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近紅外光譜儀器的性能特點(diǎn)
對(duì)一臺(tái)近紅外光譜儀器進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，必須要了解儀器的主要性能指標(biāo)，下面簡(jiǎn)單做下介紹。
1. 儀器的波長(zhǎng)范圍
傅立葉變換近紅外光譜儀
對(duì)任何一臺(tái)特定的近紅外光譜儀器，都有其有效的光譜范圍，光譜范圍主要取決于儀器的光路設(shè)計(jì)、檢測(cè)器的類型以及光源。近紅外光譜儀器的波長(zhǎng)范圍通常分兩段，700～1100nm的短波近紅外光譜區(qū)域和1100～2500nm的長(zhǎng)波近紅外光譜區(qū)域。
2. 光譜的分辨率
光譜的分辨率主要取決于光譜儀器的分光系統(tǒng)，對(duì)用多通道檢測(cè)器的儀器，還與儀器的像素有關(guān)。分光系統(tǒng)的光譜帶寬越窄，其分辨率越高，對(duì)光柵分光儀器而言，分辨率的大小還與狹縫的設(shè)計(jì)有關(guān)。儀器的分辨率能否滿足要求，要看儀器的分析對(duì)象，即分辨率的大小能否滿足樣品信息的提取要求。有些化合物的結(jié)構(gòu)特征比較接近，要得到準(zhǔn)確的分析結(jié)果，就要對(duì)儀器的分辨率提出較高的要求，例如二甲苯異構(gòu)體的分析，一般要求儀器的分辨率好于1nm。
3. 波長(zhǎng)準(zhǔn)確性
光譜儀器波長(zhǎng)準(zhǔn)確性是指儀器測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)某一譜峰的波長(zhǎng)與該譜峰的標(biāo)定波長(zhǎng)之差。波長(zhǎng)的準(zhǔn)確性對(duì)保證近紅外光譜儀器間的模型傳遞非常重要。為了保證儀器間校正模型的有效傳遞，波長(zhǎng)的準(zhǔn)確性在短波近紅外范圍要求好于0.5nm，長(zhǎng)波近紅外范圍好于1.5nm。
4.波長(zhǎng)重現(xiàn)性
波長(zhǎng)的重現(xiàn)性指對(duì)樣品進(jìn)行多次掃描，譜峰位置間的差異，通常用多次測(cè)量某一譜峰位置所得波長(zhǎng)或波數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差表示（傅立葉變換的近紅外光譜儀器習(xí)慣用波數(shù)cm-1表示）。波長(zhǎng)重現(xiàn)性是體現(xiàn)儀器穩(wěn)定性的一個(gè)重要指標(biāo)，對(duì)校正模型的建立和模型的傳遞均有較大的影響，同樣也會(huì)影響終分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。一般儀器波長(zhǎng)的重現(xiàn)性應(yīng)好于0.1nm。
5. 吸光度準(zhǔn)確性
吸光度準(zhǔn)確性是指儀器對(duì)某標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行透射或漫反射測(cè)量，測(cè)量的吸光度值與該物質(zhì)標(biāo)定值之差。對(duì)那些直接用吸光度值進(jìn)行定量的近紅外方法，吸光度的準(zhǔn)確性直接影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。
6. 吸光度重現(xiàn)性
吸光度重現(xiàn)性指在同一背景下對(duì)同一樣品進(jìn)行多次掃描，各掃描點(diǎn)下不同次測(cè)量吸光度之間的差異。通常用多次測(cè)量某一譜峰位置所得吸光度的標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。吸光度重現(xiàn)性對(duì)近紅外檢測(cè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)很重要的指標(biāo)，它直接影響模型建立的效果和測(cè)量的準(zhǔn)確性。一般吸光度重現(xiàn)性應(yīng)在0.001～0.0004A之間。
7. 吸光度噪音
吸光度噪音也稱光譜的穩(wěn)定性，是指在確定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)樣品進(jìn)行多次掃描，得到光譜的均方差。吸光度噪音是體現(xiàn)儀器穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。將樣品信號(hào)強(qiáng)度與吸光度噪音相比可計(jì)算出信噪比。
8. 吸光度范圍
吸光度范圍也稱光譜儀的動(dòng)態(tài)范圍，是指儀器測(cè)定可用的高吸光度與低能檢測(cè)到的吸光度之比。吸光度范圍越大，可用于檢測(cè)樣品的線性范圍也越大。
9.基線穩(wěn)定性
基線穩(wěn)定性是指儀器相對(duì)于參比掃描所得基線的平整性，平整性可用基線漂移的大小來(lái)衡量。基線的穩(wěn)定性對(duì)我們獲得穩(wěn)定的光譜有直接的影響。
10.雜散光
雜散光定義為除要求的分析光外其它到達(dá)樣品和檢測(cè)器的光量總和，是導(dǎo)致儀器測(cè)量出現(xiàn)非線性的主要原因，特別對(duì)光柵型儀器的設(shè)計(jì)，雜散光的控制非常重要。雜散光對(duì)儀器的噪音、基線及光譜的穩(wěn)定性均有影響。一般要求雜散光小于透過(guò)率的0.1%。
11. 掃描速度
掃描速度是指在一定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)完成1次掃描所需要的時(shí)間。不同設(shè)計(jì)方式的儀器完成1次掃描所需的時(shí)間有很大的差別。例如，電荷耦合器件多通道近紅外光譜儀器完成1次掃描只需20ms，速度很快；一般傅立葉變換儀器的掃描速度在1次/s左右；傳統(tǒng)的光柵掃描型儀器的掃描速度相對(duì)較慢，較快的掃描速度也不過(guò)2次/s左右。
12. 數(shù)據(jù)采樣間隔
近紅外光譜圖
采樣間隔是指連續(xù)記錄的兩個(gè)光譜信號(hào)間的波長(zhǎng)差。很顯然，間隔越小，樣品信息越豐富，但光譜存儲(chǔ)空間也越大；間隔過(guò)大則可能丟失樣品信息，比較合適的數(shù)據(jù)采樣間隔設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)小于儀器的分辨率。
13. 測(cè)樣方式
測(cè)樣方式在此指儀器可提供的樣品光譜采集形式。有些儀器能提供透射、漫反射、光纖測(cè)量等多種光譜采集形式。
14.軟件功能
軟件是現(xiàn)代近紅外光譜儀器的重要組成部分。軟件一般由光譜采集軟件和光譜化學(xué)計(jì)量學(xué)處理軟件兩部分構(gòu)成。前者不同廠家的儀器沒(méi)有很大的區(qū)別，而后者在軟件功能設(shè)計(jì)和內(nèi)容上則差別很大。光譜化學(xué)計(jì)量學(xué)處理軟件一般由譜圖的預(yù)處理、定性或定量校正模型的建立和未知樣品的預(yù)測(cè)三大部分組成，軟件功能的評(píng)價(jià)要看軟件的內(nèi)容能否滿足實(shí)際工作的需要。