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红外光谱（IR）和近红外光谱（NIR）——有区别吗？
这是我们关于近红外光谱系列文章的第二部分，在这篇文章中，您将更深入地了解近红外光谱的背景知识以及为什么近红外光谱比红外光谱更适合您在实验室和过程分析中遇到的各种挑战。
什么是光谱？
光谱的一个简短而准确的定义是“光与物质的相互作用”。我们都知道，光肯定会影响物质，尤其是在没有防护的情况下在户外度过漫长的一天之后，如果我们暴露在阳光下太久，就会被晒伤。
光的一个特性是波长与能量成反比。因此，波长越短，能量越高。电磁波谱如图1所示，从图中可以看出，近红外区位于可见区（较高能量）和红外区（较低能量）之间。
来自电磁波谱红外(IR)和近红外(NIR)区域(800-2500nm)的光会在分子的某些部分（称为官能团）中引起振动。因此，红外和近红外属于振动光谱。图2显示了在近红外区域活跃的一些官能团和分子。
红外或近红外光谱引起的振动差异是由于近红外波长的能量高于红外区域的能量。
红外区域的振动为基频振动，即从基态到第一激发态的跃迁。而近红外区域的振动则是合频振动（两种振动同时激发）或倍频振动。倍频振动是指从基态到高于第一激发态水平的振动（见图3）。合频振动和倍频振动比基频振动发生的概率更低，因此近红外区域内的峰强度低于红外区域的峰强度。
这可以通过一个关于爬楼梯的比喻来更好地理解。大多数人一次爬一个台阶，但有时你会看到人们匆匆忙忙地一次走两三个台阶。这就类似于IR和NIR：与一次爬两个或更多台阶的行为（NIR-倍频振动）相比，一次爬一个台阶（IR-基频振动）更为常见。NIR区域中的振动比IR区域的振动概率低，因此具有较低的强度。
理论很好，但这在实践中意味着什么？
从上面的理论概述得出NIR较IR的优点是：
1. NIR的谱带强度较低，因此检测器饱和度较低。
对于固体，纯样品可在适合NIR分析的样品瓶中直接使用。但使用IR分析，则需要制作溴化钾压片或小心地将固体样品注入衰减全反射(ATR)窗口，而且分析完成后还需彻底清洁所使用部件。
对于液体，NIR光谱应在直径为4mm或8mm的样品瓶中进行测量，即使是粘性物质也易于填充。IR分析则需使用很短的光程（＜0.5mm)：昂贵的石英比色皿或流通池，两者都不易填充。
2. NIR的能量更高，因此样品穿透力更强。
这意味着NIR可提供有关主体样品的信息而不是像IR一样仅提供表面特征。
然而，NIR较IR的优势不止这些，还有更多与应用相关的优势：
3. NIR可用于定量和定性。
IR通常用于检测分子中某些官能团的存在（仅用于定性）。但其实定量是近红外光谱的优势之一（见下文）。
4. NIR用途广泛。
近红外光谱可用于定量化学物质（例如，水分、API含量)，测定化学参数（例如，羟值、总酸值）或物理参数（例如，密度、粘度、相对粘度、特性粘度）。您可点击各示例链接下载应用报告。
5. NIR也适用于光纤。
这意味着您可以很容易地使用带有长型低色散光纤电缆和坚固探头的NIR分析仪将方法从实验室直接转移到过程环境中。由于物理限制，光纤电缆不能与IR一起使用。
近红外（NIR）≠红外（IR）
总而言之，NIR是一种不同于IR的技术，尽管两者都是振动光谱的类型。NIR比IR具有多种优势：速度快（操作简单，无需样品制备）、提供有关主体材料的信息、用途广泛。NIR可对不同种类的化学和物理参数进行定量分析，也可在过程环境中使用。
在本系列的下一部分中，我们将使用一个具体示例，重点介绍在实验室工作流程中使用NIR光谱仪的步骤。点击此处直接进入该系列的下一篇文章！
