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Aus den Landesanstalten

Abb1: NIR-Spektren von Grassilage, Heu, Maissilage, Soja

• Die (geschwächte) reflektierte Strahlung Bei der NIRS-Analytik ist dies jedoch nicht
wird mit der eingestrahlten Strahlung ver- möglich, da keine einzelnen Messwerte anfal-
glichen und im IR-Spektrum dargestellt. len, sondern nur ganze Spektren, die alle Da-
ten vereint enthalten (siehe Abb. 1). Mit Hilfe
• Das aufgenommene IR-Spektrum zeigt, von mehreren aufeinanderfolgenden, kom-
bei welcher Wellenlänge wieviel Strah- plexen mathematischen und statistischen Re-
lungsenergie in Schwingungsenergie um- chenverfahren kann daraus ein sogenanntes
gewandelt wurde. Kalibrierungsmodell berechnet werden. Die
NIR-Spektroskopie ist somit ein indirektes
• Hieraus kann man ableiten, welche Bin- Messverfahren, ein sogenanntes chemometri-
dungen bzw. Substanzen in der Probe ent- sches Verfahren. Man spricht hier auch von
halten sind. einem Schätzverfahren, da die Ergebnisse sta-
tistisch abgeschätzt werden.
Zu beachten ist hierbei, dass dies nur bei Mo-
lekülbausteinen funktioniert, die ihr Dipol- Bei der Erstellung des Kalibrierungsmodells
moment verändern, wenn sie schwingen. Die der NIRS-Analytik liegen auch die Herausfor-
wichtigsten Molekülgruppen sind hierbei derungen der Technik und die Grenzen der
O-H, C-H und N-H. Methodik begründet. Sind bei der klassischen
Analytik vier bis acht Proben mit bekannter
Konzentration zur Kalibrierung ausreichend,
Berechnung des Kalibrierungsmodells braucht die NIRS-Analytik zur Berechnung
eines Kalibrierungsmodells die Spektren ei-
Die Erzeugung des NIR-Spektrums ist je- ner Vielzahl von Proben und die dazugehöri-
doch nur ein Teil der Analyse. Nun muss aus gen Messwerte (Referenzwerte) der ge-
dem Spektrum die Information der quantita- wünschten Parameter, die durch konventio-
tiven Gehalte der zu bestimmenden Parame- nelle Laboruntersuchungen bestimmt wer-
ter gewonnen werden. Bei den meisten klassi- den. Abhängig von der Probenart (Matrix)
schen Analyseverfahren geschieht dies über werden mindestens 100 bis 150 Datensätze
eine einfache Kalibrierung. Hierzu werden pro NIRS-Kalibrierungsmodell benötigt. Da
Proben (Standards) mit bekannter Konzent- es sich hierbei um ein statistisches Modell
ration gemessen und der Messwert gegen die handelt, steigt die Qualität der Kalibrierung
bekannte Konzentration aufgetragen. Es ent- mit der Anzahl an Proben die in das Kalibrie-
steht im Idealfall eine Gerade, die mit der rungsmodell einfließen. Es gibt durchaus Ka-
Konzentration ansteigt. Vergleicht man den librierungen die mehrere tausend Datensätze
Messwert einer unbekannten Probe mit die- enthalten.
ser Gerade, kann man die gesuchte Konzent-
ration der Probe aus dem Verlauf der Gera- Grundlage der Kalibrierung bleibt jedoch im-
den ablesen. mer die konventionelle Laboranalytik und die
damit verbundene Messunsicherheit. Zu die-
ser Komponente muss natürlich noch die Un-

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