近紅外光譜分析技術是(shì)由光譜儀硬件、化學(xué)計量學軟件和分析模型三部分構成,而分析模型作為(wéi)近紅外分析技術應(yīng)用流程的“最後一公裏”,其重要性不言而喻。如何走好這最後一公裏,真(zhēn)正讓近紅外(wài)分析技術在各行業開花結果是“近紅外人”一直努力追求的。剛接觸(chù)近紅外技(jì)術不(bú)久的人通常(cháng)會有種感覺,覺得近紅外的預測結果與實驗室的理化值相差較大,從而對近(jìn)紅外(wài)技術失去信(xìn)心或者產生一種畏(wèi)懼感。其實用好(hǎo)近紅(hóng)外,除了掌握必要的近(jìn)紅外基礎知識外,還需要了解影響分析對象(xiàng)的因素以及大量的前期準備工作。
針對如何走好近紅外分析技術實際應用的“最後一公裏”。本文就分(fèn)析模型(xíng)建立的流程及建模過程中需要注意的問題兩方(fāng)麵進行概述(shù),望在近紅外分析技術實際應用中對大家有所幫助。
1.分析模型的建立流程主(zhǔ)要包括前期準備工作(zuò)、模型的(de)建立與優化,以及應(yīng)用該模型(xíng)進行預測前所要進行的模型適配性檢驗與(yǔ)修正。
1.1樣品的收集
一個好的近紅外模(mó)型的建立需要對代表性樣品進行(háng)收(shōu)集,因為近紅外光(guāng)譜定(dìng)量分析的特殊性,其建模樣品所覆蓋的範圍(wéi)決定(dìng)了模(mó)型應用的範圍,必須選擇足夠多且有代(dài)表性的樣品組成校正集或稱建模樣品集。
1.2參比值(理化指標)的測定
樣品收集(jí)完(wán)成後,需要利用標準方法(fǎ)測定建模樣品集中各個樣品的組成或(huò)性質,這些測定(dìng)值稱為參(cān)比值(zhí),參比值(zhí)的測定一般選用國標法(fǎ)或常用方法,樣本成分參比值測定的準確性(xìng)決定了建模的效果。
1.3光譜數據的采集
近紅外光譜的采(cǎi)集也稱為“信息的加載”。樣品收集完成(chéng)之後,就可以在統一的環境條件下,規範一致(zhì)的測試條件下,采集樣本光譜數據。如果樣品屬於易揮發、易變化的樣品,那麽(me)參比值的測定和其光譜的掃(sǎo)描要盡(jìn)量(liàng)間隔時間短些,盡量當天檢測當(dāng)天完成掃描。
1.4模型的(de)建(jiàn)立與優化
模型的建立即“信息的關聯”過程。這一(yī)過程是運用化學計量學方法,建立光譜矩陣A與建模樣品集的(de)參比值矩陣(zhèn)C之間的數學關係A~C。
1.5模型(xíng)的(de)驗證(zhèng)
用驗證集樣品對所建立的模型是否適合分析待測樣品進(jìn)行驗證,如果不適合則需要返回修正與優化模(mó)型(xíng);通過反複的驗證與優化,直至模型與樣品相適配(pèi)為止。
1.6模型建立完成
模型建立(lì)好後,如果(guǒ)有(yǒu)未知樣品(pǐn)需要測定,則在與建模光譜相同的條件下掃描待測樣品(pǐn)的近紅外光譜A後,運用已經建立的數學模型即可計算出未知樣品待測量的近(jìn)紅外預測值C。
2.分析模型建立的過程中需要注意的問題(tí):
2.1溫度的影響
溫度(dù)的影(yǐng)響包括(kuò)兩個方麵:一為樣品本身的溫度,二為周圍環境和儀器的溫(wēn)度。這兩種溫度的變化都會對(duì)樣品的近紅外光譜產生影響。對於(yú)周圍環境和儀器內部溫度的影響,隨著現(xiàn)在實驗室一(yī)般都配備空調以及儀器硬件對溫(wēn)控水平的提高,這種溫度變化的影響可降至最低。需(xū)要注意(yì)的是樣品溫度對光譜的(de)影響。在不同溫度下,樣品內部的水(shuǐ)分、脂肪等(děng)成分的(de)狀態(tài)差別很大,所以在掃描光譜(pǔ)前,應將待分析樣品放置在(zài)統一的溫度下平衡一段時間後再進行掃描。並且(qiě)建立模型時平衡的溫度應該與將來樣品分析時平衡的溫度一致。
2.2保證實驗室理化值的準確是近紅(hóng)外(wài)準確分析的關鍵
近紅外技術在分(fèn)析預測未知樣品前(qián),要(yào)依(yī)賴傳統的實(shí)驗室分析方法(fǎ)取得建模樣(yàng)品的理化值與樣(yàng)品近紅外光譜建立定量分析模型。因此(cǐ)實(shí)驗室理化值的準確與否直接影響模型的準確度,更是(shì)影響近紅外儀器能否發揮作用的關鍵因(yīn)素(sù)。因此在取得實驗室理化值時,如何提高取樣的代表性以及控製製樣過程中(zhōng)的各種影響因素以及提高實驗室人員的操作熟(shú)練程度等因素是保證(zhèng)實驗室理化值準確要(yào)注意(yì)的方(fāng)麵(miàn)。
2.3近紅外項目負責人的耐心和細心不可少
建立近紅外分析模型和實際(jì)分析預測未知樣品是一件(jiàn)長期的重複工作,需要近紅外項目負責人在長期的搜集樣品(pǐn)、掃描樣品、優化模型的過程中始終保持(chí)細心和耐心。並且需要很(hěn)好的團(tuán)隊合作意識與實驗室理化分析人員的密切(qiē)配合,出現問題能及時溝通和提醒,保證實(shí)驗室理化值的準確性(xìng)。
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