1 概述

近红外 (NIR) 光谱技术是一种快速、高效、无损的分析技术，其得出的光谱成像在结合多变量数据分析的情况下能够得出几乎所有分析样本的化学和物理信[1]。而本文的重点是针对NIR技术在中药分析的应用和覆盖，以了解近红外技术的基本原理（包括化学计量数据处理）以及NIR技术在对中药分析与鉴定中的应用。

2 近红外技术的发展

近红外 (NIR) 光是涵盖了可见光 (Vis) 和中红外 (MIR) 之间的电磁辐射波，NIR技术则利用有机分子中含氢基团 (O-H、N-H、C-H) 振动的合频和各级倍频的吸收区与近红外光谱区一致的现象从而对各种含有含氢基团的有机分子或有机混合物进行分析。1800年，天文学家Herschel在对电磁光谱进行分离时，发现超出红光的部分（即现在称为近红外线的部分）温度显著提高，从而发现了近红外光区。从那以后，虽然有很多科学家对NIR技术在实际研究中的应用进行大量的尝试，但直到20世纪60年代 NIR技术才逐渐地应用到实际中。自此，NIR技术开始引用化学计量数据处理技术，并与新型光纤探针光谱仪结合，有了突破性的发展，作为工业质量控制和生产过程控制中不可或缺的工具。

而近年来，近红外光谱已被广泛应用到生产材料控制，产品质量控制和生产流程的控制中。由于对比其他分析技术，其样品制备容易，无需任何预处理，能原点定位测量样品，扫描一个光谱即可直接得出其理化参数的这些优点，使得其被广泛应用于制药行业的药物及原料的模型研究[2]。

3 近红外光谱的基本原理与数据处理

3.1 基本原理

美国测试和材料协会 (ASTM) 将电磁光谱中的近红外 (NIR) 区域定义为对应波数范围为12820-3959cm-1（即波长范围780-2526nm）的光谱区。而在NIR区域中的主要吸收带为-CH，-NH，-OH（和-SH）等含氢基团的分子振动中的合频与倍频吸收带。由于分子振动的能量曲线受分子间相互作用影响，振动在平衡位置周围是非对称的，分子能级间的间隔也随着能量的增加而减少，与非谐性振动量子力学模型类似。且因为在1900nm与2500nm间的具有费米共振效应，使得近红外光谱能够确定药物中的晶型[3-4]。

但由于NIR吸收带通常比其对应的中红外吸收带弱10-100倍，所以相应的近红外光谱分析仪的灵敏度也就不高。另一方面，由于NIR在低吸收度系数之下，能达到高穿透深度，且允许对样品厚度进行调整，因此它可以直接分析具有强吸收或高散射度的样品，如透光率第或反射率高的混浊液体（如合剂）或固体（如片剂，栓剂等），而无需进行预处理[2]。

吸收和散射效应使得样品的理化性质对近红外的吸收波长与强度具有很高的影响，因此扫描所得到的光谱能够获得与样品相关的理化性质的信息。但同时，散射效应也会对样品的分析造成或多或少的干扰，因此在校准过程中也要考虑到这个因素。理论上，近红外光谱适用于对碳氢有机物质.......

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