近红外光谱法课件.ppt

人参总皂甙近红外光谱及定标建模分析 近红外分光光度法（NIR）技术简介 一、概述 近红外光区（near infrared，NIR）是指波长在780～2526nm的电磁波，是人们最早发现的非可见光区域，距今已有近200多年的历史。 进入80年代后期，近红外光谱分析技术迅速得到推广，成为一门独立的分析技术，有关近红外光谱的研究及应用文献几乎呈指数增长，在药学领域也已有大量文献介绍近红外光谱分析技术的应用。 通过测定被测物质在近红外谱区的特征光谱并利用适宜的化学计量学方法提取相关信息后，对被测物质进行定性、定量分析的一种分析技术。 近红外分光光度法具有快速、准确、对样品无破坏的检测特性，可广泛应用于药品的理化分析、包括“离线”供试品的检测和直接对“在线”样品进行检测 国外药典收载情况：USP、BP、EP 中国药典2005版首次收载 附录XIXK 近红外分光光度法指导原则 NIR的特点 分析速度快，分析效率高 适用的样品范围广（液体、固体、半固体和胶状体） 样品一般不需要预处理，分析成本较低 测试重现性好 不破坏样品，应用在活体分析和医药临床领域 不适合痕量分析以及分散性样品的分析 二、基本原理 1、波长范围 约在780~ 2500nm （波数约为12800~4000cm-1） 2、分子的不同振动形式 3、近红外光与物质的作用形式 ⑴　真溶液、乳浊液 近红外光照射到透明真溶液上，光在试样中透射时发生吸收，分析光在样品中经过的路程（光程）一定，透射光的强度与样品中组分浓度的关系符合Beer定律，用于测定时称为透射分析测定法； 近红外光照射到乳浊液上，因为样品是浑浊的，样品中含有对光产生散射的颗粒，光在试样中透射时，除发生吸收外还会发生多次散射，光在样品中经过的路程不确定，透射光的强度与样品浓度间的关系不符合Beer定律，用于测定时称为漫透射分析测定法（也可用于固体、半固体分析）。 ⑵　固体、半固体　 　发生镜面反射、漫反射、吸收、透射、折射、散射等作用方式　 近红外光与固体样品作用示意图 1—镜面反射；2—漫反射；3—吸收；4—透射；5—折射；6—散射 4、近红外光谱常规分析方法 含氢基团，包括：C-H（甲基、亚甲基、甲氧基、芳基等），羟基O-H(羧基等)，巯基S-H，氨基N-H（伯胺、仲胺、叔胺和铵盐等）等。 合频近红外谱带位于2000~2500nm处，一级倍频位于1400~1800nm处，二级倍频位于900~1200nm处，三级和四级或更高级倍频则位于780~900nm处。 不同化合物基团在近红外区的吸收谱带 不同化合物基团在近红外区的吸收谱带 分子振动从基态向高能级跃迁时产生的；记录的主要是含氢基团 C－H、O－H、N－H、S－H的倍频和合频吸收。 不同基团或同一基团在不同化学环境中的近红外吸收波长与强度都有明显差别。 具有丰富的结构和组成信息，非常适合用于碳氢有机物质的组成性质测量。 6、近红外光谱定量分析依据 对于透明真溶液，近红外透射光谱符合朗伯-比尔定律。 漫反射分析定量公式 漫反射吸光度A和K/S的关系 使用反射吸光度时的光谱加和性 对于含n种组分的混合样品，由于各组分分子对光的吸收和散射是相互独立的，因此可得吸光系数的加和性，即任一波长λ处混合物样品总的吸光系数Kmix等于各组分吸光系数之和。 近红外漫反射光谱不具备光谱吸光度的加和性。 近红外漫反射光谱不能像经典多组分分析那样通过光谱吸光度的加和性建立并解联立方程组，解得各组分的浓度）来实现多组分分析。 三、 近红外漫光谱分析中常用的计算方法 对特定的样品体系，近红外光谱特征峰的分析需要通过对光谱的处理减少以至消除各方面因素对光谱信息的干扰，再从差别甚微的光谱信息中提取样品的定性或定量信息。 近红外光谱分析常用的计算方法为多元校正方法主要包括： 多元线性回归（Multivarate Linear Regression，MLR） 主成分分析（Principle Component Analysis，PCA） 主成分回归（Principle Component Regression，PCR） 偏最小二乘法（Partial Least Squire，PLS） 人工神经网络（Artificial Neutral Networks，ANN）方法等。 MIR、PCR和PLS属线性回归方法，主要用于样品的质量参数为线性关系的关联。 MLR方法计算简单，物理意义明确，易于理解，但对参加关联的变量（如波长通道）数目有限制。由于仅使用几个波长下的光谱数据，这样常常会丢失许多光谱信息。