上期(理论篇)我们从理论层面探讨了温度对近红外光谱的影响,本期我们将从实验层面研究温度变化对近红外光谱测量结果的影响。
温度变化对近红外光谱测量结果的影响
实验
实验目的
通过多种液体应用,研究近红外光谱在不同温度(26℃~38℃)下测量结果的变化:
◆ | 在每个温度下对每个样品重复测量三次,确定近红外光谱测量结果的重复性误差。 |
实验样品&测量参数
仪器配置
◆ | OMNIS 奥秘一代近红外光谱仪(液体) |
◆ | OMNIS 一次性样品瓶适配器,8mm 直径 |
◆ | 一次性样品瓶,8mm 直径,透射 |
◆ | OMNIS 奥秘一代软件 |
实验步骤
使用 OMNIS 奥秘一代近红外光谱仪的内置温控功能进行温度控制:
① | 先将样品冷却至 25℃,并在此温度下保持 300 秒; |
② | 然后将样品加热至目标温度(如,26℃),并开始测量; |
③ | 将上述过程再重复两次,每个目标温度总计测量三次。 |
丙二醇甲醚的水分测量示例
实验结果
01
相同温度下测量结果的比较
多元醇的羟值测量示例
A. 相同温度(26℃)下所测量三个光谱的叠加
◆ | 从上图可以看出:三次重复测量的光谱具有良好的重合度。 |
◆ | 因此,从定性分析的角度来看:在相同温度下进行的测量具有较高的重复性。 |
B. 相同温度(26℃)下三次重复测量的结果
◆ | 从上表可以看出:根据三次重复测量结果计算得出的重复性误差很低:绝对误差=0.05mg KOH/g,相对误差=0.20%。 |
◆ | 因此,从定量分析的角度来看,也进一步证实了这一点:在相同温度下进行的测量具有较高的重复性。 |
02
不同温度下测量结果的比较-Ⅰ
多元醇的羟值测量示例
A. 不同温度(26℃ & 38℃)下所测量光谱的叠加
◆ | 从上图可以直观地看出:不同温度下测量得到的近红外光谱形状明显不同。 |
◆ | 1900nm 左右波长区域的光谱形状发生变化,这一点与羟基官能团有关。 |
B. 不同温度(26℃~38℃)下测量结果的散点图
◆ | 上述光谱形状的变化会直接影响近红外光谱的测量结果。 |
◆ | 从上图可以看出:随着样品温度的升高,测量结果呈明显下降趋势。 |
03
不同温度下测量结果的比较-Ⅱ
多应用示例
对其它样品的测量结果也同样证实了温度对近红外光谱测量结果的影响。
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◆ | 对上述多个应用进行比较后发现:测量结果随温度变化呈线性变化。 |
◆ | 各个参数的测量温度每变化 1℃,测量结果的绝对值就会发生变化,这一点同时也反映了光谱形状随样品温度变化而发生的一致变化。 |
04
不同温度下测量结果的比较-Ⅲ
不同浓度示例
对于浓度不同的同类型样品,样品温度每变化 1℃ 所造成的测量结果的绝对误差和相对误差如下所示:
◆ | 从上表可以看出:对于浓度较低的样品,每 1℃ 温度变化所造成的绝对误差会引起更大的相对误差(即,温度变化对于低浓度样品的结果影响尤为显著)。 |
实验结论
综上所述,如果忽视样品的温度控制,将会影响近红外光谱测量结果的准确性和重复性。 |
本期我们从实验的角度研究了温度变化对近红外光谱测量结果的影响,那应该如何避免温度变化对测量结果造成影响?敬请关注本系列文章的收官之篇——结论篇,看如何帮您应对温度挑战。
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