Nahinfrarotspektroskopie

Die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) ist eine analytische Methode zur Messung der Absorption nahinfraroter Strahlung durch Materie. Im Bereich von ca. 780 bis 2500 Nanometern entstehen überwiegend Overtone- und Mischschwingungen von X–H-Bindungen wie C–H, O–H und N–H. Die Signale sind breit und oft überlappend, weshalb multivariate Ansätze zur Auswertung nötig sind. NIRS ist in der Regel schnell, berührungslos und erfordert meist nur geringe Probenvorbereitung.

Die Messung erfolgt mit spektralen NIR-Geräten. Typische Lichtquellen sind Halogen- oder Glühdioden, moderne Systeme nutzen auch LEDs. Detektoren sind InGaAs (typisch 900–1700 nm, erweitert bis ca. 2500 nm); seltener PbS oder InSb. Architekturen umfassen dispersive Spektrometer und FT-NIR-Systeme.

Proben werden oft in Transmission, diffuser Reflexion oder diffusreflexiver Messung gemessen. Die diffuse Reflexion eignet sich gut für Pulver oder poröse Proben; Transmission für dünne Schichten. Faseroptische Sonden ermöglichen Inline- oder Feldmessungen.

Zur Auswertung werden Vorverarbeitung (z. B. SNV, Baseline-Korrektur) und multivariate Modelle verwendet. Die Kalibrierung erfolgt meist durch Partial-Least-Squares-Regression (PLS) oder ähnliche Verfahren, begleitet von Validierung und ggf. Kalibrierungstransfer zwischen Geräten.

Nahinfrarotspektroskopie findet breite Anwendung in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie, Landwirtschaft (Feuchte- und Reifegradbestimmung), Polymer- und Textilindustrie sowie Umwelt- und Geowissenschaften. Zu den Vorteilen zählen schnelle Messung, geringe Probenvorbereitung und die Möglichkeit des Inline-Einsatzes; Einschränkungen ergeben sich aus der geringen Einzelmolekül-Empfindlichkeit, der starken Wasserabsorption in Teilen des Spektrums und dem Bedarf an robuster Kalibrierung.