근적외선 스펙트럼은 Herschel 이 1800 년 태양 스펙트럼 가시 영역 적외선 부분 에너지 측정을 진행한 것으로, Herschel 의 역사적 발견을 기념하기 위해 적외선 스펙트럼 영역 중 780～1100nm 에 가까운 밴드를 Herschel 스펙트럼이라고 합니다.
적외선 스펙트럼 분석 기술은 1930 년대에 효과적인 분석 수단으로 인정받았는데, 당시 적외선 기기는 주로 분자 구조 이론 연구에 사용되었다. 근적외선 영역의 스펙트럼 흡수대는 유기물질에서 에너지가 높은 화학결합 (주로 CH, OH, NH) 이 중적외선 스펙트럼 영역의 기본 주파수에서 흡수되는 멀티플라이어, 합주파수 및 차이 주파수 흡수대가 겹쳐진 것이다. 근적외선 스펙트럼 스펙트럼의 심각한 겹침과 불연성으로 인해 물질 근적외선 스펙트럼의 성분 함량과 관련된 정보를 직접 추출하여 합리적인 스펙트럼 분석을 하기가 어렵다. 유기물은 중적외선 스펙트럼의 흡수대가 많고, 스펙트럼이 좁고, 흡수 강도가 크고, 뚜렷한 특징흡수성이 있으며, 전통적인 스펙트럼학자와 화학분석가들은 중적외선 기본 주파수 흡수 대역에서 스펙트럼 분석을 하는 데 익숙하기 때문에 근적외선 스펙트럼은 오랜 기간 동안 무시당하고 잊혀진 스펙트럼 지역이다.
적외선 기기 기술이 발달하면서 더욱 안정된 전원 공급 장치, 신호 증폭기, 더 예민한 광자 탐지기, 마이크로컴퓨터 등이 발달하면서 근적외선 스펙트럼은 독립적이고 독특한 정보 특징을 가진 스펙트럼으로 중시되고 발전했다. Karl Norris 는 근적외선 스펙트럼 분석 기술 발전의 창시자로 1950 년대 미국 농업부의 지원을 받아 농산물 (곡물 사료 과일 채소 등) 성분의 빠른 정량 검사에 대한 연구를 시작했다. Norris 의 초기 작업은 주로 적외선에 가까운 물질이 비추는 스펙트럼 흡수 특성 및 산란 특성을 연구하는 합리적인 근적외선 스펙트럼 분석 방법을 탐구하는 데 사용되었습니다. 그는 먼저 다원선형 회귀 (MLR) 알고리즘이 물질성분 근적외선 스펙트럼 교정 모델 수립 및 스펙트럼 정보 추출 분석에 반영된 장점을 제시했다. 이는 나중에 시스템의 근적외선 스펙트럼 기술 이론 체계의 형성에 중요한 역할을 했다. 1960 년대에 Norris 가 이끄는 과제팀은 가시와 근적외선 대역 투과, 반사, 반사 등 측정 방법을 비교한 광범위한 스펙트럼 논증을 실시했습니다. 이 단계에서 가장 큰 성과는 식물 잎과 곡물의 반사 흡수 스펙트럼을 얻는 것이다. 이것은 근적외선 스펙트럼 기술의 발전에 더 큰 이점과 편리함을 제공한다. 이와 함께 Norris 는 세계 최초의 근적외선 스캐닝 분광기를 개발했는데, 이 분광기는 Cary 14 단색계를 기반으로 개선됐으며, 마이크로컴퓨터와 데이터 전송을 하는 기능을 가지고 있다. 즉, 이 스캔 분광기에서 다원선형 회귀 분석 방법이 성분과 관련된 스펙트럼 정보를 추출하는 데 있어서의 장점을 시연해 왔으며, 이 기기는 이후 근적외선 스펙트럼 분석 기기 개발의 초기 형태가 되었다. (윌리엄 셰익스피어, Norrris, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 예술명언)
곡물 수분 근적외선 분석기의 개발 성공 및 광범위한 보급은 근적외선 분석 기술 발전의 이정표이다. 수분은 모든 생물에서 존재하고 비중이 크며, 또한 수분의 근적외선 흡수 스펙트럼은 강한 특징성과 흡수 강도가 높고, 그 배배, 합주파수 흡수대는 서로 분리되고 스펙트럼 해상도가 높기 때문에 근적외선 수분 분석기의 분석 성능은 비교적 안정적이고 정확도가 높기 때문에 근적외선 스펙트럼 분석기 제품군 중 가장 먼저 농업과 공업계에서 인정받았다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언 그러나 사물은 항상 양면성이 있다. 수분 중 OH 의 강한 흡수 특징은 물질 중 다른 성분의 스펙트럼 분석 및 함량 측정에 강한 간섭을 형성하고, 어떻게 수분 흡수가 각 성분 및 기타 각 성분 간의 상호 간섭을 배제하는 것이 근적외선 스펙트럼 분석 기술의 중요한 문제가 되고, 관련 스펙트럼 교정 분석 방법의 제기가 이 문제를 효과적으로 해결했다. Shenk, Hoove, McClure, Hamid 는 Norris 의 지도 아래 70 년대에 여물과 담배 성분의 정량 분석에 사용할 수 있는 근적외선 스펙트럼 분석 기구를 설계했다.
이전에 요약 한 근적외선 스펙트럼 분석 기술의 경험 축적과 장비 개발 기술의 성숙을 바탕으로 Dickie-John, Bran Leubbe, Technicon 과 같은 여러 회사가 근적외선 분석 장비의 상용화 팀에 합류했습니다. Bran Leubbe 는 세계 최초의 상업용 래스터 스캔형 근적외선 스펙트럼을 생산했으며, 1971 년 세계 최초의 상용 근적외선 Neotec 회사인 Grain Quality Analyzer 가 시장에 진출해 농업 분야 전반에 걸쳐 근적외선 분석 기술을 보급하여 농업 응용 분야에서 성숙기에 접어들었다. 1975Canadian Grain Commission 캐나다 식량위원회는 밀단백질 측정을 위한 공식 방법으로 근적외선 방법을 받아들였다 .1984 미국 공직분석가회 (aoac) # 989.03: NIR 은 사료 중단백질, 산성 세척섬유, 중성 세탁섬유를 분석하는 표준 방법이 되었다. 근적외선 기기 기술 및 교정 기술의 발전 과정 기기 자체의 작동 안정성, 테스트될 샘플의 물리적 및 화학적 특성이 교정 모델에 미치는 영향, 샘플 준비 영향, 환경 요인 (예: 온도, 습도, 환경 조명, 진동 등) 등 수많은 실험과 응용 토론을 통해 비교적 만족스러운 해석을 받았습니다. 1994 교정 새로운 방법: 인공신경망 기술-비선형 해결 1995NIRSystems 는 디지털 신호 제어에 기반한 홀로그램 래스터 DDS 시스템을 도입했습니다.
< P > 이 기간 동안 데이터 전처리를 위한 화학계량학을 사용하여 근적외선 스펙트럼 분석 및 교정 모델 최적화의 절정을 불러일으켰는데, 이는 주로 샘플 입자성, 충전 밀도 등으로 인한 산란 문제였다. Ian Cowe 와 Jim McNicol 은 우선 주성분회귀 분석 방법을 근적외선 스펙트럼의 데이터 강하 차원 압축 처리에 사용하여 정준 모델 안정성을 실현하고 회귀 주인자에 대한 선호를 통해 비측정 요소 (예: 입자성 크기 및 분포) 및 비선형 요인의 영향을 배제하는 목적을 달성했습니다. 좋은 효과를 거두었다. 동시에, 안정적인 교정 모델에 사용 된 주요 인자가 측정 될 성분의 주요 근적외선 스펙트럼 흡수에 강한 대응 관계를 가지며 교정 모델의 합리성에 대한 만족스러운 설명을 제공 할 수 있다는 사실에 놀랐다.
Kawalski 와 그의 대학원생들은 우선 최소 평방 회귀 기술을 분광학에 적용했지만, 최근 몇 년이 되어서야 근적외선 분석 기술에서 응용되고 보급되었다. 이론과 실천의 병행 발전을 거쳐 화학계량학은 이미 비교적 완전한 체계를 형성하였으며, 그 중 주로 정성과 정량 분석 두 개의 모듈로 나뉘며, H.Mark 등은 그것에 대해 비교적 상세하게 논술하였다.
화학계량학 이 시기 근적외선 분야 의 응용 과 검토 는 주로
1) 비선형 회귀 교정 방법 (예: 인공 신경 네트워크, 국부 가중치 회귀 등 다 변수 비선형 교정 모델 검토.
2) 샘플 세트를 최적으로 지정하는 선택된 방법.
3) 소파 변환 데이터 압축 기술을 기반으로 한 대형 표준 샘플 세트에 대해 논의합니다.
4) 최소 평방 회귀 및 기타 계수 회귀 방법의 최적 계수 수 선택 원칙 비교에 대한 논의.
5) 보정 파장 채널의 선호 문제.
6) 같은 유형의 기기에 대한 교정 모델 전송 문제.
근적외선 스펙트럼 분석 분야에서 화학계량학 기술이 발달하면서 연구가들은 근적외선 스펙트럼 흡광도 정보와 물질 화학 성분 정보 사이의 선형 상관관계를 더욱 정확하게 파악할 수 있게 되었다. 비록 화학계량학 방법 자체의 개선은 정량 분석 결과의 정확성에 크게 향상되지는 않았지만.
근적외선 스펙트럼 분석기의 성능은 광학 기술, 전자 기술, 하드웨어 기술, 컴퓨터 및 소프트웨어 기술의 지속적인 발전에 따라 크게 개선되었으며, 높은 신호 대 잡음비의 푸리에 변환형, 래스터 스캔 스펙트럼 분석기가 성공적으로 개발되어 기기 시장에 진입하기 시작했고, 필터형 근적외선 분석기의 개발은 성숙기에 접어들어 근적외선 기기의 주류 제품이 되었다. 이와 함께 근적외선 스펙트럼 분석 기술은 농업 이외의 분야 (예: 방직업, 화공업, 제약업, 제지업 등) 에서도 실제 적용 단계에 들어갔다. 특히 산업현장 분석, 온라인 품질 모니터링 등에서 이 기술은 독특한 장점을 보여준다. 1990 년대에 들어서면서 다이오드 열 형성, 음향 광학 변조, 이미징 스펙트럼 등과 같은 다양한 분광 원리에 기반한 많은 새로운 근적외선 분석 장비가 등장했습니다. 이 기기들은 빠른 현장 실시간 측정에 있어서 좋은 발전 잠재력을 가지고 있으며, 현대 근적외선 스펙트럼 분석 기기 개발의 전형적인 대표이다.
근적외선 스펙트럼 분석 기술은 거의 반세기 동안의 발전 과정을 거쳐 새로운 세기의 가장 유망한 분석 기술 중 하나로 자리잡았으며, 많은 국가들이 관련 응용 분야 기기 개발을 위한 전문 과학연구력을 구축했다. 기기 비용을 절감하고 충분한 분석 성능을 유지하는 것이 오늘날 근적외선 기기 개발의 주도 방향이다. 유럽의 많은 선진국들은 이미 여러 분야에서 이 기술을 산업 제품 품질 평가의 표준 기술로 삼았으며, 이전에 널리 사용되었던 화학 분석 방법을 거의 완전히 대체하여 생산성과 제품 품질에 좋은 효과를 거두었다.
중국은 근적외선 스펙트럼 분석 기술에 대한 연구가 늦게 시작됐고, 80 년대 후반 장춘광기와 물리학연구소는 국가식량국에서' 85' 기술 공관 프로젝트를 맡아 성공적인 필터형 사료 근적외선 분석기를 개발해 이후 10 년 동안 옥수수 밀 콩 등 식량 작물을 분석할 수 있는 필터형 근적외선 분석 기구를 연이어 개발했다.
이와 함께 중국은 석유화공 분야에서 래스터 스캔형 근적외선 분석기를 개발해 석유 성분의 빠른 정량 검사를 통해 반가운 성과를 거두었다. 중국의 근적외선 스펙트럼 분석 기술에 대한 연구도 상대적으로 성숙해 향후 몇 년 안에 근적외선 분석 기기의 각 분야에 대한 응용 보급을 완료할 수 있을 것으로 예상된다.