近红外在线分析的应用

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   近红外在线分析能在各个工艺段实现在线检测，对混料均匀度、流化床物料水分、粒径、提取浓缩主成分的密度、压片的密度硬度时时在线检测，可以实现工厂的过程控制、连续化生产以及智能制造。附件是各个应用的详细介绍。以下是药典通则对近红外的描述：
9104 近红外分光光度法指导原则

    近红外分光光度法系通过测定物质在近红外光谱区（波长范围约在780～2500nm，按波数计约为12 800～4000cm-1）的特征光谱并利用化学计量学方法提取相关信息，对物质进行定性、定量分析的一种光谱分析技术。近红外光谱主要由C-H、N-H、O-H和S-H等基团基频振动的倍频和合频组成，由于其吸收强度远低于物质中红外光谱（4000～400cm-1）的基频振动，而且吸收峰重叠严重，因此通常不能直接对其进行解析，而需要对测得的光谱数据进行数学处理后，才能进行定性、定量分析。
    一、应用范围
    近红外分光光度法具有快速、准确、对样品无破坏的检 测特性，不仅能进行“离线”分析，还能直接进行“在线”过程 控制；不仅可以直接测定原料和制剂中的活性成分，还能对药品的某些理化性质如水分、脂肪类化合物的羟值、碘值和酸值等进行分析；并能对药物辅料、中间产物以及包装材料进行定性和分级。
    二、仪器装置
    1. 仪器
    近红外分光光度计由光源、单色器（或干涉仪）、采样系统、检测器、数据处理器和评价系统等组成。常采用高强度的石英或钨灯光源，但钨灯比较稳定；单色器有声光可调型、光栅型和棱镜型；样品池、光纤探头、液体透射池、积分球是常用的采样装置；硅、硫化铅、砷化铟、铟镓砷、汞镉碲和氘代硫酸三甘肽检测器为常用的检测器。检测器和采样系统需根据供试品的类型选择。
    2. 仪器性能的校验与自检
    为确保仪器能达到预期的应用目的，应采用标准参比物质（SRM）对仪器的性能定期进行校验，并在使用中通过自检确保仪器的适用性。近红外光谱仪的校验参数通常包括波长的准确度、吸收/反射度的精密度、线性及最大和最小光通量处的噪声。近红外光谱仪的自检通常通过比较实测光谱与校验时储存于仪器中的标准光谱的差异来实现。自检时除针对上述校验参数设计适当的指标外，还应考虑分析过程中波长的漂移和灵敏度的改变。
    仪器的校验除应定期进行外，当维修光路或更换光学部件如光源或采样附件后也应进行。推荐用于药物分析的近红外光谱仪校验参数见下表。
   
    ① 通常在2500nm（4000cm-1）处仪器允许的最大漂移为10nm（16cm-1）；
    ②SRM1920a是美国NIST提供的用于近红外波长校正的标准物质，通过SRM1920a对仪器1935nm处的光谱峰进行校准，来确定波长的准确性；
    ③AOBS指观测的吸光度，AREF指反射标准物质在3个特定波长处的吸光度。
    三、测量模式
    近红外光谱分析中常采用透射或反射测量模式。
    1. 反射模式（又称漫反射模式）
    反射模式主要用于分析固体样品，近红外光可穿至样品内部1～3mm，未被吸收的近红外光从样品中反射出。分别测定样品的反射光强度（I）与参比反射表面的反射光强度（Ir），其比值为反射率R。lg（1/R）与波长或波数的函数为近红外光谱。
    R=I/Ir
    R=lg（1/R）=lg（Ir/I）
    固体样品的颗粒大小、形状、紧密程度及其他物理性质均会引起光谱基线的漂移，因此不是所有的固体混合物均符合比尔定律。可用数学方法减弱或消除粒度的影响。最常用的数学方法为对光谱进行导数处理。当样品量足够大时，也可用多元散射校正方法处理数据。
    2. 透射模式
    透射模式主要用于分析液体样品，近红外光穿过样品，透射光强度（I）与波长或波数的函数为近红外光谱。测定样 品时样品置于光源与检测器之间的光路上，结果直接以透光率（T）或吸光度（A）表示。
    T=I/I0
    A=-lgT=lg（l/T）=lg（I0/l）
    式中I0为入射光强度。
    透射-反射模式为透射与反射模式的结合，将反射镜置样品的后部，光源与检测器在样品的同侧，近红外光穿过样品后经反射镜返回，因此光程增加为两倍。
    四、影响近红外光谱的主要因素
    环境温度、样品的光学性质、多晶型、样品的含水量和溶剂残留量、样品厚度、硬度、光洁度及样品的贮存时间等均对样品的近红外光谱有影响。液体样品对环境温度最敏 感，不同晶型的样品通常具有不同的近红外光谱。
    五、应用近红外分光光度法进行定性、定量分析的基本要求
    （一）定性分析
    利用近红外分光光度法进行定性分析的主要步骤包括：收集代表性样品，测定光谱，选择化学计量学方法对图谱进行预处理和降维处理，建立定性分析模型，对模型进行验证。
    1. 代表性样品的选择
    选择适宜的代表性样品（如不同的生产工艺、物理形态、粒度发布等）建立定性分析模型。模型中各类样品的性质决 定了模型的适用范围。

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