遠中近紅外光譜的區分和應用
遠中近紅外光譜的區分主要基于波長范圍，這三個區域在電磁光譜中占據連續但不同的波長段。它們的具體區分依據如下：
近紅外光譜（NIR）：波長范圍大約在750nm到2500nm（或2.5μm）之間。這個區域緊接可見光波段，用于分析分子中氫與其他原子（如碳、氮和氧）間的振動過渡。近紅外光譜技術常用于農業、食品工業、醫藥品分析等領域，因為它可以快速、無損地提供有關樣品化學組成的信息。
中紅外光譜（MIR）：波長范圍從約2500nm（2.5μm）到25000nm（25μm）或更寬。中紅外區域更適用于檢測分子的基本振動模式和它們的特定化學鍵，如O-H、C-H、N-H等。因此，中紅外光譜在化學、石油化工、環境監測和制藥研究中有廣泛的應用。
遠紅外光譜（FIR）：波長范圍通常被定義為從25000nm（25μm）到1000000nm（1000μm）或更遠。遠紅外區域主要用于研究分子中較低能量的振動模式和轉動模式，以及固體材料的晶格振動。遠紅外光譜在物質的晶體結構分析、低頻振動和轉動模式研究中尤為重要。
每個區域因其波長范圍的不同，使得它們在分子振動和轉動分析中具有獨特的應用。通過分析樣品在這些不同波長下的吸收特性，可以得到有關其分子結構和化學組成的豐富信息。
近紅外光譜的應用
生物醫學：近紅外光譜在生物醫學領域具有廣泛的應用，如血氧飽和度監測、腦部成像等。通過測量血液和組織對近紅外光的吸收和散射，可以評估組織的血氧含量和血流動力學狀態。
農業：近紅外光譜技術也被廣泛應用于農業領域，如測量植物葉片的葉綠素含量、評估光合作用狀況以及預測作物產量等。通過測量植物對近紅外光的反射和吸收，可以了解植物的生長狀況和營養狀況。
食品分析：近紅外光譜技術在食品分析領域也具有廣泛的應用，如分析食品成分、檢測食品質量和**性等。通過測量食品對近紅外光的吸收和散射，可以了解食品中的營養成分、添加劑以及污染物等。
工業：近紅外光譜技術在工業領域也被用于質量控制、原材料分析等方面。通過測量材料對近紅外光的吸收和散射，可以了解材料的成分、結構和性能等。
中紅外光譜的應用
化學研究：中紅外光譜可以用于分析各種化合物，如羥基、胺基、吡啶、醛基、酮基等有機官能團的振動情況，并在制藥、醫療和能源等領域中發揮重要作用。
面分析：中紅外光譜可以用于表面分析，例如檢測薄膜、溶液和涂層的化學組成及結構，以及研究催化劑表面的反應。
無機材料分析：中紅外光譜可以用于分析各種無機材料，如石墨烯、氧化物和硅酸鹽等。
環境監測：中紅外光譜技術還被用于環境監測領域，如測量大氣中的污染物濃度、監測水質等。通過測量污染物對中紅外光的吸收和散射，可以了解污染物的種類和濃度等信息。
遠紅外光譜的應用
熱成像：遠紅外光譜在熱成像領域具有廣泛的應用，如測量地表溫度分布、監測地表的熱態變化等。通過測量地表對遠紅外光的輻射，可以了解地表的溫度分布和熱量傳遞情況。
動植物研究：遠紅外光譜技術也被用于動植物研究領域，如動物行為研究、植物健康評估等。通過測量動植物對遠紅外光的輻射和吸收，可以了解它們的體溫分布、生長狀況以及健康狀況等信息。
紅外加熱：遠紅外光譜技術還被用于紅外加熱和干燥處理領域。由于遠紅外光具有熱效應，因此可以通過輻射遠紅外光來加熱和干燥物體。這種方法具有加熱均勻、效率高、節能環保等優點。
礦物學研究：遠紅外光譜可以用于分析礦物的組分和結構，以及區分不同類型的礦物。
軟物質研究：遠紅外光譜可以用于研究軟物質，如生物大分子（如蛋白質、纖維素等）和聚合物（如聚乙烯、聚丙烯等）的分子結構和動力學特性。
光源選擇
在現實中，針對遠、中、近紅外光譜分析的光源選擇確實有特定的講究，不同光源的特性使它們在不同的紅外區域表現各異。這些光源并不總是可以互換使用，主要由于它們的發光效率、波長范圍和穩定性在不同的紅外區域內有所差異。以下是一些基本的指導原則：
近紅外區域（NIR）：通常使用鹵素燈、鎢燈或LED作為光源。這些光源能夠覆蓋近紅外區域的波長范圍，提供足夠的光強和較寬的波長覆蓋，適合于大多數近紅外光譜分析。
中紅外區域（MIR）：通常采用格洛巴爾燈（一種特制的白熾燈）或量子級聯激光（QCL）作為光源。格洛巴爾燈提供連續的中紅外光譜，適合寬波長范圍的探測；而量子級聯激光則可用于更**的波長選擇和高靈敏度測量。
遠紅外區域（FIR）：通常使用特殊的黑體輻射源，如硅碳棒（SiC）加熱器，或者特殊的遠紅外激光和太赫茲光源。這些光源能夠提供遠紅外區域所需的特定波長光譜。
雖然某些光源可能在不同紅外區域有一定的重疊使用，但為了獲得*佳的光譜分析性能，通常會根據被分析的紅外區域選擇*合適的光源。選擇光源時要考慮的因素包括所需的波長范圍、光源的穩定性、發射光譜的連續性以及與光譜儀器的兼容性。因此，在具體應用中，通常不建議混用不同紅外區域的光源，以確保獲取高質量的光譜數據。
常見物質
我們知道了影響中遠近紅外的檢測主要是靠物質劃分的，那么我列舉一些常見的紅外檢測的組分。各種物質和分子的特定振動和轉動模式會產生特征吸收，這使得紅外光譜成為了分析化學和物質鑒定的重要工具。下面列出的是各個紅外區域常見的物質和分子類型，以及它們的一些特征吸收。
近紅外區域（NIR，0.75-2.5μm）
近紅外區域主要探測分子振動的泛音和組合振動模式。常見的有：
水（H?O）：在近紅外區有強烈的吸收，特別是與O-H鍵振動相關的吸收。
碳氫化合物（C-H）：例如烷烴、脂肪和油類物質，它們的C-H鍵在近紅外區域有特征吸收。
醇、酚和氨基酸：它們含有O-H和N-H鍵，這些鍵在近紅外區域也有吸收。
中紅外區域（MIR，2.5-25μm）
中紅外區域能夠提供更多關于分子結構的信息，因為在這個區域，分子內部振動和轉動模式的基頻吸收較為豐富。常見的有：
CO?（二氧化碳）：有強烈的特征吸收峰，常用于環境監測。
N-H，O-H，C=O（氨基、羥基、酮和酸）：這些官能團在中紅外區域有明顯的吸收峰，用于有機化合物和生物分子的分析。
指紋區：1400-600cm?1的范圍被稱為指紋區，幾乎所有的有機化合物在這個區域都有獨特的吸收特征，可用于物質鑒定。以承天示優DX4000，4055為例，那么所能測得的中紅外光譜范圍則在900-4200，這是一個比較正常的所能檢測的紅外光譜區間。
遠紅外區域（FIR，25-1000μm）
遠紅外區域主要涉及分子的低頻振動和固體材料的晶格振動。常見的有：
無機鹽和礦物：例如硫酸鹽、磷酸鹽和碳酸鹽，它們在遠紅外區域有特征晶格振動模式。
高分子和聚合物：遠紅外光譜可以揭示聚合物鏈間的相互作用和晶格結構信息。
固體材料的晶格振動：許多固體材料，如陶瓷和半導體，它們的晶格振動在遠紅外區域有明顯的吸收。
不同紅外區域的這種區別使得紅外光譜能夠廣泛應用于化學分析、材料科學、環境監測、醫藥研究等多個領域。
