近紅外
光譜(Near Infrared,NIR)是介于可見(jiàn)光(Vis)和中紅外(MIR)之間的電磁輻射波,美國(guó)
材料檢測(cè)協(xié)會(huì)(AST M)將近紅外光譜區(qū)定義780-2526nm的區(qū)域,是人們?cè)谖展庾V中發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)非可見(jiàn)光區(qū)。近紅外光譜區(qū)與有機(jī)分子中含氫基團(tuán)(OH、NH、CH)振動(dòng)的合頻和各級(jí)倍頻的吸收區(qū)一致,通過(guò)掃描樣品的近紅外光譜,可以得到樣品中有機(jī)分子含氫基團(tuán)的特征信息,而且利用近紅外光譜技術(shù)分析樣品具有方便、快速、高效、準(zhǔn)確和成本較低,不破壞樣品,不消耗化學(xué)試劑,不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn),因此該技術(shù)受到越來(lái)越多人的青睞。
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9Mt=8M 應(yīng)用1.近紅外光譜儀在血液成分含量分析中的應(yīng)用 血液成分無(wú)創(chuàng)檢測(cè)技術(shù)一直是近年來(lái)生物醫(yī)學(xué)傳感領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。其中,近紅外光譜法以其快速、無(wú)創(chuàng)、成本低等優(yōu)點(diǎn),獲得了廣泛的應(yīng)用,是血液成分無(wú)創(chuàng)檢測(cè)的重點(diǎn)發(fā)展方向。相對(duì)于有創(chuàng)血液成分檢測(cè)針對(duì)血清,血漿或
模擬樣品展開(kāi)而言,近紅外主要是全血為光譜檢測(cè)樣本。天津大學(xué)精密學(xué)院的李 剛等在海洋
光學(xué)的NIR512近紅外光譜儀基礎(chǔ)上開(kāi)展了多光程長(zhǎng)建模方法檢測(cè)血液成分含量的研究。采用NIR512光譜儀,光譜范圍在900nm-1700nm,光譜分辨率(FWHM)為3nm,探測(cè)器的信噪比為4000:1. 采用海洋光學(xué)的QP400光纖來(lái)傳導(dǎo)可見(jiàn)和近紅外的測(cè)量光。通過(guò)螺旋進(jìn)給微位移機(jī)構(gòu)來(lái)改變光程長(zhǎng),位移范圍為0-25mm。微位移精度為0.001mm。樣品池采用超薄有機(jī)
玻璃,內(nèi)徑35mm。底部透光。李 剛等對(duì)30多個(gè)樣品,采用單光程建模和多光程建模兩種方法,對(duì)血液中6個(gè)主成分(谷丙、肌酐、葡萄糖、總膽固醇、甘油三酯和尿素氮)進(jìn)行分析。發(fā)現(xiàn)多
波長(zhǎng)建模的預(yù)測(cè)誤差除膽固醇外都均比單光程建模小,提高了血液分析的精度。
Dp*$GQ XCIa2Syo 應(yīng)用2.通過(guò)積分球和近紅外光譜儀檢測(cè)有害氣體來(lái)自愛(ài)爾蘭的Eamonn Hawe, Elfed Lewis和Colin Ftzpatrick等人研究發(fā)現(xiàn),可以采用涂有特氟龍(Spectralon)的漫反射材料和海洋光學(xué)的近紅外NIR512光纖光譜儀對(duì)二氧化碳進(jìn)行了測(cè)量試驗(yàn)。并將測(cè)量結(jié)果和Quintox氣體分析儀進(jìn)行了對(duì)比。其試驗(yàn)裝置如圖所示,氣體由右邊端口進(jìn)入積分球,左邊端口接超常帶寬的自發(fā)輻射廣源,上邊的端口是將氣體引入一個(gè)氣體分析儀,下邊接入
光纖,通過(guò)光纖將漫反射的光接入NIR512光譜儀。
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}6 IbJ[Og^Qyu !UMo4}Y 圖1不同光程長(zhǎng)人全血近紅外吸收譜圖
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1.0!H.>q 圖2試驗(yàn)裝置圖
MFH"$t+ sVZZp 不同的氣體在近紅外波段具有不同的吸收峰,而吸收峰的變化可以體現(xiàn)出當(dāng)前測(cè)量氣體的濃度,同時(shí)近紅外光譜本身也可以作為一種識(shí)別氣體的方法,而積分球的引入則大大的簡(jiǎn)化了
光學(xué)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度,減少了繁雜的
透鏡和
鏡片設(shè)計(jì)。此外該積分球內(nèi)部圖層也可適用于紫外波段的漫反射,配合海洋光學(xué)的紫外波段的光譜儀可以進(jìn)行紫外吸收方面的測(cè)量試驗(yàn)。而且這個(gè)裝置也可引伸到一氧化碳,氨氣,氫氣等氣體的檢測(cè)。
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~kYqGH 參考文獻(xiàn):
x1BOW 李 剛、劉玉良、林凌、王焱,采用多光程長(zhǎng)建模方法檢測(cè)血液成分含量,分析化學(xué)研究簡(jiǎn)報(bào), 2007 10(35).10, 1495-1498Eamonn Hawe, Elfed Lewis, Colin Fitzpatrick, Hazardous gas detection with an integrating sphere in the near-infrared, dept. of Electronic and Computor Engineering,University of Limerick, Journal of Physics: Conference Series 15(2005) 250-255