Vad är nära infraröd spektroskopi?

Nära infraröd spektroskopi (NIR) är en typ av spektroskopi där det nära infraröda området i det elektromagnetiska spektrumet används som ett utvärderingsverktyg. Denna teknik används i många olika industrier, inklusive läkemedels-, livsmedels- och jordbruksindustrin, i vissa medicinska diagnostiska tester och i förbrännings- och polymervetenskap. Nära infraröd spektroskopi är särskilt användbar i diagnostisk medicin eftersom den kan registrera tillståndsförändringar i hemoglobin, den syrebärande molekylen i blod.

Spektroskopi är studiet av hur materien absorberar och avger ljus och hur det sprider utsänd ljus i olika våglängder, som visualiseras som färger. Alla typer av material absorberar och avger ljus, och genom att studera den typ av ljus som absorberas eller släpps ut är det möjligt att få ledtrådar om egenskaperna hos det materia som undersöks. Ett objekt absorberar eller avger ljus i vissa färger eller våglängder beroende på dess temperatur, massa, sammansättning och andra faktorer.

Nära infraröd spektroskopi mäter mönstret för absorption av nära infrarött ljus av ett visst prov. Nära infrarött ljus avser ljus med våglängder mellan 800 och 2500 nanometer (0,00003 till 0,00025 tum). Denna teknik använder en ljuskälla för att studsa ljus från ett prov. Ljuset som avges av provet modifieras sedan av ett ljusspridande prisma, som separerar ljuset i dess beståndsdelar våglängder. Spritt ljus med våglängder mellan 800 och 2500 detekteras, registreras och utvärderas för att få kunskap om provet som undersöks.

Nära infraröd spektroskopi har flera fördelar jämfört med andra typer av spektroskopi, vilket gör det till en teknik som används föredraget i många situationer. Exempelvis har NIR-tekniken ett bra signal-till-brus-förhållande, vilket innebär att bakgrundsavläsningarna i allmänhet är låga i jämförelse med resultaten avseende provet som testas. Detta gör det lättare för tekniker och forskare att läsa och utvärdera resultaten från ett givet NIR-test. En annan fördel är att NIR är billigt i jämförelse med andra spektroskopiska tekniker, och även NIR-experiment med hög genomströmning kan genomföras relativt billigt. Slutligen är denna metod lämplig för analys av stora prover, eftersom nära-infrarött ljus kan tränga längre än infrarött ljus.

Denna teknik kan användas på många olika sätt. I astronomi kan NIR användas för att studera bildandet av nya stjärnor och för att bestämma en befintlig stjärnas ålder och massa. Denna information hjälper till att ge ledtrådar om hur stjärnor bildas. Inom medicinen används nära infraröd spektroskopi i vissa diagnostiska blodprover, inklusive pulsoximetri, som används för att mäta syrehalten i blodet. NIR kan också användas som ett sätt att utvärdera hjärnfunktionen och för att mäta hjärtutbyte hos patienter efter operation. Det finns också många industriella användningar för NIR, till exempel provanalys för kvalitetskontroll.