在現代分析科學領域,近紅外(NIR)光譜技術因其快速、無損和多組分同時分析的優勢,已成為過程控制和品質檢測的核心工具。在眾多NIR技術中,
光柵型近紅外分析儀以其經典的設計、穩定的性能和優異的性價比,占據了重要地位。它如同一位嚴謹的“光學解構師”,將復合光精準分解,從中解讀出物質的化學密碼。

一、基本組成:精密的光學系統
光柵型近紅外分析儀的核心設計理念是利用光柵的分光能力,其系統主要由以下幾個精密部分組成:
1.光源系統:通常采用高穩定性、長壽命的鹵鎢燈,提供強度均勻的寬譜帶近紅外光(通常為780-2500 nm),作為分析的能量來源。
2.分光系統——核心光柵:這是儀器的“心臟”。入射光通過狹縫后,照射在光柵上。光柵表面刻有大量精密、平行、等距的刻線,利用光的衍射和干涉原理,將復合光按波長在空間上色散開,形成連續的光譜帶。通過旋轉光柵的角度,即可讓不同波長的單色光依次通過出口狹縫。
3.樣品交互系統:從單色器出射的單色光照射到樣品上,與樣品中的C-H、O-H、N-H等基團發生相互作用,部分光被吸收。透射或反射的光信號被攜帶了樣品的成分信息。
4.檢測器系統:采用對近紅外光敏感的光電檢測器接收作用后的光信號,并將其轉換為電信號。該信號強度即反映了對應波長下樣品對光的吸收程度。
5.控制與數據處理系統:計算機系統控制光柵的精確旋轉和數據采集,并將采集到的電信號進行放大、數字化處理,最終運用化學計量學算法建立模型,實現對待測成分的定性與定量分析。
二、主要特點:經典與可靠的代名詞
基于上述工作原理和結構,光柵型近紅外分析儀展現出以下幾大鮮明特點:
1.高光譜分辨率:光柵作為色散元件,能夠實現較高的光學分辨率,能夠清晰分辨出緊密相鄰的吸收峰,這對于復雜體系的分析和建立穩健的定量模型至關重要。
2.良好的信噪比與波長準確性:機械結構穩定,光路固定,波長校準后長期漂移小,確保了測量數據的高重復性和準確性,非常適用于需要長期穩定監控的工業現場和實驗室。
3.技術成熟,性價比高:作為經典的分光技術,光柵型設計歷經長期發展,技術成熟可靠,制造成本相對于某些新型技術更具優勢,是普及型和高性價比儀器的首要選擇。
4.可拓展性強:可通過更換不同光柵和檢測器,靈活適配不同的波長范圍和分辨率要求,滿足從農產品、藥品到石油化工等不同行業的應用需求。
盡管新型技術不斷涌現,但光柵型近紅外分析儀憑借其結構穩固、數據可靠、維護成本相對較低的特點,在許多要求嚴苛的定量分析場合,依然是值得信賴的中堅力量。它詮釋了經典光學與現代分析化學的結合,持續為各行各業提供著強大而精準的感知能力。