巴克爾編著的《過程分析技術--針對化學和制藥
工業的光譜方法和實施策略(原書第2版)/國際電氣工
程先進技術譯叢》是國際上最早對“過程分析技術”
進行繫統介紹的專業書籍，本書為原書第2版。本書
包括了過程分析技術的總覽、發展歷史、組織和實施
、相關技術與最新進展等內容，重點介紹了過程分析
技術所涉及的光譜分析技術、化學計量學理論與方法
、取樣理論與技術等，幾乎涵蓋了過程分析涉及的光
譜方法，包括紫外?可見、近紅外、紅外、拉曼、聲
化學計量學、近紅外化學成像、過程核磁共振、熒光
和冷發光傳感等，給出了在化工、制藥、石化、聚合
物等過程工程領域和實驗室在線檢測等大量的應用案
例，並給出了詳盡的參考文獻。書中各部分內容獨立
成篇，參與撰寫的作者均為國際上活躍在該領域的知
名學者和工程師，讀者可按需選擇或進行繫統學習。
本書可作為過程工程、分析化學、儀器儀表、工
業工程等領域研究者的研究參考書，或相關理工科專
業的教學參考書。

本書翻譯工作小組成員名單
譯者序
原書第2版序
第1章 過程分析和過程分析技術總覽
1.1 引言
1.1.1 歷史回顧
1.1.2 商業驅動
1.2 過程分析項目的執行
1.2.1 智慧
1.2.2 團隊結構
1.2.3 項目的生命周期
1.2.4 項目範圍
1.2.5 常見的困難和挑戰
1.3 過程儀器
1.3.1 過程儀器類型
1.3.2 新型過程儀器
1.4 結論
1.5 縮略語和術語
致謝
參考文獻
第2章 過程分析技術的實施
2.1 工業裝置中實施過程分析技術（PAT）的簡介
2.1.1 過程分析的定義
2.1.2 過程分析和實驗室分析的區別
2.1.3 一般行業對PA的驅動力
2.1.4 應用類型（研發和生產的對比）
2.1.5 組織管理的注意事項
2.2 普遍的過程分析工作流程
2.2.1 項目識別和定義
2.2.2 分析應用的開發
2.2.3 設計、選定和采購
2.2.4 在生產中實施
2.2.5 日常操作
2.2.6 持續改進
2.3 制藥工業中PAT實施的注意事項
2.3.1 簡介
2.3.2 商業模式
2.3.3 技術差異
2.3.4 制藥行業中過程分析的監管特性——質量源於設計的概念
2.4 結論
參考文獻
第3章 過程取樣：取樣理論-過程分析技術欠缺的環節
3.1 引言
3.2 取樣理論（TOS）介紹
3.2.1 不均勻性
3.2.2 組成不均勻性
3.2.3 分布不均勻性
3.2.4 結構上正確的取樣
3.2.5 錯誤的取樣誤差
3.2.6 份樣定界誤差
3.2.7 份樣抽取誤差
3.2.8 份樣制備誤差
3.2.9 份樣稱量誤差
3.2.1 0總取樣誤差
3.2.1 1總體估計誤差
3.3 減量：一個特定的取樣程序
3.4 基本取樣原理
3.5 取樣——一個**實際的問題
3.5.1 取樣單元操作
3.5.2 了解過程取樣：0維和1維物料
3.5.3 抓樣——0維和1維
3.5.4 正確過程取樣：份樣界定/抽取
3.5.5 PAT與正確過程取樣——什麼是必需的
3.6 反應器和容器——相同的過程取樣問題
3.6.1 現有過程技術的正確過程取樣
3.6.2 向上通量——代表性的同步PAT取樣
3.6.3 上升流同步的PAT取樣器
3.7 1維物料的不均勻性：變分法
3.7.1 過程取樣模式
3.7.2 實驗變分函數
3.7.3 取樣計劃模擬和TSE估計
3.7.4 0維物料的TSE估計——批次取樣
3.7.5 變分法分析的企業QC效益
3.8 數據質量——來自於TOS的新見解
3.9 化學計量學和PAT中的驗證
3.1 0結論
參考文獻
第4章 用於在線分析的紫外-可見光譜法
4.1 引言
4.2 理論
4.2.1 化學濃度
4.2.2 顏色
4.2.3 薄膜厚度
4.2.4 濁度
4.2.5 等離子體/納米粒子
4.3 儀器
4.4 樣品界面
4.4.1 比色皿/管
4.4.2 流通池
4.4.3 浸入式探頭
4.4.4 反射探頭
4.5 實施
4.5.1 一套完整的過程分析儀
4.5.2 故障排除
4.6 應用
4.6.1 氣體和蒸汽分析
4.6.2 液體分析
4.6.3 固體分析
4.6.4 其他應用
4.7 詳細的應用說明
4.7.1 氣體和蒸汽分析：甲苯
4.7.2 液體分析：穿透曲線
4.7.3 固體分析：擠出塑料的顏色
4.7.4 膜厚測量：聚合物
4.8 結論
參考文獻
第5章 用於過程分析技術的近紅外光譜：理論、技術與實現
5.1 引言
5.2 近紅外光譜理論
5.3 近紅外分析儀技術
5.3.1 近紅外分析儀的光源和檢測器
5.3.2 掃描光柵單色儀和多色儀二極管陣列
5.3.3 聲光可調諧濾波器（AOTF）分析儀
5.3.4 傅裡葉變換近紅外分析儀
5.3.5 近紅外過程分析儀的新技術
5.4 取樣接口
5.4.1 簡介
5.4.2 取樣問題：液態、漿態和固態
5.4.3 光纖的使用
5.5 近紅外分析的應用實例
5.5.1 煉油廠烴物料
5.5.2 多元醇、乙氧基化衍生物、環氧乙烷/環氧丙烷的聚醚多元醇
5.5.3 油脂化學品、脂肪酸、脂肪胺和生物柴油
5.6 結論
參考文獻
第6章 紅外光譜的過程分析應用
6.1 引言
6.2 紅外光譜的實用問題
6.3 儀器的設計與技術
6.4 過程IR儀器
6.4.1 商品化的IR儀器
6.4.2 重要的IR元件技術
6.4.3 紅外元件和儀器新技術
6.4.4 對過程紅外分析儀的要求
6.4.5 IR過程分析儀的樣品處理
6.4.6 過程紅外光譜實施中考慮的問題
6.5 過程紅外光譜分析儀的應用
6.6 過程紅外光譜分析儀回顧
6.7 趨勢和方向
參考文獻
第7章 拉曼光譜
7.1 拉曼光譜有吸引力的特性
7.1.1 定量信息
7.1.2 靈活的樣品尺寸和形式便於無損檢測
7.1.3 靈活的采樣方式
7.1.4 有吸引力的光譜特性和有優勢的選律
7.1.5 高采集速率
7.1.6 穩定耐用的設備
7.2 拉曼光譜潛在的問題
7.2.1 高的背景信號
7.2.2 穩定性
7.2.3 太高又太低的靈敏度
7.2.4 人員的經驗
7.2.5 成本
7.3 拉曼光譜技術的基本原理
7.4 拉曼儀器
7.4.1 安全
7.4.2 激光波長選擇
7.4.3 激光的功率和穩定性
7.4.4 光譜儀
7.4.5 樣品接口（探頭）
7.4.6 通訊
7.4.7 維護
7.5 定量拉曼
7.6 應用
7.6.1 酰化、烷基化、催化裂解和酯交換反應
7.6.2 生物反應器
7.6.3 混合
7.6.4 煆燒
7.6.5 催化
7.6.6 氯化
7.6.7 假冒藥品
7.6.8 擠出
7.6.9 法醫學
7.6.10 加氫
7.6.11水解
7.6.12醫療診斷
7.6.13微波輔助有機合成
7.6.14移動或現場使用
7.6.15天然產品
7.6.16取向、應力或應變
7.6.17臭氧分解
7.6.18聚合
7.6.19聚合物固化
7.6.20多晶型物（晶體形式）
7.6.21產品性質
7.6.22純化：蒸餾、過濾和干燥
7.6.23薄膜或塗層
7.7 過程拉曼光譜的現狀
參考文獻
第8章 用於了解產品和過程的近紅外化學成像
8.1 PAT倡議
8.2 近紅外化學成像（NIR-CI）在制藥工業中的角色
8.2.1 固體劑型表征
8.2.2 “一張圖片勝過千言萬語”
8.3 近紅外光譜成像儀的發展
8.3.1 空間分辨的光譜-成像
8.3.2 紅外焦平面陣列
8.3.3 波長選擇
8.3.4 近紅外光譜儀的優點
8.3.5 近紅外成像儀
8.4 化學成像原理
8.4.1 超立方體
8.4.2 數據分析
8.4.3 光譜校正
8.4.4 光譜預處理
8.4.5 分類
8.4.6 圖像處理——統計
8.4.7 圖像處理——形態
8.5 PAT應用
8.5.1 含量均勻度測量——“自校正”
8.5.2 質量保證——一個完整的泡罩包裝成像
8.5.3 污染物檢測
8.5.4 包衣的成像——**的劑量給藥繫統
8.6 處理案例研究：估計樣品組成的“豐度”
8.6.1 實驗
8.6.2 光譜校正和預處理
8.6.3 分析
8.6.4 結論
8.7 處理案例研究：通過統計分析確定混合均勻性
8.7.1 實驗
8.7.2 觀測圖像中的視覺對比
8.7.3 成像的統計分析
8.7.4 混合均勻度測量
8.7.5 結論
8.8 結語
致謝
參考文獻
第9章 用於工業生產過程的聲化學計量學監測技術
9.1 聲化學計量學方法簡介
9.2 聲化學計量學原理
9.2.1 聲傳感器
9.2.2 聲學傳感器（加速計）安裝
9.2.3 信號處理
9.2.4 化學計量學數據分析
9.2.5 作為一種PAT工具的聲化學計量學
9.3 工業生產過程監測
9.3.1 流化床制粒監測
9.3.2 中試規模的研究
9.3.3 連續的流化床制粒機開車順序的監測
9.3.4 緊急停機狀況預警的過程監測
9.3.5 聲化學計量學用於流體流動的定量分析
9.4 可用於在線聲化學計量學的設備
9.5 討論
9.5.1 制粒機監測
9.5.2 過程狀態監測
9.5.3 氨濃度監測
9.6 結論
參考文獻
**0章 過程的核磁共振波譜：技術和在線應用
10.1 引言
10.2 NMR波譜儀的概述
10.2.1 NMR現像
10.2.2 時間域-NMR：FID和旋轉弛豫的利用
10.2.3 高分辨率NMR：得到可分辨化學位移信息的波譜
10.3 過程NMR波譜儀
10.3.1 波譜儀和磁場的設計
10.3.2 樣品和實驗設計
10.4 NMR數據的後處理方法
10.5 NMR作為過程分析技術的優勢和局限性
10.5.1 優勢
10.5.2 局限性
10.6 在線和近線應用
10.6.1 TD-NMR
10.6.2 高分辨率NMR：化學計量學的應用
10.7 目前的發展狀況和應用
10.8 結論
參考文獻
**1章 熒光檢測和過程分析應用
11.1 引言
11.2 冷發光基本原理
11.2.1 冷發光的命名
11.2.2 冷發光過程
11.2.3 熒光分類
11.3 LIF檢測原理
11.3.1 光誘導熒光（LIF）檢測分類
11.3.2 冷發光光譜
11.3.3 LIF信號響應函數
11.4 LIF檢測儀器
11.4.1 LIF光度儀的儀器規範
11.4.2 LIF儀器選擇
11.5 冷發光檢測的風險
11.6 過程分析技術的應用
11.6.1 石化、化學和核領域的應用
11.6.2 制藥PAT的應用
11.7 結論
參考文獻
**2章 過程分析技術中的化學計量學
12.1 引言
12.1.1 化學計量學概述
12.1.2 一些歷史
12.1.3 一些理念
12.1.4 分析化學中的化學計量學
12.1.5 過程分析化學中的化學計量學
12.2 化學計量學的基礎
12.2.1 符號
12.2.2 一些統計基礎
12.2.3 線性回歸
12.2.4 多元線性回歸
12.2.5 主成分分析
12.2.6 實驗設計
12.3 PAT中的化學計量學方法
12.3.1 數據預處理
12.3.2 建立定量分析模型
12.3.3 建立定性模型
12.3.4 探索性分析
12.4 過擬合和模型驗證
12.4.1 過擬合和欠擬合
12.4.2 測試集驗證
12.4.3 交互驗證
12.5 離群值
12.5.1 離群值介紹
12.5.2 離群值檢測和修正
12.6 PAT校正策略
12.6.1 “校正策略空間”
12.6.2 直接校正與逆校正建模方法的策略
12.6.3 混合建模策略
12.7 樣本和變量的選擇
12.7.1 樣本選擇
12.7.2 變量選擇
12.8 現有方法的故障排除/改進
12.8.1 方法評估
12.8.2 模型改進策略
12.9 模型傳遞與儀器標準化
12.9.1 斜率/截距調整
12.9.2 分段直接標準化（PDS）
12.9.3 廣義*小二乘（GLS）加權方法
12.9.4 Shenk-Westerhaus方法
12.9.5 其他的傳遞/標準化方法
12.10 PAT中化學計量學模型實施問題
12.10.1 預測中的離群值
12.10.2 軟件實施
12.10.3 數據繫統和控制繫統的集成
12.10.4 方法*新
12.11 人的問題
12.12 結論
參考文獻
**3章 制藥工業中光譜的在線PAT應用
13.1 背景
13.2 反應監測
13.3 結晶
13.4 API干燥
13.5 納米粉碎
13.6 熱熔擠出
13.7 制粒
13.7.1 濕法制粒
13.7.2 碾壓
13.8 粉末混合
13.8.1 潤滑
13.8.2 粉末流動
13.9 壓片
13.10 包衣
13.11 生物制劑
13.11.1 發酵
13.11.2 冷凍干燥
13.12 清潔驗證
13.13 結論
參考文獻
**4章 藥物分析中的近紅外光譜法：離線和近線PAT應用
14.1 引言
14.1.1 操作步驟
14.1.2 儀器認證
14.2 定性方法開發的基礎
14.2.1 模式識別方法
14.2.2 譜庫的構建
14.2.3 識別和確認
14.3 定量方法開發的原理
14.3.1 樣品的選擇和制備
14.3.2 樣品的制備和選擇
14.3.3 參比值的測定
14.3.4 光譜的獲取
14.3.5 校正模型的建立
14.3.6 模型驗證
14.3.7 新樣本的預測
14.4 方法驗證
14.5 校正傳遞
14.6 制藥應用
14.6.1 原料識別
14.6.2 均勻性
14.6.3 水分
14.6.4 物理參數的測定
14.6.5 化學成分的測定
14.7 結論
參考文獻
**5章 近紅外光譜（NIR）作為化學工業中的PAT工具：
增值及實施的挑戰
15.1 引言
15.2 過程分析儀的成功實施
15.2.1 過程分析儀成功實施的過程
15.2.2 NIR過程分析儀如何貢獻商業價值
15.2.3 制定過程分析儀的技術要求需考慮的問題
15.2.4 NIR的功能和局限
15.2.5 過程分析儀實施中通常的挑戰
15.2.6 在線校正NIR分析儀的方法
15.2.7 NIR監測聚合物熔體的特殊挑戰
15.3 應用實例
15.3.1 監測乳液聚合的單體轉化率
15.3.2 監測二乙苯異構體分離過程
15.3.3 監測擠出機中共聚物和聚合物共混物的組成
15.3.4 地毯表面纖維的快速鋻定
15.3.5 紡絲溶液的組成監測
15.3.6 聚酯熔體端基和黏度監測
15.3.7 共聚反應的線內監測
參考文獻
**6章 用於增強過程了解的PAT的未來趨勢以及在生物
制造業中日益增長的應用
16.1 引言
16.2 監管指導及其對PAT的影響
16.3 **過程分析儀邁向解決方案
16.3.1 基於風險分析的實驗設計
16.3.2 PAT工具與樣品和過程指紋
16.3.3 設計和控制空間
16.3.4 化學計量學和過程分析
16.4 PAT的新興應用領域
16.4.1 生物燃料
16.4.2 生物制造
16.5 新的和正在出現的傳感器和控制技術
16.5.1 太赫茲光譜
16.5.2 集成傳感與處理
16.5.3 介電譜
16.5.4 過程色譜
16.5.5 質譜
16.5.6 微波共振
16.5.7 新型傳感器
16.5.8 推理傳感器
16.6 取樣的進步：NeSSI
16.7 未來的挑戰
16.7.1 連續過程的驗證
16.7.2 數據的挑戰：數據處理和融合
16.7.3 監管的挑戰
16.7.4 管理數據的企業繫統
16.8 結論
參考文獻
附錄 中英文對照表