近赤外（NIR）分光法とは？

近赤外分析計（Near-infrared spectroscopy, NIR）は、30年以上にわたり確立された分光分析手法です。固体および液体の化学的・物理的特性を迅速かつ信頼性の高い方法で測定できます。本シリーズの第1部では、近赤外分光法の仕組みを紹介し、この手法の利点と多様性について解説します。

以下のトピックに直接移動できます：

• 近赤外分析計の測定原理
• 固体および液体サンプルの測定方法
• 近赤外分析計の利点
• 近赤外分析計の応用

近赤外分析計の測定原理

これはNIR分析法でも同様で、まず既知の濃度や一次分析法（例えば滴定）で測定されたパラメータ値を持つ複数のスペクトルを測定する必要があります。これらのスペクトルを基に、ケモメトリックスソフトウェア（例えばMetrohm OMNISソフトウェア）を用いて検量線予測モデルが作成されます。その後、未知試料のルーチン分析を開始できます。検量線予測モデルの作成方法については、コラム記事 «ラボのワークフローに NIR 分光法を導入する方法»で詳しく解説しています。

NIR分光法は特に、-CH、-NH、-OH、-SHといった特定の官能基の存在に対して感度が高いため、水分含量（含水率）、水酸基価、酸価、アミン含量などの化学的パラメータを定量するのに最適な手法です。

さらに、光と物質の相互作用は試料のマトリックス（基質）にも依存するため、粒子サイズ、密度、固有粘度、メルトフロー率などの物理的・レオロジー特性の検出も可能になります。

固体および液体サンプルの測定方法

NIR分析法の利点を理解するには、まずNIRスペクトルの測定方法を理解することが重要です。通常はサンプルの種類に応じて、研究者は異なる機器を使用する必要がありますが、NIR分析法は、さまざまな種類のサンプルの分析を１台可能にします。

透明な液体から不透明なペーストや粉末まで、さまざまなサンプルに対応する複数の測定方法が存在します。適切な測定方法、サンプリングモジュール、アクセサリーを選択することは、信頼性の高いNIR分析法を確立する上で最も重要なステップです。以下に、異なるサンプルタイプに適した測定方法（拡散反射法、透過反射法、透過法）を示します。

固体サンプルの測定方法

拡散反射法: クリーム、ペースト、顆粒、粗い粉末および微細な粉末

固体サンプルの測定例

液体サンプルの測定方法

透過反射法: 液体およびゲル

透過法：液体サンプル

液体サンプルの測定例

NIR分光法の利点

NIRスペクトルを取得する手順は、近赤外分光法の2つの主な利点をすでに示しています。それは、サンプル測定における簡便さと速度です。これらに加えて、NIR分析のその他の利点は以下の通りです：

• 高速な技術 – 結果が1分以内で得られます。
• サンプルの前処理不要 – 固体と液体は純粋な形で使用できます。
• 低コスト – 化学薬品や溶剤は必要ありません。
• 環境に優しい技術 – 廃棄物が生成されません。
• 非破壊的 – 貴重なサンプルは分析後に再利用できます。
• 操作が簡単 – 経験の少ないユーザーでもすぐに測定できます。

NIR分光法の応用

NIR分析法は多用途な技術であり、化学的および物理的なパラメータの分析に幅広く使用されます。NIR分析は、化学、ポリオール、ポリマー、食品および飲料、動物飼料、製薬、パルプおよび紙、塗料、石油化学、バイオ燃料、パーソナルケア、繊維、半導体産業などで実施されています。一般的に、NIR機器は品質保証および品質管理、原材料の識別または化学組成の検証、プロセス制御およびリアルタイム反応モニタリング、スクリーニングに使用されます。

NIR分光法の応用については、アプリケーション検索ファインダーから検索できます：

アプリケーション検索ファインダー

近赤外分光法は、固体および液体の化学的および物理的特性を測定する信頼性の高い分析手法です。この高速な手法は、ラボ教育を受けていないスタッフでも日常的な分析に問題なく導入できます。

NIR分光法が何であるかの解説の次は、それをどのようにラボのワークフローに簡単に組み込むことができるかを解説します：

ラボのワークフローに NIR 分光法を導入する方法

参考資料

ラボ用近赤外分析計、プロセス用近赤外分析計、ラマン分光計製品の紹介