地物光譜儀在野外光譜測量中的使用
在遙感領域中，為了研究各種不同地物或環(huán)境在野外自然條件下的可見和近紅外波段反射光譜，需要適用于野外測量的光譜儀器。對野外地物光譜進行測量。我們使用的是萊森光學（深圳）有限公司的便攜式地物光譜儀iSpecField-NIR/WNIR。
iSpecField- NIR/WNIR便攜式地物光譜儀采用了工業(yè)級觸控顯示屏手柄探頭，手柄探頭同時采用了獨有光學設計內(nèi)置攝像頭（相機）、GPS、激光指示器、內(nèi)置光學快門控制，同時地物光譜儀主機與工業(yè)級觸控顯示屏手柄探頭一體化設計，可野外現(xiàn)場直接進行地物光譜操作測量，使野外操作更加便捷方便，非常適合復雜的野外地物光譜測量。野外地物光譜測量是一個需要綜合考慮各種光譜影響因素的復雜過程，我們所獲取的光譜數(shù)據(jù)是太陽高度角、太陽方位角、云、風、相對濕度、入射角、探測角、儀器掃描速度、儀器視場角、儀器的采樣間隔、光譜分辨率、坡向、坡度及目標本身光譜特性等各種因素共同作用的結(jié)果。
萊森光學（深圳）有限公司是一家提供光機電一體化集成解決方案的高科技公司，我們專注于光譜傳感和光電應用系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。
手持式拉曼光譜儀是一款功能強大的光譜儀器，輕巧便攜，即可在現(xiàn)場做快速鑒定之用。價格適中的手持式拉曼光譜儀采用自由空間光路設計，避免了光纖傳導的信號損失，保持高的通光率和高靈敏度。手持式拉曼光譜儀以其優(yōu)越的性能在諸多領域得到了廣泛應用?！ 〉谝?、食品領域 食品安全問題歷來都深受關注，食品的安全關乎著人們的身體健康。在現(xiàn)在的食品安全問題來看，手持拉曼光譜儀的使用是很有必要的，它可用于食品成分的“證實”，以及摻雜物的“證偽”，檢驗食品的構(gòu)成成分，判斷食品安全與否。正是其便攜的特點，日常生活中就可輕松攜帶，方便又安全。 第二、環(huán)境保護 隨著社會的發(fā)展，人們的生產(chǎn)生活水平提高了，但是我們的生存環(huán)境也受到了破壞，手持拉曼光譜儀就可以在環(huán)境保護方面起到很大的作用。環(huán)保部門可以使用手持式拉曼光譜儀進行水質(zhì)污染監(jiān)測、表面污染檢測和其他有機污染物檢測，及時發(fā)現(xiàn)，及時處理，保護我們的水資源?！ 〉谌?、物理領域 伴隨著科技的發(fā)展，光學器件和半導體元件在生產(chǎn)生活中的應用變得越來越廣泛，其在設備的操作使用過程中起著至關重要的作用。光學器件和半導體元件作為一種高精密部件，研發(fā)過程是非常復雜困難的，手持拉曼光譜儀用于研究使用，將研究工作簡單化，不需要太多的人工計算，可及時給出數(shù)據(jù)答案。
紅外光譜儀用紅外光譜法進行藥物分析時具有多樣性，可根據(jù)被測物質(zhì)的性質(zhì)靈活應用，而且無論是固態(tài)、液態(tài)或是氣體，紅外光譜法都可利用自身的技術進行分析，因此拓寬了紅外光譜儀的定量分析。同時，紅外光譜法不需要對樣品進行繁瑣的前處理過程，對樣品可達到無損傷、非破壞，也大大的突出了它較其他定量方法的優(yōu)越性。另外，紅外光譜中的特征光譜較多，可供選擇的吸收峰多，所以能方便對單一組分或是混合物進行分析。目前，隨著紅外自身技術和化學計量的發(fā)展，紅外的定量分析方法越來越多， 包括峰高法、峰面積法、譜帶比值法、內(nèi)標法、因子分析法、漫反射光譜法、導數(shù)光譜法、最小二乘法、偏最小二乘法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡等?；谶@些優(yōu)點，紅外光譜法在許多領域得到廣泛應用，該文主要概述了近幾年來紅外光譜法氣體、共聚物中定量分析的應用進展。
1、紅外光譜法在氣體定量分析中的應用
由于氣體在中紅外波段（4000~400cm -1）內(nèi)有明顯的吸收，且分析手段不需要采樣、分離，因此中紅外光譜法[1]對檢測氣體，尤其是多組分混合氣體來說是一種簡便、易行的測量方法。如周澤義[2]，郭世菊等[3]采用紅外光譜技術確定了苯系物（包括甲苯、二甲苯、苯乙烯、硝基苯）中各組分的特征紅外波長，采用美國熱電子O M N IC Q uantPad 分析軟件建立了低濃度（0~0.5×10-6）苯系物的定量分析方法和校準曲線數(shù)據(jù)庫。
通過粒子群優(yōu)化技術及BP 神經(jīng)網(wǎng)絡技術相結(jié)合，建立三種烴烷（甲烷、乙烷、丙烷）混合氣體的紅外光譜定量分析模型。該法比單純采用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡進行遍歷優(yōu)化建模所用時間降低5倍以上，模型預測精度水平相當。朱軍等[5]通過紅外光譜儀測量CO 和CO 2 的紅外透過率光譜，采用非線性最小二乘擬合算法對測量光譜進行擬合，得出待測氣體的濃度。結(jié)果表明CO 測量的相對誤差小于5% ，CO 2 的測量分析相對誤差小于1% 。
針對5 種 （甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷）主次吸收峰嚴重交疊的紅外混合氣體定量分析問題，提出一種基于高階累積量的特征提取方法，該方法將重疊的吸收譜線映 射到彼此相互分開的四階累積量譜空間，利用提取的特征向量，提出一種基于正則化統(tǒng)計學習理論的支持向量機的多維數(shù)據(jù)建模，在小樣本下有效地提高了模型的精 度和迭代的收斂速度，該法使系統(tǒng)的引用誤差小于4% 。
運用近紅外光譜技術對多成分揮發(fā)性進行連續(xù)的在線檢測，分析了三種揮發(fā)性有機物- 丙烷、丙烯和甲苯的近紅外光譜特征和丙烯濃度與吸光度的線性關系，采用線性回歸建模方法—偏最小二乘法進行建模分析，預測驗證集樣品中三種氣體的含量，并對模型進行評價。
2、紅外光譜法在共聚物定量分析中的應用
共聚物由于不溶于水，定量分析方法非常有限，紅外光譜分析可以用溴化鉀壓片制樣，故不受此限制。如邵瓊芳等[8]用紅外內(nèi)標法測定了甲基含氫硅油- 丙交酯交聯(lián)共聚物中兩組份的含量。隋麗麗等[9]采用紅外光譜法對聚丙烯/丙烯腈接枝共聚物中丙烯腈進行定量分析，選擇硫氰酸鉀為內(nèi)標物，以朗伯- 比爾定律為理論依據(jù)測定高聚物中丙烯腈含量，相對標準誤差為1.53% ，回收率為96.13% ~101.96% 。
建立紅外光譜法快速測定乙丙共聚物中乙烯含量的標準工作曲線，測定樣品的最大相對誤差為2.82% ，重復測定同一樣片的相對標準偏差為0.48% ，方法的準確性和和精密度良好。
以烷基酚聚氧乙烯醚（O P-10）和含氫硅油為原料，辛酸亞錫為催化劑，甲苯為溶劑，采用溶液聚合的方法合成了一種新型聚醚硅油。并用紅外光譜法對合成樣品中殘留的含氫硅油進行定量分析，得到內(nèi)標工作曲線為Y =2.072X +0.2963，相關系數(shù)為0.9989。
建立密封池紅外光譜法測定聚氨酯預聚體中基含量的方法，考察了溶劑和靜止時間的影響。并繪制了以M D I、TD I和IPD I作標準物和分析純甲苯作溶劑時的標準曲線。線性范圍依次分別為0~11m g/m l、0~7m g/m l和0~12m g/m l，相關系數(shù)分別為0.9991、0.9996、0.9997。
以苯丙氨酸和乳酸為原料經(jīng)合成、聚合得到了PM d 均聚物、丙交酯均聚物及聚（乳酸-苯丙氨酸）共聚物，并建立了利用紅外光譜法測定聚乳酸- 苯丙氨酸）共聚物含量的方法，標準曲線為y=0.5567x+0.1091，r=0.9993。相對誤差在2% 以內(nèi)。
以檸檬酸、乙酸酐、壬基酚聚氧乙烯醚和二乙醇胺為原料，得到一種新型添加劑檸檬酸壬基酚聚氧乙烯醚單酯二乙醇酰胺，并采用紅外光譜法對合成樣品中酰胺進行定量分析，以硫氰酸鉀為內(nèi)標物，得內(nèi)標工作曲線為A =0.0076m +0.3256，相關系數(shù)為0.9997，并得到較為滿意的方法重現(xiàn)性和回收率。
通過傅克?；磻玫揭阴；郾揭蚁┬洼d體，采用紅外光譜對反應前后物質(zhì)進行表征，由產(chǎn)物特征峰吸光值換算對聚苯乙烯微球取代度進行定量，與傳統(tǒng)增重率得出結(jié)論誤差最小為0.12% ，具有很好定量效果且簡易可行。
綜上所述，紅外光譜法具有不破壞式樣、用量少、操作簡便不需特殊前處理、速度快、不消耗有機溶劑、適應性廣等優(yōu)點。已在氣體、共聚物及其他各領域得到廣泛的應用，相信隨著化學計量學等技術的提高，紅外光譜法的定量分析將在更多的學科領域中發(fā)揮重要的作用。
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