì)量學(xué)方法及軟件開(kāi)發(fā)方面也卓有成效。相比于國(guó)際流行軟件，國(guó)產(chǎn)軟件在界面語(yǔ)言、操作習(xí)慣等方面都更加適合國(guó)人，主要功能也并不遜色。

國(guó)內(nèi)外近紅外光譜技術(shù)差異明顯

由于建立定量分析數(shù)學(xué)模型很難，近紅外光譜技術(shù)在國(guó)內(nèi)各領(lǐng)域的應(yīng)用受到了影響。目前，國(guó)內(nèi)近紅外光譜儀器的核心部件依然依賴進(jìn)口，整體性能和智能化水平都與國(guó)際產(chǎn)品有著明顯的差距。同時(shí)，國(guó)產(chǎn)軟件在算法研究、專業(yè)化軟件開(kāi)發(fā)和及時(shí)升級(jí)等方面仍需加強(qiáng)。

現(xiàn)在比較有名的近紅外光譜儀如，島津傅立葉紅外光譜儀，布魯克傅立葉紅外光譜儀等。未來(lái)，近紅外光譜的主要發(fā)展方向?qū)⑹切⌒突?、專用化、智能化以及現(xiàn)場(chǎng)在線成套化。結(jié)合大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)，近紅外光譜將邁向怎樣的未來(lái)呢？還請(qǐng)拭目以待！

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