Der Spektralbereich der optischen Spektroskopie ist in Bild 1 im Wellenlängenintervall von 200 nm bis 25 µm abgebildet. Dieser gliedert sich in die folgenden Bereiche:

• UV/VIS: 200 – 760 nm
• Nah-Infrarot: 760 – 2500 nm
• Mittleres Infrarot: 2500 nm – 25 µm

Während im UV/VIS-Bereich elektronische Übergänge im Molekül erfolgen, werden im NIR-Bereich Molekülschwingungen durch die elektromagnetische Strahlung angeregt.

Die Wechselwirkungen der elektromagnetischen Strahlung mit der Probensubstanz lassen sich durch die folgenden Effekte beschreiben:

• Absorption/Reflexion (Bild 2a)
  Aus den Absorptionsspektren lassen sich verschiedenste Inhaltsstoffe qualitativ oder quantitativ bestimmen.
• Oberflächeneffekte (Bild 2b)
  Über die Auswertung von Oberflächenstreueffekten werden Materialeigenschaften, wie Rauigkeiten oder Korngrößen zugänglich.
• Grenzflächeneffekte (Bild 2c)
  Die von Grenzflächen erzeugten Interferenzmuster in den Spektren lassen sich z.B. zur Schichtdickenbestimmung heranziehen.
   

Unter Chemometrie versteht man die Anwendung statistischer Methoden (z.B. Hauptkomponentenanalyse, PCA; Partial Least Squares Regression, PLS) zur Gewinnung von Informationen aus chemischen oder spektroskopischen Daten. Man unterscheidet Verfahren zur qualitativen und quantitativen Multikomponentenanalyse. Eine Quantifizierung, d.h. Herstellung von Zusammenhängen zwischen dem Sensorsignal und der Konzentration, ist trotz unspezifischer Wechselwirkungen möglich.

Bei der NIR-Spektroskopie werden kovalente Molekülbindungen zum Schwingen angeregt. Daher ist sie beispielsweise zur Bestimmung des Wassergehaltes landwirtschaftlicher Produkte (nachwachsende Rohstoffe, Getreide, Milch, Mais) sehr gut geeignet. Weiterhin lassen sich organische und pharmazeutische Produkte auf Proteine (NH-Bindungen) oder den Fettgehalt (CH-Bindungen) untersuchen. In Kunststoffen können verschiedene Strukturelemente, z. B. Carboxylgruppen (COOH) erkannt werden. Aufgrund der beschriebenen Möglichkeiten findet das Verfahren in der chemischen, pharmazeu tischen und lebensmitteltechnischen Industrie bei Qualitätsanalysen sowie in der Prozesskontrolle eine breite Anwendung.