摘要:
本文采用美國Brimrose公司AOTF-NIR Luminar3075型小型光譜儀通過藍(lán)寶石視 窗對Glatt 流化床中的樣品進(jìn)行掃描，對樣品的 一階微分光譜圖變化區(qū)域進(jìn)行了分析，最終建立了吸收光譜偏最小二乘法(PLSl)回歸模型并顯示了良好的結(jié)果，模型只用了 3個(gè)主成分?jǐn)?shù)， 預(yù)測的標(biāo)準(zhǔn)誤差是0. 31, 模型的相關(guān)系數(shù)為 0.9853。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示， 美國Brimrose公司 AOTF–NIR Luminar3075 小型光譜儀使用光譜數(shù)據(jù)和校準(zhǔn)模型完全能夠測定在線 Glatt流化床的濕度值。
主題詞 :聲光可調(diào)濾光器；近紅外；流化床；偏最小二乘法(PLSl)
傳統(tǒng)的紅外分光光度技術(shù)采用棱鏡或光柵做色散元件，以這些色散元件為核心的紅外光譜測量系統(tǒng)， 結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本高， 使得分析檢測僅適千實(shí)驗(yàn)室條件下應(yīng)用。
20世紀(jì)80年代后期，一種新型的色散元件——聲光可調(diào)濾光器(Acousto-optic tunablefilter, 簡稱AOTF)逐漸受到人們的重視。AOTF是基千各向異性的雙折射晶體的聲光衍射原理，利用超聲波與特定的晶體作用而產(chǎn)生分光的光電器件。 與傳統(tǒng)的 基千機(jī)械調(diào)諧分光元件的光譜儀器相比， 以AOTF作為分光元件的光譜儀具有明顯的優(yōu)越性： 它結(jié)構(gòu)簡單， 光學(xué)系統(tǒng)無移動(dòng)性部件， 體積小， 集光能力強(qiáng)， 最吸引人之處在千它的波長切換快、 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， 尤其是外部防塵和內(nèi)置的溫度、濕度集成控制裝置，大大提高了儀器的環(huán)境適應(yīng)性，加之全固態(tài)集成設(shè)計(jì)產(chǎn)生優(yōu)異的避震性能， 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
1.1儀器條件和樣品處理
儀器：美國Brimrose公司AOTF— NIR Luminar3075小型光譜儀，光譜范圍1100,.., 2150nm,Snap! 光譜采集處理軟件， The Unscrambler定量分析軟件。 德國Glatt流化床。
樣品：Glatt流化床干燥器上在線采集樣品。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
可用電池操作的美國Brimrose公司AOTF-NIR Luminar3075小型光譜儀可以用千旋轉(zhuǎn)混料機(jī)， 也可在Glatt流化床干燥器上操作。在流化床干燥器后面的平板上安裝 一個(gè)特殊的托槽， 以便能夠安裝分析儀。用一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的法蘭集成來置換現(xiàn)存的glatt的視窗， 法蘭集成包括一個(gè)藍(lán)寶石窗口， 使光線能夠從光譜儀到達(dá)干燥器內(nèi)部干燥的藥末。從藥末反射回來的光線通過 相同的窗口進(jìn)入光譜儀用來檢測其強(qiáng)度。法蘭集成也包括一個(gè)擦拭器，擦拭掉可能粘在窗口上的粉末， 這樣就能保證新的樣品被掃描。 儀器使用的是24伏的電源， 并且不需要冷卻。光譜儀被做成小型化以適應(yīng)視窗的狹小空間，并且通過標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)線與配套的電腦進(jìn)行信息交流。高速掃描能夠在5秒內(nèi)收集200個(gè)掃描結(jié)果。當(dāng)在瞬間掃描光譜時(shí)將會(huì)一個(gè)很好的信噪比率， 防止了光譜收集中的濕度變化影響到檢測結(jié)果。
1.3數(shù)據(jù)收集和取樣
從FBD取樣口取出一個(gè)樣品， 一些樣品被收集了3次光譜， 一些被收集了7次。樣品在最后幾次潤濕和干燥的階段中被收集起來，用塑料袋包裝、密封、標(biāo)識，用于濕度值的分析。
2. 結(jié)果與討論
2.1光譜圖

圖1、 流化床干燥器中藥末的吸收光譜圖

圖2、 流化床干燥器中藥末的一階微分光譜圖

圖1清晰地顯示著在吸收光譜中存在著差異，然而圖表并不是很容易解析。這種變化不僅源自粉末中的成分變化，而且源自由于視窗前的流化床的運(yùn)動(dòng)造成的微粒密度的變化。密度變化并不反映成分的變化，而是被當(dāng)作基線的一個(gè)漂移。化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件很好的控制著基線漂移， 并且不被測量過程所干涉。
圖 2的一階微分光譜圖去除了基線漂移的影響，重點(diǎn)放在了化學(xué)物質(zhì)的不同上。被箭頭標(biāo)示的區(qū)域是最大的化學(xué)變化的發(fā)生區(qū)域。最大的變化在1360nm到1500nm和1830nm到2000nm這兩個(gè)區(qū)域內(nèi)發(fā)生， 這兩個(gè)區(qū)域也是期望能看到由濕度變化導(dǎo)致的光譜變化的區(qū)域。
2.2回歸與建模
沒有烘干的樣品的吸收光譜偏最小二乘法(PLSl)回歸模型顯示了良好的結(jié)果。 只應(yīng)用了 3 種主成分預(yù)測的標(biāo)準(zhǔn)誤差是 0. 31, 模型的相關(guān)系數(shù)為 0.9853, 對千使用少量的樣品來說這是非常理想的。 運(yùn)用從 Karl-fischer 方法得出的更精確的相關(guān)濕度值將會(huì)得出更好的回歸結(jié)果。在回歸模型中每一個(gè)光譜都被當(dāng)作一個(gè)獨(dú)立點(diǎn)，因?yàn)樗鼈冊谑占瘯r(shí)間上僅有細(xì)微的差別， 可是參考值是一樣的， 因?yàn)樗械姆勰┒际侨∽酝粋€(gè)混合的樣品。
3. 結(jié)論和建議
可以得出結(jié)論， 美國Brimrose公司AOTF—NIR Luminar3075光譜儀使用光譜數(shù)據(jù)和校準(zhǔn)模型完全能夠測定在線Glatt流化床的濕度值， 考慮到少量的樣品和濕度參考值的誤差這次研究結(jié)果非常好。建議使用通過Karl-fischer方法獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)的更大的校準(zhǔn)集來創(chuàng)建個(gè)功能更強(qiáng)， 并能達(dá)到使用光譜數(shù)據(jù)預(yù)測Glatt流化床內(nèi)的濕度值的模型。