近紅外光譜儀（Near Infrared Spectrometer，NIRS）是一種用于測量物質近紅外光譜的儀器。它利用物質在近紅外光波段的吸收特性來獲取樣品的信息，廣泛應用于農業、生命科學、環境科學、制藥和食品行業等領域。本文將詳細介紹近紅外光譜儀的原理，以及不同的采樣方式。

近紅外光譜儀的原理

近紅外光譜的波長范圍通常為800 nm到2500 nm，其吸收峰對應的頻率正好與物質的化學鍵振動頻率相近，因此可以通過測量樣品在這個波段的吸收情況來獲得物質的結構、組成和性質等信息。

近紅外光譜儀的基本組成包括光源、樣品室、光學系統、光譜分析系統和數據處理系統等。光源發出一束近紅外光，并經過光學系統聚焦到樣品上。樣品吸收部分光線，其余部分被反射、散射或透射到光譜分析系統中。光譜分析系統通過光譜儀器將光信號轉換為電信號，并經過數據處理系統處理后得到光譜圖。

光譜圖是指樣品在不同波長下的吸收強度或透射率的圖形。它通過峰位、峰高、峰形等特征參數反映了樣品的某些性質。比如，物質的化學鍵振動有特定的頻率，不同功能團的振動頻率和強度不同，因此可以通過光譜圖的特征參數來判斷物質的結構和組成。同時，物質在特定波長范圍內的吸收強度與樣品濃度之間存在一定的定量關系，因此可以利用光譜圖來進行物質的定量分析。

近紅外光譜儀的采樣方式

近紅外光譜儀的采樣方式包括透射式和反射式兩種。以下將對這兩種采樣方式進行詳細介紹。

1. 透射式采樣

透射式采樣是指樣品被置于透明容器中，近紅外光源從一側照射到樣品上，透射光在另一側被接收。該采樣方式適用于液體和氣體樣品的測量。

在透射式采樣中，樣品應當充滿透明容器以保證樣品的均勻性。同時，容器的材質應當具有足夠的透射性，以避免光強的損失。常用的透射容器材料包括石英、玻璃等。

2. 反射式采樣

反射式采樣是指樣品直接放置在反射材質的基底上，近紅外光源從一側照射到樣品上，反射光在同一側被接收。該采樣方式適用于固體和粉末樣品的測量。

在反射式采樣中，選擇合適的反射基底材質至關重要。常用的反射基底材質包括不銹鋼、鋁、鏡面等。此外，在反射式采樣中需要注意樣品與反射基底之間的接觸情況，接觸面積要足夠大，以確保樣品的均勻性和一致性。

除了透射式和反射式采樣，還有其他一些特殊的采樣方式。比如，將樣品涂覆在適當的基底上，以增強信號；或者將樣品以纖維的形式引入近紅外光譜儀中進行測量。

近紅外光譜儀通過測量樣品在近紅外光波段的吸收特性來獲取物質的結構、組成和性質等信息。它的原理基于物質的化學鍵振動頻率與近紅外光的頻率相近的特點。近紅外光譜儀的采樣方式有透射式和反射式兩種，且根據樣品的不同，還可以采用其他特殊的采樣方式。近紅外光譜儀在農業、生命科學和食品行業等領域有著廣泛的應用，為科學研究和工業生產提供了有力的工具和支撐。