Nahinfrarotspektrometrie

Synonym

• NIR-Spektrometrie

Definition

• Spektrometrisches Verfahren bei dem die Reflexion der Probe bei ihrer Bestrahlung mit Licht des nahen Infrarotbereichs gemessen wird.

Messprinzip

• Der nahe Infrarotbereich war lange Zeit ein von spektrometrischen Verfahren unberücksichtigter Frequenzbereich. 
• Im betrachteten Bereich von ca. 800 - 2500 nm finden sich die Oberschwingungen der Valenzschwingungen von Molekülen. Die Grundschwingungen finden sich im mittleren IR-Bereich und werden von der IR-Spektrometrie zur Messung verwendet.
• Da die Messung der Absorption im NIR-Bereich schwierig ist, da eigentlich alle Substanzen hier absorbieren, misst man die Reflexion der Probe ohne Zusatz weiterer Stoffe.
• Die Reflexion ist antiproportional zur Absorption.

Aufbau

• Bei der Bestrahlung der Probe mit Frequenzen des NIR-Bereichs werden diese teilweise reflektiert. 
• Dabei findet jedoch nicht nur eine ideale Reflexion (Einfallswinkel = Ausfallswinkel) statt, sondern auch diffuse Reflexion.
• Das diffus reflektierte Licht wird mit Hilfe einer Integrationskugel jedoch auch zum Detektor gelenkt, so dass keine Verluste beim gemessenen Wert durch die Streuung entstehen.

Auswertung

• Die ermittelte Reflexion der Probe wird mit der einer Referenzmessung der Vergleichssubstanz verglichen.
• Über die relative Reflexion lässt sich so eine Aussage über die Reinheit und Identität der Probe treffen.

Rrel	:	relative Reflexion
RS	:	gemessene Reflexion der Probe
RR	:	gemessene Reflexion der Referenzsubstanz

• Zur Erhöhung der Genauigkeit der Messung wird das erhaltene Reflexionsspektrum meist mathematisch durch Vektorisierung auf die Hauptkomponenten ("principal components") reduziert.
• Die so erhaltenen Spektren sind sehr gut computertechnisch auswertbar.
• Das Verfahren der Vektorisierung wird auch bei anderen Messverfahren eingesetzt und findet sich in der Literatur häufig unter dem Stichwort "principle components analysis" bzw."PCA".

Vorteile

• Sehr schnelles Verfahren, da die Probe kaum vorbereitet werden muss und auch die eigentliche Messung sehr wenig Zeit beansprucht. (Fast zehnmal schneller als IR-Spektrometrie oder nasschemische Methoden.)
• Sehr kostengünstiges Verfahren, da nur sehr geringe variable Kosten

Nachteile

• Relativ hoher Kalibrationsaufwand und zu Beginn relativ hohe Fixkosten gegenüber nasschemischen Methoden.

• Siehe auch:
  • IR-Spektrometrie