虽然近红外光谱技术不是特别敏感的技术，它可以实现很少或没有样品制备，因此非常适合于应用，如过程监测，材料科学和医疗用途。我们向一个专家小组询问了近红外光谱的最新进展、近红外用户面临的挑战、应用领域以及该领域的未来发展。
这篇文章是一组文章的一部分，涵盖了六种光谱技术的最新进展。其他技术包括红外光谱、拉曼光谱、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、激光诱导击穿光谱（LIBS）和X射线荧光（XRF）光谱。
近十年来的近红外光谱研究进展
我们小组注意到近几年近红外光谱的主要发展，主要与新的成像系统相关，仪器体积减小。
Pierre Dardenne，谁是在瓦隆农业研究中心主管（cra-w），是比利时Wallonia地区政府的一部分，命名为技术两大进展：高光谱成像系统和手持，便携式仪器。Gary McGeorge，布里斯托尔梅尔斯Squibb公司高级首席科学家同意关于高光谱成像的重要性达内”。我认为商业化的提出与成像光谱仪和高光谱成像相机在过去的十年里在该领域的一个戏剧性的变化，“他说。”它们提供了理解配方药物中微量组分分布的能力，并产生了理解药物产品功能性能的链接。
麦克乔治指出，这些工具的应用超越领域如农业和食品制造药物分析，通过集成到机器视觉系统。”他说：“如果只需要几个波长进行分析，这些系统的速度就可以在几秒钟内实现全光谱分析的实时图像，这是以前根本不可能的。”。
Benoit Igne，首席科学家在委员会的葛兰素史克和新当选的近红外光谱，感觉小近红外系统的出现是一个重要的发展。”他说：“我认为近5年来近红外技术最重要的进步是低成本、微型化、适合于特定用途的传感器市场的出现，这些传感器可以替代大规模系统在研发、生产和制造环境中的应用。”他说。他指出，微型傅里叶变换近红外光谱分析技术，微机电系统（MEMS）的近红外光谱，和线性可变滤波器（LVF）近红外系统现在可以被用于许多应用中，保留原研究级仪器，他们使更多的实时、在线监测和过程控制。”他们的低成本，几乎允许他们被丢弃，而不是服务，有可能彻底改变传统的仪器生命周期，”他补充说。
限制和挑战
接下来我们问我们的面板，或使用近红外光谱光谱学家发展目前面临的关键挑战，在技术方面的局限性，我们如何真正工作的认识的限制，以及使用中的技术难点。
“是什么让NIR那么有趣，但也很困难的工作，是样品基质的敏感性，”Igne说。他指出，如果一个方法是精心设计的，validated-a过程通常需要时间，大量的精力和资金，它将在粒度、相关样品基质改变密度，湿度，和温度的影响。”需要更多的工作来理解漫反射和透过率的吸收和散射行为，以便开发更好的算法，从而消除基质效应，提高模型的鲁棒性。
乔治同意实现模型的鲁棒性是近红外的一个重大挑战。”对于定量方法的开发，一个人必须确保模型是精确的和强大的，即使存在不必要的可变物理干扰，”他说。设计这种鲁棒性的先验是非常昂贵的药物开发计划中，并spectroscopists我们需要扩大我们的理解如何以最少的资源消耗减轻这些影响。“没有适应能力的各种影响，他补充说，它可能很难说服领导，一个方法的效益大于成本。
药物分析，乔治说，提出了一个额外的鲁棒性问题：在医药片剂等口服制剂辅料的先天变异。”赋形剂通常是从植物材料中自然产生的，所以季节性、地理性和其他来源的变化可能会导致材料的物理化学成分的差异。这些变化常常对近红外光谱特征有直接影响，需要在方法开发和商业采购讨论中加以考虑。
在仪器设计的一致性的缺乏是另一个重要的问题，根据Igne。”因为仪器不相似，从一个单元转移到另一个单元的方法并不总是简单明了的，“他说。他说：“这一过程通常需要大量投资和使用潜在复杂的算法。”这些算法的需要是传统方法开发和转移分析框架的一个主要限制。许多近红外工作者建立校准模型与仪器，将部署在外地，以避免处理转移问题，“他说。
达内是在近红外光谱技术的农业应用这些问题的影响。”他说：“我们经常观察到明显缺乏实际验证。”有一个经典的随机交叉验证太多的出版物，和真正的独立确认的很少了。”他还提到，检测限是一个农产品的挑战，以及建模分析物的含量低于0.1%，几乎是不可能的。”这些模型似乎是由于内部相关性而工作的，但是目标成分在噪声中消失了，”他说。
Igne说，有一个缺乏分析实验室近红外方法的认可。”人们仍然倾向于依靠传统的湿化学测试，在近红外光谱已经证明是成功的应用程序，“他说。他说，当信息需要在线、在线和实时时，近红外光谱的采用增加了。
缩小的人才库
近红外光谱技术的一个主要挑战，阻碍了它的广泛采用，即只有很少的科学家有足够的技术专长。因此，想要使用NIR的公司找不到合格的员工来帮助他们。这是很难找到合适的人这些天，“麦克乔治说。”一个有经验的工作人员找工作，甚至回答求职申请的人才库根本不存在。
麦克乔治认为，这其中有不足的几个原因。”在制药行业，PAT倡议引起了学术界的兴趣，探究如何利用光谱学来理解药物配方和过程，“他说。然而，他指出，许多学校只是简单地使用这些工具，而没有建立对分光计的理解，也没有建立数学模型。另外，我想很多人已经从近红外厂商广告动摇，谁试图呈现单元拆卸简单，对需要作出可靠的模型复杂的数学感到许多的恐惧”。因此，这些学校都是把伟大的药师或工程师缺乏强烈的光谱背景，他说，和学生进入职场的光谱没有足够的了解。
达内认为更近红外光谱教育是大学和中学，并提到这样的一种努力被国际委员会主席进行了近红外光谱的一个例子，Ana Garrido Varo博士。他们的学习与教学的近红外光谱的虚拟开发平台（1），并且，根据达内，它不久将运行并将为学生提供学分。
如何应对挑战
“所有的制造商正在研究的方法，提高校准单位之间的转移，“Igne说。”他说：“随着制造业的变异性减弱，我预计这些方法会变得更好。”。
作为基质的影响，Igne指出，学术团体的工作上认识的散射和吸收现象和正在开发的算法能够更好地提取相关的信息。”我预计这些系统将在学术领域停留相当长的时间，”他说。
乔治认为解决这一问题的一些进展。”新的挑战正在鉴定，化学计量学家正在做一个出色的工作开发的算法来应对这些挑战，”他说。”外部参数正交化就是这样一个例子：已知的干扰物可以消除系统保证了模型在特征变化的鲁棒性。”这种方法可以纠正在光谱仪的性能或原料的性质，从已知来源的改变系统的变化，他说。
乔治提到改善方法的鲁棒性的另一个可能的解决方案。”一个有趣的新的商业技术依赖于空间偏移分析，其中一个部分被照亮，另一个被审问，“他说。通过这种技术的成熟，它可能成为关键的部署近红外解决方案，没有任何影响的物理扰动的光谱信息，产生更容易的发展更强大的方法。
在Igne看来，让更多的实验室采用NIR取决于研究者的实现两事物的能力：想出帮助用户了解有效的统计分析和简化标定过程的方法。”他说：“让非化学计量专家更容易掌握这项技术，将是迈向成功实施的重要一步。”。
