āļŠāđ€āļ›āļāđ‚āļ—āļĢāļŠāđ‚āļāļ›āļĩāļ­āļīāļ™āļŸāļĢāļēāđ€āļĢāļ”āļŠāđ€āļ›āļāđ‚āļ—āļĢāļŠāđ‚āļāļ›āļĩāļ­āļīāļ™āļŸāļĢāļēāđ€āļĢāļ”
āļĒāđˆāļēāļ™āđƒāļāļĨāđ‰āļĒāđˆāļēāļ™āđƒāļāļĨāđ‰
NearInfrared SpectroscopyNearInfrared Spectroscopy
(NIRS)(NIRS)
IntroductionIntroduction
Why near infrared spectroscopy?Why near infrared spectroscopy?
Why near infrared spectroscopy?Why near infrared spectroscopy?
āļ”āļāļĨāļ·āļ™āđāļŠāļ‡āļ—āļĩāđˆāļ„āļ§āļēāļĄāļĒāļēāļ§āļ„āļĨāļ·āđˆāļ™āļ•āđˆāļēāļ‡āđ†
āļ„āđˆāļēāđ„āļ‚āļĄāļąāļ™
aw
%Brix
āļ„āđˆāļēāđ‚āļ›āļĢāļ•āļĩāļ™
āļŊāļĨāļŊ
Chemometrics
Application
Prediction
Classification
āļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™ ïĄāļ„āļ§āļēāļĄāđ€āļ‚āđ‰āļĄāļ‚āđ‰āļ™
āļāļēāļĢāļ›āļĢāļ°āļĒāļļāļāļ•āđŒāđƒāļŠāđ‰āļ‡āļēāļ™āļāļēāļĢāļ›āļĢāļ°āļĒāļļāļāļ•āđŒāđƒāļŠāđ‰āļ‡āļēāļ™
NIRS āļ™āļģāļēāđ„āļ›āđƒāļŠāđ‰āļ§āļīāđ€āļ„āļĢāļēāļ°āļŦāđŒāđ€āļžāļ·āđˆāļ­
āļ—āļģāļēāļ™āļēāļĒāļ­āļ°āđ„āļĢāđ„āļ”āđ‰āļšāđ‰āļēāļ‡?
Sky is a limit.Sky is a limit.
āļŠāļīāđˆāļ‡āļ—āļĩāđˆāļ„āļ§āļĢāļĢāļđāđ‰āđ€āļāļĩāđˆāļĒāļ§āļāļąāļšāļŠāļīāđˆāļ‡āļ—āļĩāđˆāļ„āļ§āļĢāļĢāļđāđ‰āđ€āļāļĩāđˆāļĒāļ§āļāļąāļš NIRSNIRS
â€Ē āļ—āļĪāļĐāļŽāļĩāļ—āļĩāđˆāđ€āļāļĩāđˆāļĒāļ§āļ‚āđ‰āļ­āļ‡ āđ€āļŠāđˆāļ™ āļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āđāļŠāļ‡
āļ›āļāļīāļāļīāļĢāļīāļĒāļēāļ‚āļ­āļ‡āđāļŠāļ‡āļāļąāļšāļ•āļąāļ§āļ­āļĒāđˆāļēāļ‡
â€Ē āđ€āļ„āļĢāļ·āđˆāļ­āļ‡āļĄāļ·āļ­ āđ€āļŠāđˆāļ™ āļŠāļ™āļīāļ” āđ‚āļŦāļĄāļ”āļāļēāļĢāļ§āļąāļ” āļāļēāļĢ
āđ€āļĨāļ·āļ­āļāļ­āļļāļ›āļāļĢāļ“āđŒāđƒāļŠāđˆāļ•āļąāļ§āļ­āļĒāđˆāļēāļ‡
â€Ē āļ›āļąāļˆāļˆāļąāļĒāļ—āļĩāđˆāļĄāļĩāļœāļĨāļ•āđˆāļ­āļāļēāļĢāļ§āļąāļ”āļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āđāļŠāļ‡
â€Ē Chemometrics āļĻāļēāļŠāļ•āļĢāđŒāļĢāļ°āļŦāļ§āđˆāļēāļ‡
āļ„āļ“āļīāļ•āļĻāļēāļŠāļ•āļĢāđŒ āđ€āļ„āļĄāļĩ āđāļĨāļ°āļŠāļ–āļīāļ•āļī
â€Ē āļāļēāļĢāļŠāļĢāđ‰āļēāļ‡āļŠāļĄāļāļēāļĢāđāļ„āļĨāļīāđ€āļšāļĢāļŠāļąāđˆāļ™ āđ€āļŠāđˆāļ™ outlier
detection, āđ€āļ•āļĢāļĩāļĒāļĄāļ•āļąāļ§āļ­āļĒāđˆāļēāļ‡
āļŠāđ€āļ›āļāđ‚āļ—āļĢāļŠāđ‚āļāļ›āļĩāļŠāđ€āļ›āļāđ‚āļ—āļĢāļŠāđ‚āļāļ›āļĩ (Near InfraRed
Spectroscopy)
â€Ē āļāļēāļĢāļĻāļķāļāļĐāļēāđ€āļāļĩāđˆāļĒāļ§āļāļąāļšāļāļēāļĢāļ§āļąāļ”āđāļĨāļ°
āļ§āļīāđ€āļ„āļĢāļēāļ°āļŦāđŒāļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āļĢāļąāļ‡āļŠāļĩāđāļĄāđˆāđ€āļŦāļĨāđ‡āļ
āđ„āļŸāļŸāđ‰āļēāļ‚āļ­āļ‡āļŠāļŠāļēāļĢ
â€Ē āļ§āļīāļ˜āļĩāļāļēāļĢāļ§āļąāļ”āđāļšāļš NIRS āļĄāļĩāļžāļ·āđ‰āļ™āļāļēāļ™āļˆāļēāļ
āļāļēāļĢāļ—āļĩāđˆāļāļĨāļļāđˆāļĄāļŸāļąāļ‡āļāđŒāļŠāļąāļ™ (functional groups)
C-H, O-H āđāļĨāļ° N-H āļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āđāļŠāļ‡
āļ­āļīāļ™āļŸāļĢāļēāđ€āļĢāļ”āļĒāđˆāļēāļ™āđƒāļāļĨāđ‰
â€Ē āļŠāđˆāļ§āļ‡āļžāļĨāļąāļ‡āļ‡āļēāļ™āđāļŠāļ‡āļ­āļīāļ™āļŸāļĢāļēāđ€āļĢāļ”āļĒāđˆāļēāļ™āđƒāļāļĨāđ‰
āđ€āļ›āđ‡āļ™āļĒāđˆāļēāļ™āđāļŠāļ‡āļ—āļĩāđˆāļĄāļ­āļ‡āđ„āļĄāđˆāđ€āļŦāđ‡āļ™āļ”āđ‰āļ§āļĒāļ•āļē
āđ€āļ›āļĨāđˆāļē āđ„āļ”āđ‰āļ–āļđāļāļ„āđ‰āļ™āļžāļšāļāđˆāļ­āļ™āđāļŠāļ‡āļ—āļĩāđˆāļĄāļ­āļ‡āđ„āļĄāđˆ
āđ€āļŦāđ‡āļ™āđƒāļ™āļĒāđˆāļēāļ™āļ­āļ·āđˆāļ™āđ† (Blanco et al., 1998)
āđ‚āļ”āļĒāļ™āļąāļāļ§āļīāļ—āļĒāļēāļĻāļēāļŠāļ•āļĢāđŒāđāļĨāļ°āļ”āļēāļĢāļēāļĻāļēāļŠāļ•āļĢāđŒ
āļŠāļēāļ§āđ€āļĒāļ­āļĢāļĄāļąāļ™āļ—āļĩāđˆāđ€āļāļīāļ”āđƒāļ™āļ›āļĢāļ°āđ€āļ—āļĻāļ­āļąāļ‡āļāļĪāļĐ
āļŠāļ·āđˆāļ­ FrederickWilliam Herschel
http://www.glatt.com/e/11_presse/times23site/tms23_fundamentals_print.htm
Herschel āļĻāļķāļāļĐāļēāđ€āļāļĩāđˆāļĒāļ§āļāļąāļš
āļ„āļ§āļēāļĄāļŠāļąāļĄāļžāļąāļ™āļ˜āđŒāļĢāļ°āļŦāļ§āđˆāļēāļ‡āļŠāļĩāļ‚āļ­āļ‡
āđāļŠāļ‡āļāļąāļšāļ­āļļāļ“āļŦāļ āļđāļĄāļī
āđ‚āļ”āļĒāđƒāļŠāđ‰āļ›āļĢāļīāļ‹āļķāļĄāļ—āļģāļēāļˆāļēāļāđāļāđ‰āļ§
(āļ‹āļķāđˆāļ‡āļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āđāļŠāļ‡āļĒāđˆāļēāļ™
āļ­āļīāļ™āļŸāļĢāļēāđ€āļĢāļ” mid-range IR)
â€Ē āđāļŠāļ‡āđƒāļ™āļĒāđˆāļēāļ™āđƒāļāļĨāđ‰āļ­āļīāļ™āļŸāļĢāļēāđ€āļĢāļ” (Near
Infrared, NIR) āđ€āļ›āđ‡āļ™āļŠāđ€āļ›āļāļ•āļĢāļąāļĄāļ„āļĨāļ·āđˆāļ™āđāļĄāđˆ
āđ€āļŦāļĨāđ‡āļāđ„āļŸāđ‰āļēāļ‹āļķāđˆāļ‡āļ•āļĢāļ‡āļāļąāļšāļ„āļ§āļēāļĄāļĒāļēāļ§āļ„āļĨāļ·āđˆāļ™āđƒāļ™
āļŠāđˆāļ§āļ‡āļ•āļąāđ‰āļ‡āđāļ•āđˆāļ›āļĢāļ°āļĄāļēāļ“ 780 āļˆāļ™āļ–āļķāļ‡ 2500
āļ™āļēāđ‚āļ™āđ€āļĄāļ•āļĢ
http://www.glatt.com/e/11_presse/times23site/tms23_fundamentals_print.htm
āđƒāļ™āļĒāļļāļ„āđāļĢāļāđāļŠāļ‡āļ­āļīāļ™āļŸāļĢāļēāđ€āļĢāļ”āļĒāđˆāļēāļ™āđƒāļāļĨāđ‰āđ„āļĄāđˆāđ„āļ”āđ‰āļĢāļąāļš
āļāļēāļĢāļĒāļ­āļĄāļĢāļąāļšāđāļĄāđ‰āļ§āđˆāļē
āļˆāļ°āļ–āļđāļāļ„āđ‰āļ™āļžāļšāļāđˆāļ­āļ™
â€Ē āđƒāļ™āļŠāļĄāļąāļĒāļ™āļąāđ‰āļ™āđ„āļĄāđˆāļŠāļēāļĄāļēāļĢāļ–āļ„āđ‰āļ™āļžāļšāļ‚āđ‰āļ­āļĄāļđāļĨāļ—āļĩāđˆāđ€āļ›āđ‡āļ™
āļ›āļĢāļ°āđ‚āļĒāļŠāļ™āđŒāđāļĨāļ°āļ™āđˆāļēāļŠāļ™āđƒāļˆ
â€Ē āļĄāļĩāļĨāļąāļāļĐāļ“āļ°āđ€āļ›āđ‡āļ™āļŠāđ€āļ›āļāļ•āļĢāļąāļĄāļ—āļĩāđˆāļĄāļĩāļˆāļļāļ”āļĒāļ­āļ”āļ—āļĩāđˆāļ›āđ‰āļēāļ™
āļāļ§āđ‰āļēāļ‡ (broad band)
â€Ē āļ­āļąāļ™āđ€āļāļīāļ”āļˆāļēāļāļœāļĨāļĢāļ§āļĄāļ‚āļ­āļ‡āđāļ–āļšāļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™
āđāļŠāļ‡ (sorption bands)
â€Ē āđ€āļ›āđ‡āļ™āļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āđāļŠāļ‡āļ—āļĩāđˆāļ­āđˆāļ­āļ™āļāļ§āđˆāļēāļĒāđˆāļēāļ™
āļ­āļīāļ™āļŸāļĢāļēāđ€āļĢāļ”
IR and NIRIR and NIR
â€Ē IRspectroscopy āđ€āļ›āđ‡āļ™āđ€āļ„āļĢāļ·āđˆāļ­āļ‡āļĄāļ·āļ­āļŠāļģāļēāļ„āļąāļāļ‚āļ­āļ‡
āļ™āļąāļāđ€āļ„āļĄāļĩāļ­āļīāļ™āļ—āļĢāļĩāļĒāđŒāļ—āļĩāđˆāļ•āđ‰āļ­āļ‡āļāļēāļĢāļĢāļ°āļšāļļ functional
group āđƒāļ™ unknown samples
â€Ē āļŠāđˆāļ§āļ‡āļ„āļĨāļ·āđˆāļ™āļ—āļĩāđˆāđ€āļ›āđ‡āļ™āļ›āļĢāļ°āđ‚āļĒāļŠāļ™āđŒāļ‚āļ­āļ‡ mid-IR
spectra āļ„āļ·āļ­ āļŠāđˆāļ§āļ‡āļ„āļ§āļēāļĄāļĒāļēāļ§āļ„āļĨāļ·āđˆāļ™āļ•āļąāđ‰āļ‡āđāļ•āđˆ 8500
āļ–āļķāļ‡ 12500 nmāļ‹āļķāđˆāļ‡āļĨāļąāļāļĐāļ“āļ°āļŠāđ€āļ›āļāļ•āļĢāļąāļĄāļˆāļ°āđ€āļ›āđ‡āļ™
āļŠāļĄāļšāļąāļ•āļīāđ€āļ‰āļžāļēāļ°āļ•āļąāļ§āļ‚āļ­āļ‡āđāļ•āđˆāļĨāļ°āđ‚āļĄāđ€āļĨāļāļļāļĨ āļ—āļĩāđˆāđ€āļĢāļĩāļĒāļ
āļ§āđˆāļē finger-print region āđ€āļ™āļ·āđˆāļ­āļ‡āļˆāļēāļāļŠāļēāļĄāļēāļĢāļ–
āļ™āļģāļēāđ„āļ›āđƒāļŠāđ‰āļĒāļ·āļ™āļĒāļąāļ™āđƒāļ™āļāļēāļĢāļĢāļ°āļšāļļāļŠāļ™āļīāļ”āļ‚āļ­āļ‡āļŠāļēāļĢ
āļšāļĢāļīāļŠāļļāļ—āļ˜āļīāđŒāđ„āļ”āđ‰
ww.wcaslab.com
Infrared spectrum
IR and NIRIR and NIR
â€Ē āđƒāļ™āļ›āļĩ 1905 WilliamW. Coblentz āļŠāļēāļĄāļēāļĢāļ–
āļŦāļēāļ„āļ§āļēāļĄāļŠāļąāļĄāļžāļąāļ™āļ˜āđŒāļĢāļ°āļŦāļ§āđˆāļēāļ‡āļāļĨāļļāđˆāļĄāļ­āļ°āļ•āļ­āļĄ
āļ āļēāļĒāđƒāļ™āđ‚āļĄāđ€āļĨāļāļļāļĨāļāļąāļšāļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āđāļŠāļ‡āđƒāļ™āļĒāđˆāļēāļ™
mid-IR(2500 to 50000 nm)
â€Ē āļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āđāļŠāļ‡āđ€āļŦāļĨāđˆāļēāļ™āļĩāđ‰āđ€āļ›āđ‡āļ™āļœāļĨāļĄāļēāļˆāļēāļ
interactions āļāļąāļšāļāļēāļĢāļŠāļąāđˆāļ™āļŦāļĨāļąāļāļ‚āļ­āļ‡āļžāļąāļ™āļ˜āļ°āđ€āļ„āļĄāļĩ
āļ‚āļ­āļ‡āļ­āļ°āļ•āļ­āļĄāđƒāļ™āđ‚āļĄāđ€āļĨāļāļļāļĨ
IR and NIRIR and NIR
āļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āđƒāļ™āļĒāđˆāļēāļ™āļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āđƒāļ™āļĒāđˆāļēāļ™ NIRNIR
â€Ē āļ–āđ‰āļēāļžāļąāļ™āļ˜āļ°āđ€āļ„āļĄāļĩāļĄāļĩāļžāļĪāļ•āļīāļāļĢāļĢāļĄāđ€āļŦāļĄāļ·āļ­āļ™āļŠāļ›āļĢāļīāļ‡
āļ­āđˆāļ­āļ™āļ—āļļāļāļ›āļĢāļ°āļāļēāļĢ āļ„āļ§āļ­āļ™āļ•āļąāļĄ-
āđ€āļĄāļ„āļēāļ™āļīāļāļŠāđŒāļˆāļ°āļˆāļģāļēāļāļąāļ”āļāļēāļĢāļŠāļąāđˆāļ™āļ­āļĒāļđāđˆāļĢāļ°āļŦāļ§āđˆāļēāļ‡āđāļ„āđˆ
āļŠāļ­āļ‡āļŠāļ–āļēāļ™āļ° āđāļĨāļ°āļ™āļąāđˆāļ™āļˆāļ°āļ—āļģāļēāđƒāļŦāđ‰āđ€āļāļīāļ”āļāļēāļĢāļ”āļđāļ”
āļāļĨāļ·āļ™āđƒāļ™āļĒāđˆāļēāļ™ NIRāļ™āđ‰āļ­āļĒāļĄāļēāļ āđ€āļžāļĢāļēāļ°āļ—āļąāđ‰āļ‡
āļŠāļ­āļ‡āļŠāļ–āļēāļ™āļ°āļ™āļąāđ‰āļ™āđ€āļāļīāļ”āđƒāļ™āļĒāđˆāļēāļ™ IRāļŦāļĄāļ”
â€Ē āļ­āļĒāđˆāļēāļ‡āđ„āļĢāļāđ‡āļ•āļēāļĄ āļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āđƒāļ™āļĒāđˆāļēāļ™ NIR
(780 to 2500 nm) āđ€āļāļīāļ”āļˆāļēāļāļāļēāļĢāļŠāļąāđˆāļ™āļŦāļĨāļąāļ
IR and NIRIR and NIR
â€Ē NIRregion āđāļĒāļāļˆāļēāļ IRregion āđ„āļ”āđ‰āđ‚āļ”āļĒāļ‡āđˆāļēāļĒ
āđ€āļ™āļ·āđˆāļ­āļ‡āļˆāļēāļ IRregion āļ›āļĢāļ°āļāļ­āļšāļ”āđ‰āļ§āļĒ
fundamental mode of vibration āļŠāđˆāļ§āļ™āđƒāļ™
āļĒāđˆāļēāļ™ NIRāļˆāļ°āļ›āļĢāļ°āļāļ­āļšāļ”āđ‰āļ§āļĒ overtones āđāļĨāļ°
combination modes āļ—āļĩāđˆāđ€āļāļīāļ”āļˆāļēāļ electronic
transitions āļ‹āļķāđˆāļ‡āđ€āļ›āđ‡āļ™āļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āđāļŠāļ‡āļ—āļĩāđˆāļ•āļģāđˆāļē
â€Ē Bands āļ—āļĩāđˆāļĄāļēāļˆāļēāļ overtones āđāļĨāļ°
combination modes āđ€āļ›āđ‡āļ™ forbidden
transitions
IR and NIRIR and NIR
â€Ē Overtones āđ€āļ›āļĢāļĩāļĒāļšāđ€āļŦāļĄāļ·āļ­āļ™āđ€āļ›āđ‡āļ™
harmonics (āļŦāļĢāļ·āļ­āļ–āđ‰āļēāđƒāļ™āļāļĢāļ“āļĩāđ€āļŠāļĩāļĒāļ‡āļāđ‡āļ„āļ·āļ­
āđ€āļŠāļĩāļĒāļ‡āļ„āļđāđˆāđāļ›āļ”).
â€Ē āļ”āļąāļ‡āļ™āļąāđ‰āļ™āļ—āļļāļāđ‚āļŦāļĄāļ”āļāļēāļĢāļŠāļąāđˆāļ™āļŦāļĨāļąāļāļāđ‡āļˆāļ°āļĄāļĩ
āļ­āļ™āļļāļāļĢāļĄāļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™ āđ€āļ›āđ‡āļ™āļˆāļģāļēāļ™āļ§āļ™āļœāļĨ
āļ„āļđāļ“āļ‚āļ­āļ‡āļ„āļ§āļēāļĄāļ–āļĩāđˆāļˆāļēāļāļāļēāļĢāļŠāļąāđˆāļ™āļŦāļĨāļąāļ
(āļ„āļ§āļēāļĄāļ–āļĩāđˆāđ€āļ›āđ‡āļ™āļŠāļąāļ”āļŠāđˆāļ§āļ™āļœāļāļœāļąāļ™āļāļąāļš
āļ„āļ§āļēāļĄāļĒāļēāļ§āļ„āļĨāļ·āđˆāļ™)
IR and NIRIR and NIR
â€Ē āļāļĢāļ“āļĩ Combinations āļˆāļ°āļ„āđˆāļ­āļ™āļ‚āđ‰āļēāļ‡āļ‹āļąāļš
āļ‹āđ‰āļ­āļ™āļāļ§āđˆāļē overtones
â€Ē āļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āļĒāđˆāļēāļ™ NIRāļˆāļ°āđ€āļāļīāļ”āļ—āļĩāđˆāļŠāļ–āļēāļ™āļ°
āļāļēāļĢāļāļĢāļ°āļ•āļļāđ‰āļ™āļŠāļđāļ‡āļāļ§āđˆāļēāļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āđāļšāļš
āļŦāļĨāļąāļ (āļ—āļĩāđˆāđ€āļāļīāļ”āļāļąāļš IR) āđāļĨāļ°āđƒāļŠāđ‰āļžāļĨāļąāļ‡āļ‡āļēāļ™
āļĄāļēāļāļāļ§āđˆāļē
â€Ē Combinations āđ€āļāļīāļ”āļˆāļēāļāļāļēāļĢāđƒāļŠāđ‰
āļžāļĨāļąāļ‡āļ‡āļēāļ™ NIRāļĢāđˆāļ§āļĄāļāļąāļ™āļĢāļ°āļŦāļ§āđˆāļēāļ‡āļāļēāļĢāļ”āļđāļ”
āļāļĨāļ·āļ™āļŦāļĨāļąāļāļŠāļ­āļ‡āđāļšāļšāļŦāļĢāļ·āļ­āļĄāļēāļāļāļ§āđˆāļē
IR and NIRIR and NIR
â€Ē āļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āđāļšāļš overtones āļ—āļĩāđˆāđ€āļāļīāļ”āļˆāļēāļ
āļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āļŦāļĨāļąāļāļˆāļ°āļĄāļĩāļ™āđ‰āļ­āļĒāļāļ§āđˆāļē
combinations āļĄāļēāļ
â€Ē āļ­āļĒāđˆāļēāļ‡āđ„āļĢāļāđ‡āļ•āļēāļĄ āļœāļĨāļˆāļēāļāļāļēāļĢāļĢāļ§āļĄāļāļēāļĢāļ”āļđāļ”
āļāļĨāļ·āļ™āļ—āļąāđ‰āļ‡āđāļšāļš overtones āđāļĨāļ°
combinations āļ—āļģāļēāđƒāļŦāđ‰āđ„āļ”āđ‰ NIRspectra āļ—āļĩāđˆ
āļ›āļĢāļ°āļāļ­āļšāļ”āđ‰āļ§āļĒāļžāļĩāļ„āļ›āđ‰āļēāļ™āđ† āđ„āļĄāđˆāļāļĩāđˆāļžāļĩāļ„ āļ—āļĩāđˆāļ”āļđāđāļĨāđ‰āļ§
āđ„āļĄāđˆāļ™āđˆāļēāļŠāļ™āđƒāļˆ
emwiki.ucdavis.edu 
ww.mymcat.com 
Infrared spectrum
Near infrared spectrum
Applicability of near-infrared reflectance spectroscopy (NIRS) for determination of crude protein
content in cowpea (Vigna unguiculata) leaves (pages 45–53) 2012 Erick K. Towett, Merle Alex, Keith D.
Shepherd, Severin Polreich, Ermias Aynekulu and Brigitte L. Maass
IR and NIRIR and NIR
â€Ē āļ§āļīāļ˜āļĩāļāļēāļĢāļ§āļąāļ”āđāļšāļš NIRS āļĄāļĩāļžāļ·āđ‰āļ™āļāļēāļ™āļˆāļēāļāļāļēāļĢāļ—āļĩāđˆ
āļāļĨāļļāđˆāļĄāļŸāļąāļ‡āļāđŒāļŠāļąāļ™ (functional groups) C-H, O-H
āđāļĨāļ° N-Hāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āđāļŠāļ‡āļ­āļīāļ™āļŸāļĢāļēāđ€āļĢāļ”āļĒāđˆāļēāļ™āđƒāļāļĨāđ‰
â€Ē Bands āļ—āļĩāđˆāđ€āļāļīāļ”āļˆāļēāļ overtones āđāļĨāļ°
combination modes āđƒāļ™āļĒāđˆāļēāļ™ NIRāļĄāļąāļāļˆāļ°
āđ€āļŦāļĨāļ·āđˆāļ­āļĄāļ‹āđ‰āļ­āļ™āļāļąāļ™ āļ—āļģāļēāđƒāļŦāđ‰āļāļēāļĢāļāļģāļēāļŦāļ™āļ” bands
āļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āđāļŠāļ‡ (band assignment) āļ—āļĩāđˆ
āļŠāļąāļĄāļžāļąāļ™āļ˜āđŒāļāļąāļšāļ­āļ‡āļ„āđŒāļ›āļĢāļ°āļāļ­āļšāđƒāļ™āļ•āļąāļ§āļ­āļĒāđˆāļēāļ‡āđ€āļ›āđ‡āļ™
āđ€āļĢāļ·āđˆāļ­āļ‡āļ—āļĩāđˆāļĒāļļāđˆāļ‡āļĒāļēāļ
â€Ē Bands āļ—āļĩāđˆāļĄāļēāļˆāļēāļ overtones āđāļĨāļ°
IR and NIRIR and NIR
â€Ē āđ€āļĄāļ·āđˆāļ­āđ€āļ›āļĢāļĩāļĒāļšāđ€āļ—āļĩāļĒāļš IRāļāļąāļš NIRāđāļĨāđ‰āļ§āļāļēāļĢāļ”āļđāļ”
āļāļĨāļ·āļ™āđāļŠāļ‡āđƒāļ™āļĒāđˆāļēāļ™ NIRāļˆāļ°āļ„āđˆāļ­āļ™āļ‚āđ‰āļēāļ‡āļ•āļģāđˆāļē
āļ­āļĒāđˆāļēāļ‡āđ„āļĢāļāđ‡āļ•āļēāļĄāļŠāļīāđˆāļ‡āļ™āļĩāđ‰āļ–āļ·āļ­āđ€āļ›āđ‡āļ™āļ‚āđ‰āļ­āļ”āļĩ āđ€āļžāļĢāļēāļ°āļ™āļąāđˆāļ™
āļŦāļĄāļēāļĒāļ–āļķāļ‡āđāļŠāļ‡ NIRāļŠāļēāļĄāļēāļĢāļ–āļŠāđˆāļ­āļ‡āļœāđˆāļēāļ™āđ€āļ‚āđ‰āļēāđ„āļ›
āđƒāļ™āļ•āļąāļ§āļ­āļĒāđˆāļēāļ‡āđ„āļ”āđ‰āļĄāļēāļāļāļ§āđˆāļēāđāļŠāļ‡ IR
â€Ē āļ”āļąāļ‡āļ™āļąāđ‰āļ™āđƒāļ™ NIRregion āļˆāļ°āļŠāļēāļĄāļēāļĢāļ–āđ€āļĨāļ·āļ­āļāđ€āļ‹āļĨ
āđƒāļŠāđˆāļ•āļąāļ§āļ­āļĒāđˆāļēāļ‡āļ—āļĩāđˆāļŦāļ™āļēāļ•āļąāđ‰āļ‡āđāļ•āđˆ 1 cmāđ„āļ”āđ‰āļˆāļ™āļ–āļķāļ‡ 10
cmāđƒāļ™āļ‚āļ“āļ°āļ—āļĩāđˆāđƒāļ™āļĒāđˆāļēāļ™ IRregion āđ€āļ‹āļĨāđƒāļŠāđˆ
āļ•āļąāļ§āļ­āļĒāđˆāļēāļ‡āļˆāļ°āļ•āđ‰āļ­āļ‡āļĄāļĩ light path length āļ—āļĩāđˆāļŠāļąāđ‰āļ™
āļĄāļēāļāđ† āđ€āļ™āļ·āđˆāļ­āļ‡āļˆāļēāļāļĄāļĩāļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āđāļŠāļ‡ IRāļŠāļđāļ‡
Figure 2 āļ„āļ·āļ­ NIRspectrumāļ‚āļ­āļ‡ chloroform,
CHCl3, āļĄāļĩāđ‚āļĄāđ€āļĨāļāļļāļĨāļ›āļĢāļ°āļāļ­āļšāļ”āđ‰āļ§āļĒāļ­āļ°āļ•āļ­āļĄ
āđ„āļŪāđ‚āļ”āļĢāđ€āļˆāļ™ 1 āļ­āļ°āļ•āļ­āļĄ āđāļĨāļ°āļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āđāļŠāļ‡āļ—āļĩāđˆ
āđ€āļāļīāļ”āļ‚āļķāđ‰āļ™āļ—āļąāđ‰āļ‡āļŦāļĄāļ”āļĄāļēāļˆāļēāļāļ­āļ°āļ•āļ­āļĄāđ„āļŪāđ‚āļ”āļĢāđ€āļˆāļ™āļ™āļĩāđ‰ āļ”āļąāļ‡
āļ™āļąāđ‰āļ™ NIRspectroscopy āļˆāļ°āđ€āļāļĩāđˆāļĒāļ§āļ‚āđ‰āļ­āļ‡āļāļąāļšāļ­āļ°āļ•āļ­āļĄ
āđ„āļŪāđ‚āļ”āļĢāđ€āļˆāļ™āđ€āļ›āđ‡āļ™āļŦāļĨāļąāļ
Figure 3 āļ„āļ·āļ­ āļŠāđ€āļ›āļāļ•āļĢāļąāļĄāļ‚āļ­āļ‡āđ€āļĄāļ—āļēāļ™āļ­āļĨ,
CH3OH, āļ‹āļķāđˆāļ‡āļĄāļĩāļ­āļ°āļ•āļ­āļĄāđ„āļŪāđ‚āļ”āļĢāđ€āļˆāļ™ 4
āļ­āļ°āļ•āļ­āļĄ āļŠāđ€āļ›āļāļ•āļĢāļąāļĄāļ™āļĩāđ‰āļĄāļĩāļžāļĩāļ„āļ—āļĩāđˆāļ›āđ‰āļēāļ™āļāļ§āđ‰āļēāļ‡
āļ‹āļķāđˆāļ‡āđ€āļ›āđ‡āļ™āļŠāļĄāļšāļąāļ•āļīāļ‚āļ­āļ‡āļŠāđ€āļ›āļāļ•āļĢāļąāļĄ NIR
â€Ē Figure 4 āļ„āļ·āļ­ āļŠāđ€āļ›āļāļ•āļĢāļąāļĄāļ‚āļ­āļ‡āļ‹āļđāđ‚āļ„āļĢāļŠ,
C12H24O12, āļ‹āļķāđˆāļ‡āđāļŠāļ”āļ‡āđƒāļŦāđ‰āđ€āļŦāđ‡āļ™āļ–āļķāļ‡āļŠāđˆāļ§āļ‡āļāļēāļĢāļ”āļđāļ”
āļāļĨāļ·āļ™āđāļŠāļ‡āļ—āļĩāđˆāļ›āđ‰āļēāļ™āļāļ§āđ‰āļēāļ‡āļŦāļĨāļēāļĒāļŠāđˆāļ§āļ‡ āđāļĨāļ°āļžāļĩāļ„
āđāļ„āļšāđ† āđ€āļŠāđˆāļ™āđ€āļ”āļĩāļĒāļ§āļāļąāļ™
â€Ē āļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āđāļŠāļ‡āđ€āļ›āđ‡āļ™āļžāļĩāļ„āļ›āđ‰āļēāļ™āļāļ§āđ‰āļēāļ‡āļ™āļĩāđ‰āļĄāļĩ
āļŠāļēāđ€āļŦāļ•āļļāļĄāļēāļˆāļēāļāļžāļĩāļ„āđāļ„āļšāđ† āļŦāļĨāļēāļĒāđ† āļžāļĩāļ„
IR and NIRIR and NIR
â€Ē āđ€āļ™āļ·āđˆāļ­āļ‡āļˆāļēāļāļ„āļ§āļēāļĄāļ‹āļąāļšāļ‹āđ‰āļ­āļ™āļ‚āļ­āļ‡āļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™
āđāļŠāļ‡āđƒāļ™āļĒāđˆāļēāļ™ NIRāđ€āļĄāļ·āđˆāļ­āđ€āļ—āļĩāļĒāļšāļāļąāļšāļĒāđˆāļēāļ™ mid-IR
āļ‹āļķāđˆāļ‡āđ€āļ‚āđ‰āļēāđƒāļˆāđ„āļ”āđ‰āļ‡āđˆāļēāļĒāļāļ§āđˆāļē āļ™āļąāļāļ§āļīāļˆāļąāļĒāļŠāđˆāļ§āļ™āđƒāļŦāļāđˆāđƒāļ™
āļĒāļļāļ„āļ™āļąāđ‰āļ™āļˆāļķāļ‡āđ„āļĄāđˆāļŠāļ™āđƒāļˆāļ—āļĩāđˆāļˆāļ°āļĻāļķāļāļĐāļēāđāļĨāļ°āļ§āļīāļˆāļąāļĒāđ€āļāļĩāđˆāļĒāļ§
āļāļąāļšāļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āđāļŠāļ‡āļĒāđˆāļēāļ™ NIR
â€Ē Karl Norris: āļ‹āļķāđˆāļ‡āđ€āļ›āđ‡āļ™āļ§āļīāļĻāļ§āļāļĢāļ—āļģāļēāļ‡āļēāļ™āļ—āļĩāđˆ USDA
āđ„āļ”āđ‰āđāļŠāļ”āļ‡āđƒāļŦāđ‰āđ€āļŦāđ‡āļ™āļ§āđˆāļē āļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āđāļŠāļ‡āđƒāļ™āļĒāđˆāļēāļ™
NIRāļĄāļĩāļ›āļĢāļ°āđ‚āļĒāļŠāļ™āđŒāļ•āđˆāļ­āļāļēāļĢāļ§āļīāđ€āļ„āļĢāļēāļ°āļŦāđŒāđ€āļŠāļīāļ‡
āļ„āļļāļ“āļ āļēāļžāļŠāļģāļēāļŦāļĢāļąāļšāļ•āļąāļ§āļ­āļĒāđˆāļēāļ‡āļ—āļēāļ‡āļāļēāļĢāđ€āļāļĐāļ•āļĢ
â€Ē āđ€āļŦāļ•āļļāļœāļĨāļŦāļ™āļķāđˆāļ‡āļ—āļĩāđˆ NIRāļĄāļĩāļ›āļĢāļ°āđ‚āļĒāļŠāļ™āđŒāļāđ‡āļ„āļ·āļ­
â€Ē āđ€āļ—āļ„āļ™āļīāļ„āļŠāđ€āļ›āļāđ‚āļ—āļĢāļŠāđ‚āļāļ›āļĩāļĒāđˆāļēāļ™āđƒāļāļĨāđ‰
āļ­āļīāļ™āļŸāļĢāļēāđ€āļĢāļ”āļ–āļđāļāļ™āļģāļēāļĄāļēāđƒāļŠāđ‰āļ‡āļēāļ™āļ„āļĢāļąāđ‰āļ‡āđāļĢāļāđƒāļ™
āļ”āđ‰āļēāļ™āļāļēāļĢāđ€āļāļĐāļ•āļĢāđ‚āļ”āļĒ Karl Norris (1964)
āđ€āļžāļ·āđˆāļ­āļ§āļąāļ”āļ„āļ§āļēāļĄāļŠāļ·āđ‰āļ™āđƒāļ™āļ˜āļąāļāļžāļ·āļŠ
āļ āļēāļžāļˆāļēāļ āļœāļĻ.āļ”āļĢ.āļĢāļ“āļĪāļ—āļ˜āļīāđŒ āļĪāļ—āļ˜āļīāļĢāļ“
NorrisNorris āđāļĨāļ°āļ—āļĩāļĄāļ‡āļēāļ™āļžāļšāļ§āđˆāļēāđāļĨāļ°āļ—āļĩāļĄāļ‡āļēāļ™āļžāļšāļ§āđˆāļē
â€Ē āļ§āļīāļ˜āļĩāļĢāļ°āļšāļļāļ„āļ§āļēāļĄāļĒāļēāļ§āļ„āļĨāļ·āđˆāļ™āļ—āļĩāđˆāļŠāļ­āļ”āļ„āļĨāđ‰āļ­āļ‡āļāļąāļšāļāļēāļĢ
āļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āđāļŠāļ‡ (Band assignment method)
āđ‚āļ”āļĒāļ—āļąāđˆāļ§āđ„āļ›āđ„āļĄāđˆāđ€āļžāļĩāļĒāļ‡āļžāļ­āđƒāļ™āļāļēāļĢāļ”āļķāļ‡āļ‚āđ‰āļ­āļĄāļđāļĨāļˆāļēāļ
āļŠāđ€āļ›āļāļ•āļĢāļąāļĄāļ—āļĩāđˆāļ‹āļąāļšāļ‹āđ‰āļ­āļ™āļ‚āļ­āļ‡ NIR
â€Ē āđāļŠāļ‡āđƒāļ™āļĒāđˆāļēāļ™āđƒāļāļĨāđ‰āļ­āļīāļ™āļŸāļĢāļēāđ€āļĢāļ”āļŠāļēāļĄāļēāļĢāļ–āđ€āļ›āļīāļ”
āđ€āļœāļĒāđƒāļŦāđ‰āļ—āļĢāļēāļšāļ–āļķāļ‡āļ‚āđ‰āļ­āļĄāļđāļĨāļ•āđˆāļēāļ‡āđ† āļ—āļĩāđˆāđ€āļāļĩāđˆāļĒāļ§āļ‚āđ‰āļ­āļ‡āļāļąāļš
āļ„āļļāļ“āļ āļēāļžāļ‚āļ­āļ‡āļœāļĨāļœāļĨāļīāļ•āļ—āļēāļ‡āļāļēāļĢāđ€āļāļĐāļ•āļĢ
āļĄāļēāļāļĄāļēāļĒ
â€Ē Chemometrics āļ—āļĩāđˆāđ€āļ›āđ‡āļ™āđ€āļ—āļ„āļ™āļīāļ„āđāļĨāļ°āļ§āļīāļ˜āļĩāļāļēāļĢ
āļ›āļĢāļąāļšāđāļ•āđˆāļ‡āļ‚āđ‰āļ­āļĄāļđāļĨ (data pretreatment) āļŠāđˆāļ§āļĒ
āļ—āļģāļēāđƒāļŦāđ‰āļŠāļēāļĄāļēāļĢāļ–āļ”āļķāļ‡āļ‚āđ‰āļ­āļĄāļđāļĨāļˆāļēāļāļŠāđ€āļ›āļāļ•āļĢāļąāļĄāļ—āļĩāđˆāļĄāļĩ
Near-Infrared Spectroscopy—Its Versatility in Analytical Chemistry
Yukihiro OZAKI (2012)
â€Ē āđāļŠāļ‡āđƒāļ™āļĒāđˆāļēāļ™āđƒāļāļĨāđ‰āļ­āļīāļ™āļŸāļĢāļēāđ€āļĢāļ”āļĄāļĩāļ„āļ§āļēāļĄāđ€āļŦāļĄāļēāļ°
āļŠāļĄāđƒāļ™āļāļēāļĢāļ™āļģāļēāļĄāļēāđƒāļŠāđ‰āļāļąāļšāļ§āļąāļŠāļ”āļļāļ—āļēāļ‡āļāļēāļĢāđ€āļāļĐāļ•āļĢ
āļ—āļĩāđˆāļĄāļĩāļ„āļ§āļēāļĄāļŠāļ·āđ‰āļ™āļŠāļđāļ‡āđ€āļĄāļ·āđˆāļ­āđ€āļ—āļĩāļĒāļšāļāļąāļšāđāļŠāļ‡āļĒāđˆāļēāļ™
āļ­āļīāļ™āļŸāļĢāļēāđ€āļĢāļ”
â€Ē āđāļŠāļ‡āļ­āļīāļ™āļŸāļĢāļēāđ€āļĢāļ”āļˆāļ°āļ–āļđāļāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āļ­āļĒāđˆāļēāļ‡āļĄāļēāļ
āđ‚āļ”āļĒāļ™āļģāđ‰āļē āļ—āļģāļēāđƒāļŦāđ‰āļāļēāļĢāļ§āļąāļ”āđāļŠāļ‡āļ—āļĩāđˆāļŠāđˆāļ­āļ‡āļœāđˆāļēāļ™āļŦāļĢāļ·āļ­
āļŠāļ°āļ—āđ‰āļ­āļ™āļ—āļģāļēāđ„āļ”āđ‰āļĨāļģāļēāļšāļēāļ
http://www.scielo.br/img/revistas/jbchs/v14n2/15598f9.gif
āđƒāļ™āļ›āļąāļˆāļˆāļļāļšāļąāļ™āđƒāļ™āļ›āļąāļˆāļˆāļļāļšāļąāļ™
â€Ē āđ„āļ”āđ‰āļĢāļąāļšāļāļēāļĢāļĒāļ­āļĄāļĢāļąāļšāļ­āļĒāđˆāļēāļ‡āļāļ§āđ‰āļēāļ‡āļ‚āļ§āļēāļ‡
â€Ē āļĄāļĩāļāļēāļĢāļ›āļĢāļ°āļĒāļļāļāļ•āđŒāđƒāļŠāđ‰āđƒāļ™āļ‡āļēāļ™āļ”āđ‰āļēāļ™āļ•āđˆāļēāļ‡āđ† āļ­āļĒāđˆāļēāļ‡
āđāļžāļĢāđˆāļŦāļĨāļēāļĒ
â€Ē āđ€āļ›āđ‡āļ™āļĒāļąāļāļĐāđŒāļ—āļĩāđˆāļŦāļĨāļąāļšāļĄāļēāļ™āļēāļ™ āđāļĨāļ°āđ„āļ”āđ‰āļ•āļ·āđˆāļ™āļ‚āļķāđ‰āļ™āļĄāļē
āđāļĨāđ‰āļ§
â€Ē āļĒāļąāļāļĐāđŒāļ•āļ™āļ™āļĩāđ‰āļ­āļĒāļđāđˆāđƒāļ™āļŠāļ āļēāļ§āļ°āļ—āļĩāđˆāļāļģāļēāļĨāļąāļ‡āļ­āļ­āļāļ§āļīāđˆāļ‡āļ™āļģāļē
āļŦāļ™āđ‰āļēāđ€āļ—āļ„āļ™āļīāļ„āļ­āļ·āđˆāļ™āđ† āđƒāļ™āđ„āļĄāđˆāļŠāđ‰āļē
â€Ē āļ‚āļķāđ‰āļ™āļ­āļĒāļđāđˆāļāļąāļšāļ§āļīāļ˜āļĩāļĄāļēāļ•āļĢāļāļēāļ™āļ—āļĩāđˆāđƒāļŠāđ‰āđƒāļ™āļāļēāļĢāļŦāļēāļ„āđˆāļē
āļ—āļēāļ‡āđ€āļ„āļĄāļĩāļ—āļĩāđˆāļ•āđ‰āļ­āļ‡āļāļēāļĢāļ§āļąāļ”āđƒāļ™āļ•āļąāļ§āļ­āļĒāđˆāļēāļ‡
â€Ē āļŠāļĄāļāļēāļĢāļ—āļģāļēāļ™āļēāļĒāļ—āļĩāđˆāļĄāļĩāļ„āļ§āļēāļĄāđāļĄāđˆāļ™āļĒāļģāļēāđāļĨāļ°āļ™āļģāļēāļĄāļē
http://media.strategywiki.org/images/c/cd/MS_Monster_Evil_Spirit_Giant.gif
Absorbance
Wavelength (nm)
Soybean
Rice
Protein
Water
Oil
Starch
Absorbance
Wavelength (nm)
Soybean
Rice
Protein
Water
Oil
Starch
Absorbance
Wavelength (nm)
Soybean
Rice
Protein
Water
Oil
Starch
Absorbance
Wavelength (nm)
Soybean
Rice
Protein
Water
Oil
Starch
āļ—āļĪāļĐāļŽāļĩāļ—āļĪāļĐāļŽāļĩ
â€Ē āļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āļĢāļąāļ‡āļŠāļĩāļ­āļīāļ™āļŸāļĢāļēāđ€āļĢāļ”āļ–āļđāļāļˆāļģāļēāļāļąāļ”āļŠāđˆāļ§āļ™
āđƒāļŦāļāđˆāđƒāļ™āđ‚āļĄāđ€āļĨāļāļļāļĨāļ—āļĩāđˆāļĄāļĩāļ„āļ§āļēāļĄāđāļ•āļāļ•āđˆāļēāļ‡āļĢāļ°āļ”āļąāļš
āļžāļĨāļąāļ‡āļ‡āļēāļ™āđƒāļ™āļŠāđˆāļ§āļ‡āļžāļĨāļąāļ‡āļ‡āļēāļ™āļŠāļąāđˆāļ™āđāļĨāļ°āļžāļĨāļąāļ‡āļ‡āļēāļ™
āļāļēāļĢāļŦāļĄāļļāļ™
â€Ē āļžāļĨāļąāļ‡āļ‡āļēāļ™āļ—āļĩāđˆāļ•āđ‰āļ­āļ‡āļāļēāļĢāđ€āļžāļ·āđˆāļ­āđƒāļŦāđ‰āđ€āļāļīāļ”āļāļēāļĢ
āđ€āļ›āļĨāļĩāđˆāļĒāļ™āđāļ›āļĨāļ‡āļŠāļ–āļēāļ™āļ°āļ‚āļ­āļ‡āļāļēāļĢāļŦāļĄāļļāļ™āļˆāļ°āļĄāļĩāļ„āđˆāļē
āļ™āđ‰āļ­āļĒāļāļ§āđˆāļēāļžāļĨāļąāļ‡āļ‡āļēāļ™āļ—āļĩāđˆāļ•āđ‰āļ­āļ‡āļāļēāļĢāļŠāļģāļēāļŦāļĢāļąāļšāđƒāļŦāđ‰āđ€āļāļīāļ”
āļāļēāļĢāđ€āļ›āļĨāļĩāđˆāļĒāļ™āđāļ›āļĨāļ‡āļŠāļ–āļēāļ™āļ°āļ‚āļ­āļ‡āļāļēāļĢāļŠāļąāđˆāļ™āļ­āļĒāđˆāļēāļ‡
āļĄāļēāļ
āļ„āļ§āļēāļĄāđāļ•āļāļ•āđˆāļēāļ‡āļžāļ·āđ‰āļ™āļāļēāļ™āļĢāļ°āļŦāļ§āđˆāļēāļ‡āļ„āļ§āļēāļĄāđāļ•āļāļ•āđˆāļēāļ‡āļžāļ·āđ‰āļ™āļāļēāļ™āļĢāļ°āļŦāļ§āđˆāļēāļ‡ NIRNIRāđāļĨāļ°āđāļĨāļ°
āļŠāđ€āļ›āļāđ‚āļ—āļĢāļŠāđ‚āļāļ›āļĩāļĒāđˆāļēāļ™āļŠāđ€āļ›āļāđ‚āļ—āļĢāļŠāđ‚āļāļ›āļĩāļĒāđˆāļēāļ™ mid-IRmid-IR
â€Ē āļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āđāļŠāļ‡āđƒāļ™āļĒāđˆāļēāļ™āđƒāļāļĨāđ‰āļ­āļīāļ™āļŸāļĢāļēāđ€āļĢāļ”āļˆāļ°
āđ€āļāļīāļ”āļˆāļēāļāđ‚āļ­āđ€āļ§āļ­āļĢāđŒāđ‚āļ—āļ™ (overtones) āđāļĨāļ°āļ„āļ­āļĄ
āļšāļīāđ€āļ™āļŠāļąāļ™ (combinations) āļŦāļĢāļ·āļ­āļœāļĨāļĢāļ§āļĄāļ‚āļ­āļ‡
āđāļ–āļšāļ„āļĨāļ·āđˆāļ™āļ„āļ§āļēāļĄāļ–āļĩāđˆāļ‚āļ­āļ‡āļāļēāļĢāļŠāļąāđˆāļ™āļŦāļĨāļąāļ (OH, NH
āđāļĨāļ° CHāļŸāļąāļ‡āļāđŒāļŠāļąāļ™) āļ—āļĩāđˆāđ€āļāļīāļ”āđƒāļ™āļĒāđˆāļēāļ™āļāļĨāļēāļ‡
āļ­āļīāļ™āļŸāļĢāļēāđ€āļĢāļ” (Mid Infrared, MIR) 400 –
4000 cm-1
āļžāļąāļ™āļ˜āļ°āđ€āļ„āļĄāļĩāļāļąāļšāļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āļžāļĨāļąāļ‡āļ‡āļēāļ™āļžāļąāļ™āļ˜āļ°āđ€āļ„āļĄāļĩāļāļąāļšāļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āļžāļĨāļąāļ‡āļ‡āļēāļ™
â€Ē āđ€āļĢāļēāļŠāļēāļĄāļēāļĢāļ–āđ€āļ›āļĢāļĩāļĒāļšāļžāļąāļ™āļ˜āļ°āđ€āļ„āļĄāļĩāđ€āļ›āđ‡āļ™
āđ€āļŠāļĄāļ·āļ­āļ™āļŠāļ›āļĢāļīāļ‡āļ­āđˆāļ­āļ™ āļ—āļĩāđˆāļĒāļķāļ”āļ­āļ°āļ•āļ­āļĄāļ•āļąāđ‰āļ‡āđāļ•āđˆ 2
āļ­āļ°āļ•āļ­āļĄāļ‚āļķāđ‰āļ™āđ„āļ›āđ€āļ‚āđ‰āļēāļ”āđ‰āļ§āļĒāļāļąāļ™ āļŠāļ›āļĢāļīāļ‡āļ”āļąāļ‡
āļāļĨāđˆāļēāļ§āļˆāļ°āļŠāļąāđˆāļ™āļ•āļēāļĄāļ˜āļĢāļĢāļĄāļŠāļēāļ•āļī āđāļĨāļ°āđ€āļĄāļ·āđˆāļ­āđ„āļ”āđ‰
āļĢāļąāļšāļžāļĨāļąāļ‡āļ‡āļēāļ™āļāđ‡āļˆāļ°āļŠāļąāđˆāļ™āļ­āļĒāđˆāļēāļ‡āđāļĢāļ‡āļĄāļēāļāļ‚āļķāđ‰āļ™
â€Ē āļ­āļĒāđˆāļēāļ‡āđ„āļĢāļāđ‡āļ•āļēāļĄ āļ­āļ°āļ•āļ­āļĄāđƒāļ™āđ‚āļĄāđ€āļĨāļāļļāļĨāļˆāļ°āļĄāļĩ
āļžāļĪāļ•āļīāļāļĢāļĢāļĄāđ€āļ›āđ‡āļ™āđ„āļ›āļ•āļēāļĄāļ„āļ§āļ­āļ™āļ•āļąāļĄāđ€āļĄāļ„āļē
āļ™āļīāļāļŠāđŒ āļ™āļąāđˆāļ™āļ„āļ·āļ­ āļˆāļ°āļĄāļĩāļĢāļ°āļ”āļąāļšāļžāļĨāļąāļ‡āļ‡āļēāļ™āđ€āļ‰āļžāļēāļ°
āļŦāļ™āļķāđˆāļ‡āđ† (quantum)āđ€āļ—āđˆāļēāļ™āļąāđ‰āļ™āļ—āļĩāđˆāļŠāļēāļĄāļēāļĢāļ–
āļāļĢāļ°āļ•āļļāđ‰āļ™āļžāļąāļ™āļ˜āļ°āļŦāļĢāļ·āļ­āļ–āļđāļāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āđ„āļ”āđ‰
āđāļŠāļ‡āļ­āļīāļ™āļŸāļĢāļēāđ€āļĢāļ”āļˆāļ°āļ–āļđāļāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āđ„āļ”āđ‰āļāđ‡āļ•āđˆāļ­āđāļŠāļ‡āļ­āļīāļ™āļŸāļĢāļēāđ€āļĢāļ”āļˆāļ°āļ–āļđāļāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āđ„āļ”āđ‰āļāđ‡āļ•āđˆāļ­
āđ€āļĄāļ·āđˆāļ­āđ€āļĄāļ·āđˆāļ­
â€Ē āđāļŠāļ‡āļˆāļ°āļ•āđ‰āļ­āļ‡āļĄāļĩāļžāļĨāļąāļ‡āļ‡āļēāļ™āļŠāļđāļ‡āđ€āļžāļĩāļĒāļ‡āļžāļ­āļ—āļĩāđˆāļˆāļ°
āļ—āļģāļēāđƒāļŦāđ‰āđ€āļāļīāļ”āļāļēāļĢāđ€āļ›āļĨāļĩāđˆāļĒāļ™āļĢāļ°āļ”āļąāļšāļžāļĨāļąāļ‡āļ‡āļēāļ™
āļāļēāļĢāļŠāļąāđˆāļ™āđƒāļ™āđ‚āļĄāđ€āļĨāļāļļāļĨāļ—āļĩāđˆāđ€āļāļĩāđˆāļĒāļ§āļ‚āđ‰āļ­āļ‡
â€Ē āļ„āļ§āļēāļĄāļ–āļĩāđˆāļ‚āļ­āļ‡āđāļŠāļ‡āļˆāļ°āļ•āđ‰āļ­āļ‡āđ€āļŦāļĄāļ·āļ­āļ™āļāļąāļš
āļ„āļ§āļēāļĄāļ–āļĩāđˆāļāļēāļĢāļŠāļąāđˆāļ™āļŦāļĨāļąāļ (fundamental
vibration frequency) āļŠāļģāļēāļŦāļĢāļąāļšāđ‚āļĄāđ€āļĨāļāļļ
āļĨāļ™āļąāđ‰āļ™āđ†
Âĩπ
Î―
k
2
1
=
21
21
mm
mm
+
=Âĩ
m1 m2
k
Î― is frequency and k is a force constant
Harmonic VibrationHarmonic Vibration
2
2
1
kxV =
2
2
1
kxV =
2
2
1
kxV =
2
2
1
kxV =
2
2
1
kxV =
2
2
1
kxV =
2
2
1
kxV =
2
2
1
kxV =
2
2
1
kxV =
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/
%E2%80%8Chbase/quantum/hosc.html
v
http://131.104.156.23/Lectures/CHEM_207/vibrational_spectroscopy
â€Ē āļāļēāļĢāļŠāļąāđˆāļ™āđāļšāļš simple harmonic oscillation
āđ„āļĄāđˆāļŠāļēāļĄāļēāļĢāļ–āļ­āļ˜āļīāļšāļēāļĒāļžāļĪāļ•āļīāļāļĢāļĢāļĄāļ‚āļ­āļ‡āđ‚āļĄāđ€āļĨāļāļļāļĨāđ„āļ”āđ‰
āļŠāļĄāļšāļđāļĢāļ“āđŒ āđ€āļ™āļ·āđˆāļ­āļ‡āļˆāļēāļāđ€āļ›āđ‡āļ™āļĢāļ°āļšāļšāļ—āļĩāđˆāļĄāļĩāļ‚āļ™āļēāļ”āđ€āļĨāđ‡āļāļĄāļēāļ
â€Ē āļ—āļąāđ‰āļ‡āļ™āļĩāđ‰āđ€āļ™āļ·āđˆāļ­āļ‡āļˆāļēāļāļĢāļ°āļšāļšāđ‚āļĄāđ€āļĨāļāļļāļĨāļˆāļ°āđ„āļĄāđˆāļŠāļēāļĄāļēāļĢāļ–
āđƒāļŠāđ‰āđ„āļ”āđ‰āļāļąāļšāļāļēāļĢāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āļŦāļĢāļ·āļ­āļ„āļēāļĒāļžāļĨāļąāļ‡āļ‡āļēāļ™āļ­āļĒāđˆāļēāļ‡
āļ•āđˆāļ­āđ€āļ™āļ·āđˆāļ­āļ‡āđ„āļ”āđ‰ āđ€āļŦāļĄāļ·āļ­āļ™āļāļąāļšāļ—āļĩāđˆāđ‚āļĄāđ€āļ”āļĨāļĄāļ§āļĨāļāļąāļšāļŠāļ›āļĢāļīāļ‡
āļ­āļ˜āļīāļšāļēāļĒāđ„āļ”āđ‰
â€Ē āļĢāļ°āļšāļšāđ‚āļĄāđ€āļĨāļāļļāļĨāļŠāļēāļĄāļēāļĢāļ–āļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āļŦāļĢāļ·āļ­āļ„āļēāļĒ
āļžāļĨāļąāļ‡āļ‡āļēāļ™āđ„āļ”āđ‰āđ€āļ‰āļžāļēāļ°āļĢāļ°āļ”āļąāļšāļžāļĨāļąāļ‡āļ‡āļēāļ™āļ—āļĩāđˆāđāļ•āļāļ•āđˆāļēāļ‡āļāļąāļ™
āđāļ™āđˆāļ™āļ­āļ™ (Eυ) āļ•āļēāļĄāļāļŽāļ„āļ§āļ­āļ™āļ•āļąāļĄāđ€āļĄāļ„āļēāļ™āļīāļāļŠāđŒ
āđ€āļ—āđˆāļēāļ™āļąāđ‰āļ™ āļ‹āļķāđˆāļ‡āđ€āļ›āđ‡āļ™āđ„āļ›āļ•āļēāļĄāļŠāļĄāļāļēāļĢāļ”āļąāļ‡āļ™āļĩāđ‰:
Î―Ï…Ï… hE ïĢ·
ïĢļ
ïĢķ
ïĢŽ
ïĢ­
ïĢŦ
+=
2
1
â€Ē Although the harmonic model can help understanding vibrational
spectroscopy, it produces some disappointing restrictions for NIR
spectroscopy because it can not permit transitions where ∆υ is
greater than 1 (selection rule of n Âą 1 ).
â€Ē Transitions with ∆υ = 2 or greater (absorption frequencies of 2n, 3n
etc.) are forbidden by the harmonic/quantum model and, in this
way, most of the observable phenomena in the NIR region, the
overtones bands, should not exist.
â€Ē Also, the vibrations in the harmonic model are independent and
their combinations would not exist under the restrictions imposed
by the model.
â€Ē Nevertheless, both overtones and combination bands exist.
Pasquini Near Infrared Spectroscopy: Fundamentals, Practical Aspects and Analytical Applications
J. Braz. Chem. Soc., Vol. 14, No. 2, 198-219, 2003.
Anharmonic VibrationsAnharmonic Vibrations
â€Ē The fact that springs eventually loose their elasticity and
break has its correspondence in the quantum chemical
oscillator.
â€Ē The key to a correct description is the use of an anharmonic
potential.
â€Ē A consequence of anharmonicity is, that the vibratory levels
are now not evenly spaced but tend to become closer with
increasing quantum numbers.
â€Ē One way to address this issue is to assume that the individual
energies En from the harmonic case are only the first linear
term of a series that comprises terms of higher order.
Î― = 0
Î― = 3
Î― = 2
Î― = 1
Î― = 0
Î― = 3
Î― = 2
Î― = 1
de de
Interatomic Distance
PotentialEnergy(V)
A
Harmonic Potential
B
Anharmonic Potential
Dissociation
Fundamental
First overtone
Second overtone
2
2
1
kxV =
Î―Ï…Ï… hE ïĢ·
ïĢļ
ïĢķ
ïĢŽ
ïĢ­
ïĢŦ
+=
2
1 )
2
1
()
2
1
(1)
2
1
()
2
1
( 2
+ïĢšïĢŧ
ïĢđ
ïĢŊḭ̈
ïĢŪ
+−≅+−+≅ Ï…Ï…Î―Ï…Î―Ï…Î― mm xhhxhE
( )2)(
1 erra
e eDV −−
−=
āļāļēāļĢāļŠāļąāđˆāļ™āļ‚āļ­āļ‡āļžāļąāļ™āļ˜āļ°āļ—āļĩāđˆāļ›āļĢāļ°āļāļ­āļšāļ”āđ‰āļ§āļĒāļāļēāļĢāļŠāļąāđˆāļ™āļ‚āļ­āļ‡āļžāļąāļ™āļ˜āļ°āļ—āļĩāđˆāļ›āļĢāļ°āļāļ­āļšāļ”āđ‰āļ§āļĒ 22 āļ­āļ°āļ•āļ­āļĄāļ­āļ°āļ•āļ­āļĄ
De
āđ‚āļŦāļĄāļ”āļāļēāļĢāļŠāļąāđˆāļ™ (Modes of vibration)
Symmetrical Asymmetrical Symmetrical
stretching stretching in-plane deformation
(scissoring)
Asymmetrical Symmetrical Asymmetrical
in-plane deformation out-of-plane deformation out-of-plane deformation
(rocking) (wagging) (twisting)
Bending
Bending
Symmetrical stretching Asymmetrical stretching
Symmetrical
In-plane deformation
(Scissoring)
Asymmetrical
In-plane deformation
(Rocking)
Symmetrical
Out-of-plane deformation
(Wagging)
Asymmetrical
Out-of-plane deformation
(Twisting)
Absorption due to overtoneAbsorption due to overtone
Î―n
= nÎ―0
[1 – (n + 1)X]
Where
n = positive integer
Î―0
= wave number of the fundamental vibration
X = anharmonicity constant
Absorption due to combinationAbsorption due to combination
Î―n
= n1Î―1
+ n2Î―2
Where
n1, n2 = positive integers
Î―1 ,
Î―2
= wave number of the fundamental vibration
Simultaneous excitation of more than one
quantum number gives rise to a combination band.
āļŠāļģāļēāļŦāļĢāļąāļšāđ‚āļĄāđ€āļĨāļāļļāļĨāļ—āļĩāđˆāļĄāļĩāļ­āļ°āļ•āļ­āļĄāļŦāļĨāļēāļĒāļ­āļ°āļ•āļ­āļĄāļŠāļģāļēāļŦāļĢāļąāļšāđ‚āļĄāđ€āļĨāļāļļāļĨāļ—āļĩāđˆāļĄāļĩāļ­āļ°āļ•āļ­āļĄāļŦāļĨāļēāļĒāļ­āļ°āļ•āļ­āļĄ
((polyatomic moleculespolyatomic molecules))
â€Ē āļĄāļĩāļ„āļ§āļēāļĄāļ–āļĩāđˆāļŦāļĨāļąāļāļŦāļĨāļēāļĒāļ„āļ§āļēāļĄāļ–āļĩāđˆ
â€Ē āļĄāļĩāļāļēāļĢāđ€āļ›āļĨāļĩāđˆāļĒāļ™āļĢāļ°āļ”āļąāļšāļžāļĨāļąāļ‡āļ‡āļēāļ™āļ—āļĩāđˆāđ‚āļŦāļĄāļ”āļāļēāļĢ
āļŠāļąāđˆāļ™āļĄāļēāļāļāļ§āđˆāļēāļŦāļ™āļķāđˆāļ‡āđ‚āļŦāļĄāļ”
â€Ē āđ€āļ›āđ‡āļ™āļāļēāļĢāđ€āļ›āļĨāļĩāđˆāļĒāļ™āļĢāļ°āļ”āļąāļšāļžāļĨāļąāļ‡āļ‡āļēāļ™āļāļēāļĢāļŠāļąāđˆāļ™
āļˆāļēāļāļŠāļ–āļēāļ™āļ°āļžāļ·āđ‰āļ™āđ„āļ›āļĒāļąāļ‡āļŠāļ–āļēāļ™āļ°āļāļĢāļ°āļ•āļļāđ‰āļ™āļ‚āļ­āļ‡
āļŦāļĨāļēāļĒāļžāļąāļ™āļ˜āļ°āļžāļĢāđ‰āļ­āļĄ āđ† āļāļąāļ™āđƒāļ™āđ‚āļĄāđ€āļĨāļāļļāļĨ
āļ—āļģāļēāđƒāļŦāđ‰āđ€āļāļīāļ”āđāļ–āļšāļ”āļđāļ”āļāļĨāļ·āļ™āļœāļĨāļĢāļ§āļĄāļ‚āļ­āļ‡āļ„āļ§āļēāļĄāļ–āļĩāđˆ
â€Ē āļ„āļ§āļēāļĄāļ–āļĩāđˆāļ—āļĩāđˆāļŠāļąāļ‡āđ€āļāļ•āđ„āļ”āđ‰āļˆāļ°āđ€āļāļīāļ”āļˆāļēāļāļœāļĨāļšāļ§āļ
āļŦāļĢāļ·āļ­āļœāļĨāļ•āđˆāļēāļ‡āļ‚āļ­āļ‡āļ„āļ§āļēāļĄāļ–āļĩāđˆāļŦāļĨāļąāļāļ‚āļ­āļ‡āđāļ•āđˆāļĨāļ°
āđ‚āļŦāļĄāļ”āļ”āđ‰āļ§āļĒ (f1 + f2, 2f1 + f2 āļŊāļĨāļŊ āļŦāļĢāļ·āļ­ f1 - f2,
â€Ē āđ‚āļ­āđ€āļ§āļ­āļĢāđŒāđ‚āļ—āļ™āļˆāļ°āđ€āļāļīāļ”āļ—āļĩāđˆāđāļ–āļšāļ„āļĨāļ·āđˆāļ™āļ„āļ§āļēāļĄāļ–āļĩāđˆāļ—āļĩāđˆ
āđ€āļ›āđ‡āļ™āļœāļĨāļ„āļđāļ“āļˆāļģāļēāļ™āļ§āļ™āđ€āļ•āđ‡āļĄāļ‚āļ­āļ‡āđāļ–āļšāļ„āļĨāļ·āđˆāļ™
āļ„āļ§āļēāļĄāļ–āļĩāđˆāļŦāļĨāļąāļ
â€Ē āļ•āļąāļ§āļ­āļĒāđˆāļēāļ‡āđ€āļŠāđˆāļ™ āđ‚āļ­āđ€āļ§āļ­āļĢāđŒāđ‚āļ—āļ™āļ‚āļ­āļ‡āļžāļąāļ™āļ˜āļ° C-H
āļ—āļĩāđˆāļĄāļĩāđāļ–āļšāļ„āļĨāļ·āđˆāļ™āļ„āļ§āļēāļĄāļ–āļĩāđˆāļŦāļĨāļąāļāļ—āļĩāđˆ
2960 cm-1
(C-HStretch) āļˆāļ°āđ€āļāļīāļ”āđƒāļāļĨāđ‰āļāļąāļšāļ„āđˆāļē
2960 cm-1
x 2 = 5920 cm-1
= 1689 nmāđāļĨāļ°āļ—āļĩāđˆ
2960 cm-1
x 3 = 8880 cm-1
= 1126 nm
â€Ē āļŠāđˆāļ§āļ™āļ„āļ­āļĄāļšāļīāđ€āļ™āļŠāļąāļ™āļˆāļ°āđ€āļāļīāļ”āļ—āļĩāđˆāđƒāļāļĨāđ‰āļāļąāļšāļœāļĨāļšāļ§āļ
āļ‚āļ­āļ‡āļŠāļ­āļ‡āļŦāļĢāļ·āļ­āļŠāļēāļĄāđāļ–āļšāļ„āļĨāļ·āđˆāļ™āļ„āļ§āļēāļĄāļ–āļĩāđˆāļĒāļ
āļ•āļąāļ§āļ­āļĒāđˆāļēāļ‡āđ€āļŠāđˆāļ™
āļ„āļ­āļĄāļšāļīāđ€āļ™āļŠāļąāļ™āļ‚āļ­āļ‡ C-Hāļˆāļ°āđ€āļāļīāļ”āđƒāļāļĨāđ‰āđ† āļ—āļĩāđˆ
2960 cm-1
(C-HStretch) + 1460 cm-1
(C-H
Bond vibrationBond vibration Wavenumber
(cm-1)
Wavelength
(nm)
Asymmetrical stretching of NH 3400 2941
Symmetrical stretching of NH 3300 3030
Overtone of asymmetrical stretching of
NH
6803 1470
Overtone of symmetrical stretching of NH 6536 1530
Combination of symmetrical stretching
and asymmetrical stretching of NH
6666 1500
Fundamental, overtone andFundamental, overtone and
combination vibrations of ureacombination vibrations of urea
1 introduction to nirs

1 introduction to nirs