現(xiàn)代過程分析技術綜合了分析化學和化學計量學等基礎研究以及分析儀器、光學和電子工程等工程技術，在諸多領域得以廣泛應用。本書詳細闡述近年來現(xiàn)代過程分析技術的新進展，沿兩個維度展開，一是以現(xiàn)代過程分析技術本身為主線的前沿綜述，介紹了中紅外光譜、拉曼光譜、近紅外光譜、激光誘導擊穿光譜、太赫茲光譜、核磁共振等技術在儀器和方法學方面的新進展；另一個是以行業(yè)應用為主線的熱點綜述，介紹了上述技術在農(nóng)業(yè)、食品、制藥、煙草、環(huán)境以及石化等流程工業(yè)中的應用進展。通過本書，讀者可了解現(xiàn)代過程分析技術的最新進展、適用領域以及未來的發(fā)展趨勢。
本書可作為分析科學與技術領域相關科研人員、工程師和高校教師的參考書籍，也可作為分析化學、化學計量學、分析儀器、光學和自動控制等專業(yè)研究生的參考教材。
褚小立，石油化工科學研究院教授級高工，現(xiàn)代過程分析技術學術帶頭人之一，長期從事成套近紅外光譜分析技術和應用研究，主持和參與了近20項基礎研究、新產(chǎn)品研發(fā)和應用技術推廣等科研項目，取得了多項具有創(chuàng)新性的研究成果，在國內外期刊發(fā)表論文80余篇。申請發(fā)明專利30余項，有近20項獲得授權。獲省部級科技進步獎5項，其中獲軍隊科技進步一等獎1項，中石化科技進步二等獎3項。2005年獲侯祥麟石油加工科學技術獎，2009年獲中國石化閔恩澤青年科技人才獎，2011年獲閔恩澤院士科技原始創(chuàng)新獎，2013年獲13屆“中國青年科技獎”，2015年獲“中國分析測試協(xié)會科學技術青年獎”。編著了多部與分子光譜、化學計量學和現(xiàn)代過程分析技術等有關的學術著作，取得了很好學術成果，是近紅外光譜和現(xiàn)代過程分析領域中有影響的青年科學家。
第1章概述/001
參考文獻/003
第2章中紅外光譜及其成像技術的新進展/005
2.1基于新型激光器的紅外光譜技術/005
2.2納米級紅外光譜及成像技術/010
2.3光聲光譜及成像技術/014
2.4基于光學頻率梳的紅外光譜技術/018
2.5空間調制微型傅里葉變換光譜儀/021
2.6商品化的在線和便攜中紅外光譜儀/021
參考文獻/023
第3章拉曼光譜分析技術的新進展/026
3.1便攜/手持拉曼光譜儀及應用/026
3.1.1便攜/手持拉曼光譜儀/026
3.1.2便攜/手持拉曼光譜儀的應用/030
3.2在線拉曼光譜儀及其應用/033
3.2.1在線拉曼光譜儀/033
3.2.2在線拉曼光譜儀的應用/034
3.3拉曼光譜新技術及應用/034
3.3.1短波長手性拉曼光譜儀/035
3.3.2深海探測的紫外激光拉曼光譜儀/035
3.3.3共聚焦拉曼光譜儀/036
3.3.4拉曼成像/037
3.3.5針尖增強拉曼光譜/037
3.3.6表面增強拉曼光譜/037
3.3.7X射線熒光-拉曼一體化檢測儀/040
3.3.8基于拉曼/離子遷移譜技術的易制毒化學品核查儀/040
3.3.9便攜式薄層色譜-拉曼光譜聯(lián)用儀/041
3.4化學計量學與拉曼光譜/041
3.4.1光譜預處理/041
3.4.2多變量定性/定量分析/044
3.4.3儀器校準與模型轉移/045
3.4.4二維相關光譜/046
3.5展望/047
參考文獻/048
第4章近紅外光譜技術及其在糧油檢測中的應用進展/051
4.1引言/051
4.1.1近紅外光譜的原理/051
4.1.2近紅外光譜的特點/052
4.2近紅外光譜法在糧油常規(guī)品質檢測中的應用/054
4.3近紅外光譜法在糧油特異營養(yǎng)品質檢測中的應用/056
4.4近紅外光譜法在糧油真?zhèn)舞b別方面的應用/057
4.5近紅外光譜法在糧油產(chǎn)地溯源方面的應用/059
4.6近紅外高光譜成像技術在糧油產(chǎn)品中的應用/060
4.7糧油產(chǎn)品質量安全近紅外光譜檢測技術標準/061
4.8近紅外光譜分析技術在糧油產(chǎn)品中的應用前景/063
參考文獻/063
第5章激光誘導擊穿光譜分析技術的新進展/070
5.1引言/070
5.1.1激光誘導擊穿光譜基本原理/070
5.1.2激光誘導擊穿光譜檢測系統(tǒng)結構/073
5.1.3激光誘導擊穿光譜定量分析/073
5.1.4激光誘導擊穿光譜儀器的發(fā)展/076
5.1.5激光誘導擊穿光譜與X射線熒光技術對比/077
5.2激光誘導擊穿光譜在不同領域的應用/078
5.2.1激光誘導擊穿光譜在中藥領域的應用/078
5.2.2激光誘導擊穿光譜技術在農(nóng)業(yè)、食品領域的應用/083
5.2.3激光誘導擊穿光譜在其他領域的應用/088
5.3總結與展望/092
參考文獻/092
第6章太赫茲光譜技術及其在農(nóng)業(yè)領域的應用研究進展/098
6.1引言/098
6.2太赫茲光譜技術/099
6.2.1太赫茲脈沖的產(chǎn)生/099
6.2.2太赫茲脈沖的探測/100
6.2.3太赫茲時域光譜系統(tǒng)原理/100
6.3樣品理化信息的獲取和數(shù)據(jù)處理方法/101
6.3.1樣品制備/101
6.3.2信息獲取/101
6.4太赫茲技術在農(nóng)業(yè)領域的研究應用進展/104
6.4.1生物大分子檢測方面的應用研究/104
6.4.2農(nóng)產(chǎn)品質量檢測方面的應用研究/104
6.4.3土壤大氣檢測方面的應用研究/105
6.4.4植物生理檢測方面的應用研究/106
6.5展望/107
參考文獻/108
第7章低場核磁分析技術的新進展/111
7.1 引言/111
7.1.1核磁共振技術發(fā)展/111
7.1.2核磁共振技術原理及分析方法/111
7.1.3國內外低場核磁儀器的進展/116
7.2低場核磁共振儀器的應用進展/117
7.2.1農(nóng)業(yè)食品領域/117
7.2.2多孔介質領域/121
7.2.3石化領域的應用/124
7.2.4生物醫(yī)藥領域/127
7.3低場磁共振技術的潛在市場/128
7.3.1傳統(tǒng)行業(yè)的潛在市場/129
7.3.2低場核磁共振技術在新興市場的應用前景/131
7.4低場核磁共振未來發(fā)展的方向/132
7.4.1高靈敏度——超極化/132
7.4.2新功能——原位測井/132
7.4.3新結構——Halbach單邊磁體/133
參考文獻/134
第8章深度學習算法在譜學分析中的新進展/137
8.1研究與應用進展/137
8.1.1國內外研究現(xiàn)狀/137
8.1.2基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的譜學分析模型構建方法/138
8.1.3基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的譜學分析模型基本原理/139
8.1.4卷積神經(jīng)網(wǎng)絡參數(shù)整體設計原則/141
8.1.5卷積神經(jīng)網(wǎng)絡譜學分析模型的優(yōu)化/142
8.2值得深入研究的若干問題/144
8.2.1深度學習算法和傳統(tǒng)機器學習算法的對比/144
8.2.2模型泛化性能評價指標的選取/145
8.2.3數(shù)據(jù)擴增/146
8.2.4模型移植/147
8.3未來5～10年的發(fā)展趨勢展望/149
參考文獻/150
第9章紅外光譜技術在環(huán)境檢測領域的應用進展/153
9.1引言/153
9.1.1紅外光譜技術簡介/154
9.1.2紅外光譜基礎/155
9.2紅外光譜檢測技術及其應用/160
9.2.1非分散紅外光譜技術原理與應用/161
9.2.2傅里葉變換紅外光譜技術原理與應用/170
9.3發(fā)展趨勢/180
參考文獻/181
第10章拉曼光譜技術在氣體多組分檢測中的應用進展/182
10.1引言/182
10.2氣體拉曼光譜解析方法進展/183
10.2.1拉曼光譜預處理方法/183
10.2.2光譜多元校正方法/187
10.3氣體拉曼光譜應用進展/188
10.3.1能源化工領域的應用進展/188
10.3.2生物醫(yī)學領域的應用進展/190
10.3.3環(huán)保領域的應用進展/190
10.3.4氣體拉曼光譜技術在其他領域的應用進展/190
10.4氣體拉曼光譜儀器技術進展/191
10.5氣體拉曼光譜技術展望/192
參考文獻/192
第11章可調諧二極管激光吸收光譜氣體檢測技術在工業(yè)過程分析領域的新進展/195
11.1引言/195
11.2硬件與系統(tǒng)設計/196
11.2.1基本原理/196
11.2.2激光器/197
11.2.3氣室/200
11.2.4系統(tǒng)設計/202
11.3光譜分析新方法/203
11.3.1基線與噪聲/204
11.3.2形變問題/204
11.3.3干擾問題/205
11.3.4標定模型問題/207
11.4應用進展/207
11.4.1工業(yè)應用/207
11.4.2技術標準/209
11.5展望/209
參考文獻/210
第12章過程分析技術在制藥領域中的新進展/216
12.1過程分析技術在制藥領域的政策與指南概況/216
12.1.1過程分析技術相關的幾個概念/216
12.1.2歐美主要政策與指導原則/217
12.1.3我國過程分析技術相關的政策文件與指南/217
12.1.4制藥過程常用的過程分析技術簡介/218
12.2基于光譜分析技術的制藥工業(yè)在線過程分析技術應用/219
12.2.1反應監(jiān)測/219
12.2.2精制純化/222
12.2.3濃縮富集/225
12.2.4干燥工藝/226
12.2.5混合工藝/226
12.2.6制劑工藝/228
12.2.7成品與原輔料/230
12.3典型的生產(chǎn)全（多）過程分析技術案例/232
12.3.1復方苦參注射液生產(chǎn)過程在線近紅外光譜質量評價研究/232
12.3.2感冒靈顆粒生產(chǎn)過程在線近紅外光譜質量評價研究/233
12.3.3近紅外分析技術在銀藍調脂膠囊制備過程中的應用研究/233
12.4化學計量學與制藥過程分析/234
12.4.1光譜預處理與波長范圍選擇/234
12.4.2回歸算法和判別算法/234
12.4.3過程狀態(tài)分析/235
12.4.4模型轉移/235
12.4.5過程分析技術參數(shù)評價指標/236
12.5制藥行業(yè)智慧制造前景展望/236
12.5.1專業(yè)化人才隊伍和培養(yǎng)體系亟須建立/236
12.5.2共性關鍵技術亟待突破/236
12.5.3實施“交鑰匙”工程/237
12.5.4過程分析技術促進制藥領域行業(yè)發(fā)展/237
參考文獻/237
第13章近紅外光譜技術在水果品質檢測中的新進展/246
13.1便攜式水果品質檢測儀及應用/246
13.1.1便攜式水果品質檢測儀技術特點/246
13.1.2便攜式水果品質檢測儀應用/252
13.2水果品質在線分選裝備技術特點及應用/253
13.2.1水果品質在線分選裝備技術特點/253
13.2.2水果品質在線分選裝備應用/255
13.3近紅外光譜技術果業(yè)應用重點/257
參考文獻/258
第14章現(xiàn)代過程分析技術在水分析中的新進展/260
14.1水質檢測與水質指標/260
14.1.1水質檢測指標/260
14.1.2水質檢測標準/263
14.1.3國內外水質標準對比/265
14.2水質的分析與監(jiān)測/268
14.2.1在線水質分析方法/269
14.2.2水質在線分析儀器/270
14.3全光譜法在線水質監(jiān)測技術/272
14.3.1全光譜水質分析的技術特點/272
14.3.2全光譜在線水質分析系統(tǒng)/273
14.3.3基于化學計量方法的水質污染指數(shù)預測模型/274
14.4水中油類污染在線檢測技術/276
14.4.1水中油類污染物組分特征/277
14.4.2在線油類污染檢測方法/278
14.4.3基于散射光檢測的在線分析儀/280
14.5水質生物毒性監(jiān)測技術及儀器性能指標/281
14.5.1水質生物毒性監(jiān)測方法/282
14.5.2主要儀器及性能指標研究/283
參考文獻/286
第15章現(xiàn)代過程分析技術在煙草業(yè)中的新進展/287
15.1引言/287
15.2煙草加工工藝概述/287
15.3過程分析技術在煙草加工工藝過程中的應用進展/290
15.3.1過程分析技術在煙葉生產(chǎn)中的應用/290
15.3.2過程分析技術在打葉復烤中的應用/294
15.3.3過程分析技術在煙葉醇化中的應用/298
15.3.4過程分析技術在制絲生產(chǎn)中的應用/298
15.3.5過程分析技術在卷包車間中的應用/300
15.3.6過程分析技術在卷煙質量評價中的應用/303
15.3.7過程分析技術在濾棒生產(chǎn)過程中的應用/303
15.4展望/305
15.4.1過程分析技術在煙草中的應用/305
15.4.2過程分析技術應用范圍的擴展/306
參考文獻/307
第16章現(xiàn)代過程分析與控制技術在流程工業(yè)中的新進展/312
16.1引言/312
16.2近紅外光譜在流程工業(yè)領域的研究及應用/313
16.2.1煉油化工過程/313
16.2.2制藥過程/314
16.2.3食品加工過程/315
16.2.4其他工業(yè)過程/316
16.3中紅外光譜在流程工業(yè)領域的研究及應用/317
16.3.1原油開采及加工過程/317
16.3.2食品加工過程/318
16.4拉曼光譜在流程工業(yè)領域的研究及應用/320
16.4.1石油化工過程/320
16.4.2制藥過程/322
16.4.3其他工業(yè)過程/323
16.5核磁共振在流程工業(yè)領域的研究及應用/324
16.5.1原油生產(chǎn)加工過程/324
16.5.2食品加工過程/325
16.5.3其他工業(yè)過程/327
16.6光譜成像在流程工業(yè)領域的研究及應用/328
16.6.1冶金過程/328
16.6.2其他工業(yè)過程/329
16.7流程工業(yè)故障檢測/330
16.8展望/332
16.8.1發(fā)展趨勢/332
16.8.2我國在該領域應重點發(fā)展的技術/333
參考文獻/334
第17章結語/337
參考文獻/340
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