摘 要 本文采用美國 Brimrose 公司的 Luminar 小型自由空間近紅外光譜儀對真假多形體 進(jìn)行光譜采集，并對吸收光譜、一階微分光譜和二階微分光譜分別進(jìn)行了分析，以驗(yàn)證樣品 的光譜是否各不相同。樣品分別為 A、B 、C 三類假多形體樣品，P2 和 P5 兩種真多形體樣 品和另外三種濕度不同的物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，⑴ 用包含已知混合物的樣品用來建立校準(zhǔn) 模型時(shí)，對 A、B、C 三種類型的假多形體的定量檢測是可能的；⑵ 有典型的樣品組作為校 準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在多形體 P5 中定量檢測一種真多形體 P2 的存在是切實(shí)可行的；⑶ 當(dāng)相對濕度 達(dá)到一個(gè)特定的水平時(shí)，使處在不同相對濕度的一些白色物質(zhì)達(dá)到均衡的影響是可以觀察到 的。

主題詞?? 聲光可調(diào)濾光器；近紅外；多形體；偏最小二乘法（PLS1）

90 年代末，來自航天技術(shù)的聲光可調(diào)濾光器（Acousto-Optic Tunable Filter , 縮寫 AOTF）技術(shù)的問世，被認(rèn)為是“90 年代近紅外光譜儀最突出的進(jìn)展”。 AOTF 是利用超聲波 與特定的晶體作用而產(chǎn)生分光的光電器件，與通常的單色器相比，光學(xué)系統(tǒng)無移動(dòng)性部件， 波長切換快、重現(xiàn)性好，程序化的波長控制使得這種儀器的應(yīng)用具有更大的靈活性。近紅外 光譜分析（Near Infrared Spectroscopy, NIR）具有簡便快速、無污染以及樣品的非破壞 性等特點(diǎn)，在常規(guī)化學(xué)分析中有很大的發(fā)展?jié)摿ΑOTF 技術(shù)與 NIR 的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了儀器的小 型化，為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)室和在線檢測提供了可能。AOTF－NIR 的這些優(yōu)點(diǎn)使其近年來 在工業(yè)在線和現(xiàn)場（室外）分析中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

1.實(shí)驗(yàn)部分

儀器條件和樣品處理

儀器：美國 Brimrose 公司的 Luminar 小型自由空間近紅外光譜儀 波長范圍 1100～2000nm，平均次數(shù) 100 次 Snap!光譜采集處理軟件The Unscrambler 化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件。

樣品：包括 A、B 、C 三類假多形體樣品粉末，P2 和 P5 兩種真多形體樣品和另外三種長期儲(chǔ)藏且相對濕度水平不同的物質(zhì)樣品。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

A、B 、C 三類的假多形體樣品放置在小玻璃瓶內(nèi)。由于樣品的原料數(shù)量很少，所以只能用小玻璃瓶來盛裝少量的藥末。然后把小瓶放在光譜儀的旁邊，確保藥末能夠被 Luminar小型自由空間近紅外光譜儀的 NIR 光束掃描到。漫反射光線是以 45 度的角度被收集到光譜 儀中的，這樣就消除了鏡面反射的影響。光譜數(shù)據(jù)在 1100nm 到 2000nm 范圍內(nèi)被收集起來， 光譜圖不包含超出 2000nm 的光譜重要特征。每次掃描過程中這個(gè)區(qū)域被掃描 100 次，再把 掃描結(jié)果平均成一個(gè)光譜。除這些樣品外，真多形體的 2 種樣品 P2 和 P5，通過瓶子底部進(jìn) 行掃描。三種長期儲(chǔ)藏且相對濕度水平不同的物質(zhì)樣品也被掃描。檢測的目的是驗(yàn)證樣品的 光譜是否各不相同。

2.結(jié)果與討論

A、B、C 三種類型的假多形體

圖 1 的吸收光譜圖中，假多形體 C 是含水樣品，因此在 1950nm 區(qū)域內(nèi)有明顯的波峰， 在 1450nm 附近的曲線也有所變化。吸收光譜圖被處理成二階微分來更好地評估樣品之間的 不同。

在吸收光譜圖中有相當(dāng)多的可以識(shí)別的波峰，它們在二階微分光譜中更加容易辨認(rèn)。在圖 2 的二階微分光譜圖中可以看到，許多波峰依賴于水合的增加。為了證明水分對波峰的影 響，下面從圖 3 到圖 5 顯示了這些波峰的放大圖。注意從 A 到 C 有明顯的變化。

如圖 5 所示在 1942nm 處水吸收譜帶比較明顯。

如上所述，很好的解釋了水分的出現(xiàn)與吸收波峰的密切聯(lián)系。光譜圖中隨濕度變化的意 義非常大，因?yàn)樗梢员O(jiān)測一種特定的多形體產(chǎn)品，并且，如果在過程處理中檢測到一些非 期望值的結(jié)果時(shí)，可以發(fā)出警報(bào)。

2.2 真多形體

圖 6 的吸收光譜圖顯示，真多形體 P5 在 1950nm 附近再次出現(xiàn)了一個(gè)大的吸收波峰，在 1450nm 處也有一個(gè)很高的吸收值，圖 7-9 三圖顯示了二階微分光譜，2 個(gè)水分吸收區(qū)的放大 圖。注意在 1928nm 處的大的波峰。

2.3 不同濕度條件下的儲(chǔ)存物質(zhì)

非常明顯，以 15%和 43%的相對濕度儲(chǔ)存的樣品之間盡管有一點(diǎn)小小的差異，但差別并 不大。為了估量一下這種差異，很有必要建立一個(gè)特殊的淘汰設(shè)置。這種設(shè)置將為樣品提供 一個(gè)精確的位置。從同一種樣品在定位、移動(dòng)、重新定位三種狀態(tài)提取光譜。另外，在同樣 的外部條件下，同樣的原料至少收集 5 個(gè)樣品光譜。如果瞬間變化在每組的常規(guī)可變性范圍 內(nèi)，或者實(shí)現(xiàn)了樣品的真正分離，那么這種結(jié)果是可靠的。吸收光譜被處理成一階、二階微 分更利于評估其差異。

圖 11、在不同的相對濕度條件下白色物質(zhì)的一階微分光譜圖相對濕度 52%時(shí)的光譜是不同的。

在 15%和 43%的相對濕度時(shí)，如果不是為了單純的測量重現(xiàn)性的話，差異就太小而不可靠了。

二階微分光譜圖也顯示了 15% 和 43% 相對濕度的之間的瞬間差異， 但是沒有一個(gè)更嚴(yán) 格的檢測過程，這么小的差異也是不可靠的。

3. 結(jié) 論

1. 如果包含已知混合物的樣品用來建立校準(zhǔn)模型，對 A、B、C 三種類型的假多形體的定量 檢測是可能的。校準(zhǔn)模型性能更強(qiáng)大，從大量的樣品中收集光譜是很有必要的，樣品要 能夠代表足夠的品種，并且加工參數(shù)是剔除顆粒大小，形態(tài)等方面變量后的值。
2. 如果有典型的樣品組作為校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，在多形體 P5 中定量檢測一種真多形體 P2 的存在是切實(shí)可行的。

3. 當(dāng)相對濕度達(dá)到一個(gè)特定的水平時(shí)，使處在不同相對濕度的一些白色物質(zhì)達(dá)到均衡的影 響是可以觀察到的。