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 技术文章 => 手持式近红外仪Phazir实现三聚氰胺的快速检测  
发布日期:[2009/1/9]    共阅[4702]次

    近红外光(Near Infrared,NIR)是介于可见光和中红外光之间的电磁波,它的波段较短,通常在900-2500nm,而ASTM(美国材料与试验协会)定义的近红外光谱区的波长范围为780—2526nm。在近红外区域, N-H,O-H,C-H在从基态向高能级跃迁时会出现特征性的振动频率,反映到光谱图上就是在相应波段处有一个特征峰。

  近红外检测三聚氰胺原理
  采用近红外能够检测三聚氰胺是源于三聚氰胺的特殊结构。三聚氰胺呈稳定的三角架结构,三个角的碳原子分别连接两个N原子和一个NH2。一般来说,C-N键的谱峰很难识别,而NH2的波动却是正好处于近红外区域,所以,可以据此对三聚氰胺进行近红外分析。
近红外的检测原理决定了其主要用于定性检测,并且从出现到现在,一直偏重于定性应用。但是随着化学计量学的发展,依靠传统的建立工作曲线进行定量分析的方法已经被取代。一些有着丰富近红外知识背景的专家可以通过化学建模的方法,采集大量同批次或不同批次的同类样品,作出标准曲线,然后根据标准曲线就可以得到一个未知样品的含量,因此,近红外的定量测定一定需要软件。
  Phazir特点
  美国Polychromix基于MEMS(微机电系统)技术的手持式近红外分析仪Phazir,它是将计算机、彩色LCD、电池和电源系统整合的完整的检测系统,可用于三聚氰胺的定性、定量检测。与可用于三聚氰胺检测的液相色谱、液质联用串联质谱等仪器相比,Phazir成本低,携带方便,对环境不产生污染,但存在检测限量不够低的缺点。
  
   图1 Phazir的外观         图2 MEMS与手掌的大小比较 
  Phazir检测原理
  Phazir是目前世界上最轻的近红外检测仪器,重量仅有4磅,尺寸仅为254×292×152mm (见图1)。Phazir之所以会这么小,是因为采用了半导体芯片转换技术MEMS(大小如图2),该系统具有一个半导体技术加工的芯片,在通电的情况下,该芯片将入射光分成不同波长的波(就如同钢琴键对不同外作用力反映出的声音和音调不同一样),在MEMS上经过漫反射的光再到探测器,通过由复合半导体材料制作而成的(InGaAs)探测器对信号进行分析,然后转化为光谱图和数据(见图3)。通过USB接口将数据传输到电脑上,并以EXCEL形式出现。之后,使用者可通过PMG(符合欧洲和美国药典)软件作图,还可用PMG软件打印报告,包括光谱图和含量
                        

图3 MEMS的简单原理图

   
  Phazir使用操作
  Phazir的使用非常简单:将Phazir放置于被测物表面,按动触发键,通过LCD或PC上的软件界面即可查看结果(光谱图见图4),这一过程最多只需5-10秒。如需定量,可进一步分析相关光谱信息。


图4 LCD 显示的光谱图

  Phazir应用及前景
  除用于三聚氰胺的检测,由于近红外对于含量越高的成分,定性、定量分析结果会越准确,因而,Phazir还可以分析食品、药品、爆炸物的纯度,进而用于政府监管。例如,合格的阿司匹林成品纯度一般为10~70 %,维生素C7~44%,监管部门可以采用Phazir对阿司匹林纯度进行分析以判断阿斯匹林是否合格,辅料是否达标;此外,由于可造成爆炸危害的爆炸物纯度一般都较高,因而海关、公安机关也可采用Phazir对粉末爆炸物进行快速定性分析。
  手持式近红外仪2006年就被美国应用于探月计划中,以探测月球上是否含有水(冰)。目前手持式近红外仪已经被化工、医药等领域的一些国际知名企业用于原料、成品等的检测,由于采用了先进的技术,并且售价(4-5万美金左右)容易为企业所接受,可以满足不同行业的多种需求,因而Phazir将有着非常广阔的应用前景。

 
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