濾光片型(xing)近紅外光譜儀器
該類型儀器優點:
儀器(qi)的(de)體積小,可以作為專(zhuan)用的(de)便攜儀器(qi);制(zhi)造成本低(di),適于大面積推廣。
該類型儀器缺點:
單色光的譜帶較寬,波(bo)長分辨率差;對溫(wen)濕度較為敏感;得不到連續光譜;不能對譜圖(tu)進行(xing)預處理,得到的信息(xi)量少(shao)。故只能作(zuo)為較低檔的專(zhuan)用儀器(qi)。
色(se)散型(xing)近紅外(wai)光(guang)譜儀(yi)器(qi)
該類型儀器的優點:
使用掃(sao)描(miao)型近紅(hong)(hong)外光譜(pu)儀(yi)可對樣品進(jin)行全(quan)譜(pu)掃(sao)描(miao),掃(sao)描(miao)的重(zhong)復(fu)性和分(fen)辨(bian)率較濾光片型儀(yi)器有(you)很大程度的提(ti)高,個別(bie)的色散型近紅(hong)(hong)外光譜(pu)儀(yi)還可以作為研究級儀(yi)器使用。
化學(xue)計量學(xue)在近紅外(wai)(wai)中的(de)(de)應用是現代近紅外(wai)(wai)分析的(de)(de)特征(zheng)之一。采用全譜分析,可以從近紅外(wai)(wai)譜圖中提(ti)取大量的(de)(de)有用信息;通過合理(li)的(de)(de)計量學(xue)方法將光譜數(shu)據與訓練集樣品(pin)的(de)(de)性質(組成、特性數(shu)據)相(xiang)(xiang)關(guan)聯可得到(dao)相(xiang)(xiang)應的(de)(de)校正模型;進而預(yu)測未(wei)知(zhi)樣品(pin)的(de)(de)性質。
該類型儀器的缺點:
光柵或反(fan)光鏡(jing)的機械(xie)軸承長時間連續使用容易(yi)磨損,影(ying)響(xiang)波長的精度和(he)重現性;由于機械(xie)部件(jian)較(jiao)多,儀(yi)(yi)器(qi)的抗(kang)震性能(neng)較(jiao)差;圖譜(pu)容易(yi)受到(dao)雜散(san)光的干(gan)擾;掃(sao)描(miao)速度較(jiao)慢,擴展性能(neng)差。由于使用外部標(biao)(biao)準樣品校正儀(yi)(yi)器(qi),其(qi)分辨率、信(xin)噪(zao)比等指標(biao)(biao)雖然(ran)比濾(lv)光片型(xing)儀(yi)(yi)器(qi)有了很大(da)的提高,但(dan)與傅里葉型(xing)儀(yi)(yi)器(qi)相比仍有質(zhi)的區別(bie)。
傅里葉(xie)變(bian)換型(xing)近紅外(wai)光譜儀器
其基本組成包括(kuo)五部分:
分析光發生(sheng)系統,由(you)光源、分束器(qi)、樣(yang)品等組(zu)成,用以產生(sheng)負(fu)載(zai)了樣(yang)品信息的(de)分析光;
以傳統的(de)(de)麥克爾遜干涉(she)(she)儀為(wei)代(dai)表的(de)(de)干涉(she)(she)儀,以及以后的(de)(de)各類改進型干涉(she)(she)儀,其作用(yong)是使光(guang)(guang)(guang)源發出的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)分為(wei)兩束后,造(zao)成(cheng)一定的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)程(cheng)差,用(yong)以產(chan)生空間(時間)域中(zhong)表達(da)的(de)(de)分析光(guang)(guang)(guang),即干涉(she)(she)光(guang)(guang)(guang);
檢測器,用以檢測干(gan)涉光;
采樣(yang)系統,通過數模轉(zhuan)換器把檢(jian)測器檢(jian)測到的干(gan)涉(she)光數字化(hua),并導入計算(suan)機系統;
計(ji)算(suan)機系統和(he)顯(xian)示(shi)器(qi),將樣(yang)品(pin)干涉(she)光函數(shu)和(he)光源干涉(she)光函數(shu)分別經傅(fu)里(li)葉變換為強度俺頻(pin)率分布圖(tu),二者的(de)比值即樣(yang)品(pin)的(de)近紅外(wai)圖(tu)譜,并在顯(xian)示(shi)器(qi)中顯(xian)示(shi)。
干涉儀:
在傅里葉變(bian)換近紅(hong)外光譜儀(yi)器中,干涉儀(yi)是儀(yi)器的(de)心(xin)臟,它的(de)好壞直接(jie)影響到儀(yi)器的(de)心(xin)梗(geng),因此有必要了解傳統(tong)的(de)麥克爾遜干涉儀(yi)以(yi)及改進后的(de)干涉儀(yi)的(de)工作原(yuan)理。
傳統(tong)的(de)(de)(de)麥克(ke)爾(er)遜(xun)(xun)(Michelson)干涉儀(yi):傳統(tong)的(de)(de)(de)麥克(ke)爾(er)遜(xun)(xun)干涉儀(yi)系統(tong)包(bao)括兩(liang)個互成90度角的(de)(de)(de)平面(mian)鏡(jing)(jing)、光學分束器、光源和(he)檢測器。平面(mian)鏡(jing)(jing)中一個固定不動(dong)(dong)的(de)(de)(de)為(wei)定鏡(jing)(jing),一個沿(yan)圖示方向平行移動(dong)(dong)的(de)(de)(de)為(wei)動(dong)(dong)鏡(jing)(jing)。動(dong)(dong)鏡(jing)(jing)在(zai)運(yun)動(dong)(dong)過程中應時刻與(yu)定鏡(jing)(jing)保持90度角。為(wei)了(le)減小摩擦,防止振(zhen)動(dong)(dong),通常把動(dong)(dong)鏡(jing)(jing)固定在(zai)空氣軸承上移動(dong)(dong)。
改進的(de)干(gan)涉儀(yi)(yi):干(gan)涉儀(yi)(yi)是傅(fu)(fu)里葉光譜儀(yi)(yi)重要的(de)部(bu)件,它的(de)性能好壞決(jue)定了傅(fu)(fu)里葉光譜儀(yi)(yi)的(de)質量,在經典的(de)麥克爾遜干(gan)涉儀(yi)(yi)的(de)基礎上,近年來在提高光通(tong)量、增加穩定性和抗震性、簡化儀(yi)(yi)器結構等(deng)方面(mian)有(you)不(bu)少(shao)改進。
傳統的(de)麥克爾遜干(gan)涉儀(yi)工(gong)作過程(cheng)中(zhong),當動(dong)鏡(jing)移(yi)動(dong)時,難(nan)免會(hui)存在一定程(cheng)度(du)上(shang)的(de)擺動(dong),使得兩個平面鏡(jing)互(hu)不(bu)(bu)(bu)垂直,導致(zhi)入射(she)光(guang)(guang)不(bu)(bu)(bu)能直射(she)入動(dong)鏡(jing)或反射(she)光(guang)(guang)線偏離原入射(she)光(guang)(guang)的(de)方向(xiang),從(cong)而得不(bu)(bu)(bu)到與入射(she)光(guang)(guang)平行的(de)反射(she)光(guang)(guang),影響干(gan)涉光(guang)(guang)的(de)質量。外界的(de)振(zhen)動(dong)也(ye)會(hui)產(chan)生相同(tong)的(de)影響。
因此(ci)經典的干(gan)涉儀除需經十分(fen)精確的調整外(wai),還要在(zai)使用過程中(zhong)(zhong)避免振動,以保(bao)持動鏡(jing)精確的垂直定鏡(jing),獲得良好的光譜圖。為(wei)(wei)提高儀器的抗振能力,Bruker公司開發出三維(wei)立體平(ping)面(mian)角(jiao)鏡(jing)干(gan)涉儀,采用兩個(ge)三維(wei)立體平(ping)面(mian)角(jiao)鏡(jing)作(zuo)為(wei)(wei)動鏡(jing),通過安裝在(zai)一個(ge)雙擺(bai)動裝置質量中(zhong)(zhong)心處(chu)的無摩擦軸承,將兩個(ge)立體平(ping)面(mian)角(jiao)鏡(jing)連(lian)接。
三維立體(ti)平(ping)(ping)面(mian)角鏡(jing)干涉儀(yi)的(de)(de)實(shi)質是(shi)用立體(ti)平(ping)(ping)面(mian)角鏡(jing)代替了傳統干涉儀(yi)兩干臂上的(de)(de)平(ping)(ping)面(mian)反(fan)光(guang)鏡(jing)。由立體(ti)角鏡(jing)的(de)(de)光(guang)學原理可知,當其反(fan)射(she)面(mian)之間有微小的(de)(de)垂直(zhi)度誤差及(ji)立體(ti)角鏡(jing)沿軸方向(xiang)發生較小的(de)(de)擺(bai)動時,反(fan)射(she)光(guang)的(de)(de)方向(xiang)不會發生改變,仍能夠嚴格地按與入(ru)射(she)光(guang)線平(ping)(ping)行的(de)(de)方向(xiang)射(she)出。
由此可(ke)以看出,采用三維立體角(jiao)鏡后(hou),可(ke)以有效地消除動(dong)鏡在運動(dong)過程中(zhong)因擺動(dong)、外部振動(dong)或(huo)傾(qing)斜(xie)等因素引起的附加(jia)光(guang)程差,從而提高了(le)一起的抗振能力和重(zhong)復性。
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