近紅外光譜技術(shù)的發(fā)展歷史及發(fā)展前景
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近紅外光譜的歷史要從1800年英國物理學(xué)家赫歇耳(F.W.Herschel,1739-1822)發(fā)現(xiàn)紅外光講起。為了紀念Herschel 的歷史性發(fā)現(xiàn),人們將近紅外譜區(qū)中介于780nm~1100nm的波段稱為Herschel 譜區(qū)。
19世紀初,在經(jīng)典定量、定性分析方面已經(jīng)得到一定的發(fā)展,但是當時無論是理論水平還是技術(shù)水平都較低,很難將近紅外譜區(qū)的有效信息提取出來。
20世紀50年代,美國的Norris等人從農(nóng)業(yè)分析領(lǐng)域中開始了用近紅外譜區(qū)分析農(nóng)產(chǎn)品的工作,但是因為這些方法與傳統(tǒng)的光譜分析方法有很大不同,因此,當時這一領(lǐng)域的工作沒有受到分析界的足夠重視。
20世紀80年代,儀器分析界的有關(guān)專家,尤其是光譜分析領(lǐng)域方面的專家開始重視近紅外光譜技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍。從此,在多方合作和探討的前提下,近紅外光譜分析技術(shù)開始應(yīng)用化學(xué)計量學(xué)中的多元校正等方法,再加上現(xiàn)代光學(xué)、計算機數(shù)據(jù)處理技術(shù)的引入,使近紅外光譜分析技術(shù)開始快速發(fā)展,逐漸形成了現(xiàn)在被大家廣泛應(yīng)用的現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)。
1987年,挪威召開了第1屆近紅外光譜分析會議;經(jīng)大會探討推廣后,近紅外光譜的應(yīng)用領(lǐng)域變得更加廣泛。
20世紀90年代,分析界應(yīng)用近紅外光譜進行分析的高峰期,我國開始了近紅外光譜儀器的研制,但是由于建立定量分析數(shù)學(xué)模型很困難,因此極大的影響了近紅外光譜技術(shù)在我國各行各業(yè)中的廣泛應(yīng)用。
近紅外光譜儀未來的發(fā)展前景十分樂觀。一直以來,測量儀器通常體積龐大且成本昂貴,而且被局限在有限的實驗室環(huán)境中,對于一般大眾而言遙不可及。但由于新探測器和DLP技術(shù)的發(fā)展,半導(dǎo)體工業(yè)帶來的微型化變革以及云計算時代的到來,便攜式近紅外光譜儀的未來仿佛近在遲尺。隨著體積的縮小、價格的降低、效率的提高以及用戶體驗的改善,光譜儀將會逐步在公眾中普及開來。
可以預(yù)見,新的技術(shù)將給光譜儀產(chǎn)業(yè)帶來翻天覆地的變化。智能手機的廣泛流行使強大的計算能力蘊含于股掌之中。理論上來看,近紅外光譜儀的發(fā)展也會遵循類似的體積和成本變化曲線,終光譜測量將以家庭或“個人使用”模型的方式普及開來。將來的個人測量設(shè)備可能不再沿用“近紅外光譜儀”的名稱,但是它們可能會用來幫助家庭評估食物的生熟度,檢測食物中是否含有花生等致敏物質(zhì),確定高價橄欖油的純度,協(xié)助醫(yī)療監(jiān)測或檢查汽車液體。未來,近紅外光譜儀將會不可逆轉(zhuǎn)地朝著體積更小、功能更強大的趨勢發(fā)展,也預(yù)示著巨大的應(yīng)用潛力。