NIRSpektroskopie

NIR-Spektroskopie ist eine analytische Technik, die near-infrared-Licht (etwa 780 bis 2500 Nanometer) nutzt, um Informationen über die molekulare Zusammensetzung eines Probenmaterials zu gewinnen. Sie basiert auf Schwingungsübertonen und Kopplungsbanden von O-H-, N-H- und C-H-Bindungen und liefert damit charakteristische spektrale Muster. Im Vergleich zum mittleren Infrarot (MIR) sind die Absorptionsbanden im NIR breiter und überlagerter, wodurch oft weniger eindeutige Spektren entstehen, die jedoch rasche, nicht-destruktive Analysen ermöglichen.

Prinzip und Messgröße: Wenn Licht durch oder auf eine Probe trifft, werden bestimmte Wellenlängen stärker absorbiert. Die gemessene Absorption korreliert mit der Konzentration bestimmter Molekülgruppen, wobei im NIR typischerweise Überton- und Kombinationsbanden von O-H, N-H und C-H genutzt werden. Weil die Banden breit und überlappend sind, werden chemometrische Auswertungen benötigt, um aus dem Spektrum quantitative oder qualitative Informationen abzuleiten.

Instrumentierung: Ein NIR-Spektrometer umfasst eine Lichtquelle (zumeist Halogen- oder LED-Quellen), optische Elemente, einen dispersiven oder FT-basierten Spektrometerschenkel und einen geeigneten Detektor, häufig InGaAs (mit Optionen für längere Wellenlängen). Proben können in Transmission, Diffusreflexion oder Transilluminance gemessen werden; Faseroptik-Systeme ermöglichen Inline- oder Vor-Ort-Analysen. Datenanalyse erfolgt mittels multivariater Kalibrierung (z. B. PLS) und Mustererkennung.

Anwendungen und Vorteile: NIR wird breit eingesetzt in der Qualitätskontrolle von Lebensmitteln, Getränken und Pharmazie, in Landwirtschaft und Forstwirtschaft, Polymer- und Holzindustrien sowie in der Prozessüberwachung. Vorteile sind geringe Probenvorbereitung, Schnelligkeit und Potenzial für tragbare oder in-line Messungen. Typische Limitationen sind starker Wasserinhalt, überlagerte Banden und der Bedarf an sorgfältig validierter Kalibrierung.