在现代工业生产中,对产品质量的把控和生产效率的提升至关重要。如何快速、准确地检测原材料和产品的成分及性质,成为众多企业关注的焦点。近红外光谱技术作为一种高效、便捷的分析手段,正逐渐成为工业生产的“火眼金睛”,为企业带来质量和效率的双重提升。
近红外光谱技术:揭开物质的神秘面纱
近红外光谱技术是一种基于分子振动的光谱分析方法。当物质分子吸收近红外光时,会发生分子振动能级的跃迁,从而产生特征吸收光谱。通过分析物质的近红外吸收光谱,可以得到其成分和性质的信息。
近红外光谱的基础物理原理:
物质分子中的原子并非静止不动,而是围绕化学键进行着不断地振动。这些振动包括伸缩振动和弯曲振动等多种形式。不同的化学键和官能团对应着不同的振动频率。当近红外光照射到样品上时,分子会选择性地吸收与其振动频率相匹配的光子能量,从而引起分子振动能级的跃迁。这种选择性吸收形成了物质特有的近红外吸收光谱。
近红外光谱与中红外光谱的区别:
虽然近红外光谱和中红外光谱都是分子振动光谱,但它们的光谱结构存在显著差异。中红外光谱主要反映的是分子中官能团的基频振动,这些振动具有较高的能量和较强的吸收强度,因此在光谱图上呈现出尖锐、明显的特征吸收峰,常用于定性分析,即识别物质的种类和结构。而近红外光谱主要反映的是分子中官能团的倍频和合频振动,这些振动能量较低,吸收强度较弱,因此在光谱图上呈现出宽泛、重叠的吸收带,没有明显的特征吸收峰,更常用于定量分析,即测定物质的含量或性质。
近红外光谱技术的独特优势:
快速分析:近红外光谱分析速度快,通常只需几秒钟即可完成,满足工业生产中快速检测的需求。
非破坏性:近红外光谱分析无需对样品进行预处理或破坏,可以保持样品的完整性。
多组分同时检测:近红外光谱可以同时检测多种组分,例如水分、蛋白质、脂肪、总固、非脂、酸度等。
适用范围广:近红外光谱可以应用于固体、液体和气体样品的分析,涵盖了广泛的工业领域。
Polytec近红外光谱仪:护航质量与效率
Polytec拥有超过50年的在线过程分析经验,其近红外光谱仪产品以其优良的性能和可靠的质量,成为众多企业的选择。
Polytec近红外光谱仪的核心优势:
透射光栅:Polytec近红外光谱仪采用透射式光栅,相比于反射式光栅,具有更高的光通量和分辨率,能够提供更准确的测量结果。
透射光栅色散原理:透射光栅是一种具有周期性结构的光学元件,其表面刻有大量等距的平行刻线。当光线穿过光栅时,由于衍射现象,不同波长的光会以不同的角度传播。透射光栅利用光的衍射和干涉原理,将入射光束分成多个光束,并按波长顺序排列,从而实现光的色散。
光栅光谱仪: 相比于傅立叶红外光谱仪,光栅光谱仪结构简单、稳定性高、扫描速度快,更适合于工业生产中的快速测量需求。
多探头连接: 一台Polytec近红外光谱仪可以连接多个采样探头,实现多点检测,提高检测效率。
近红外光谱分析的 "点睛之笔":标定建模
为了将近红外光谱转化为实际应用中的有效信息,标定建模至关重要。Polytec近红外光谱仪配备了强大的建模软件,帮助用户轻松建立准确的模型。
标定建模的一般步骤:
样品搜集:搜集具有代表性的样品,涵盖目标成分的浓度或性质的预期变化范围。
实验室参考值获取:使用标准的实验室方法测定样品成分的浓度或性质,获得参考值。
光谱数据采集:使用 Polytec 近红外光谱仪采集样品的光谱数据。
模型建立:采用偏最小二乘法 (PLS) 等多元统计方法,建立光谱数据与实验室参考值之间的关系模型。
模型验证:使用独立的验证样品集评估模型的预测能力和准确性。
模型维护:定期对模型进行维护和更新,以确保模型的长期有效性。
应用领域
Polytec近红外光谱仪在众多工业领域都有广泛的应用,例如:
橄榄油生产:可以实时监测橄榄油的脂肪酸、过氧化值等指标,确保产品质量。
面粉生产:可以快速测定面粉中的蛋白质、水分等含量,控制生产过程。
牛奶生产:可以检测牛奶中的脂肪、蛋白质、乳糖等成分,定量分析牛奶品质。
Polytec近红外光谱仪:开启智能制造新时代
Polytec近红外光谱仪是工业生产的“火眼金睛”,为企业提供高效、准确的质量控制手段,助力企业提升产品质量和生产效率,迈向智能制造新时代。
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