双背景法扣除溶剂水峰及蛋白质热变性的研究

研究蛋白质水溶液的红外光谱(IR)谱时,由于溶剂水的强吸收与蛋白质的吸收峰会发生严重重叠,极大地干扰对蛋白质吸收峰的识别、定性、定量和结构分析.尝试利用杂化光谱法扣除溶剂水峰.采用双背景方法,用空白ATR晶体(背景样品1)与ATR水层(背景样品2)合成了单光束杂化背景谱,通过控制对背景样品1和背景样品2的扫描次数,合成...     

基于正交信号校正和iPLS的烃源岩红外漫反射光谱定量分析

红外漫反射光谱技术越来越普遍地被应用到粉末样品的快速测量分析中,在应用红外漫反射光谱技术对粉末状的烃源岩样品的生烃潜量进行定量分析时,由于样品的颗粒度、 密度、 表面粗糙程度等几何参数的变化对散射光的影响非常大,使得漫反射光谱数据的信噪比很低、 背景干扰很大,这样很难对样品进行定量分析。因此需要一种有效的方法对漫反射数据进行预处理来消除散射的影响,提高信噪比。文章利用正交信号校正算法(OSC)作为一种光谱过滤手段,并与间隔偏最小二乘(iPLS)相结合,有效地消除了粉末状样品散射光的影响,可以显著提高烃源岩红外光谱预测模型的准确性,使得红外漫反射光谱技术在石油录井中有了广阔的应用前景。     

不需干燥预处理过程获得含水汽的丙酮气体样品的高质量红外光谱

测量气体样品的红外光谱时,红外光谱仪器内的水汽和气体样品中所含的水汽会严重干扰气体的红外光谱。为消除水汽的干扰,通常作法是测量前必须将水分子(气态)彻底排除掉,也就是使光谱仪器和气体样品保持干燥状态。该研究提供一个新测量方法,不需任何干燥预处理过程,直接获得含水汽的丙酮气体的红外光谱。经过几十次光谱扫描累加后,观察并根据水汽谱的吸收峰性质(吸光率>0或吸光率<0),向光谱仪样品室引入少量干燥氮气或少量潮湿空气,在接下来的光谱扫描累加过程中,水汽吸收峰将逐渐变小直至消失。实验结果表明该方法去除水汽干扰峰简单高效。新方法在0.5 cm-1光谱分辨率时效果非常好,为气体的高分辨分析提供了有力工具。     

不需干燥预处理过程获得含水汽的丙酮气体样品的高质量红外光谱（英文）

测量气体样品的红外光谱时,红外光谱仪器内的水汽和气体样品中所含的水汽会严重干扰气体的红外光谱。为消除水汽的干扰,通常作法是测量前必须将水分子(气态)彻底排除掉,也就是使光谱仪器和气体样品保持干燥状态。该研究提供一个新测量方法,不需任何干燥预处理过程,直接获得含水汽的丙酮气体的红外光谱。经过几十次光谱扫描累加后,观察并根据水汽谱的吸收峰性质(吸光率0或吸光率0),向光谱仪样品室引入少量干燥氮气或少量潮湿空气,在接下来的光谱扫描累加过程中,水汽吸收峰将逐渐变小直至消失。实验结果表明该方法去除水汽干扰峰简单高效。新方法在0.5cm-1光谱分辨率时效果非常好,为气体的高分辨分析提供了有力工具。     

宽频段太赫兹光谱技术的抗坏血酸和硫胺素研究

采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR),测量了L-抗坏血酸与硫胺素在0.10~3.50 THz的光谱特性。给出了两种维生素的分子模型,详细分析比较了抗坏血酸与硫胺素在两种方法测量下吸收光谱的异同。结果表明：利用太赫兹时域光谱和傅里叶红外光谱测得的特征吸收谱在0.70~3.00 THz完全吻合,而在较低频段0.30~0.50 THz,两种样品的傅里叶红外光谱展现了太赫兹时域光谱所没有的特征峰,同时硫胺素样品在8.00~12.00 THz范围内,8.75,8.85,9.00,9.30和10.30 THz出现指纹峰;研究了样品掺杂不同比例聚乙烯粉末时THz吸收光谱的差异,抗坏血酸对太赫兹吸收较弱,总结了两种维生素的折射率曲线与其吸收峰的对应关系;结果对抗坏血酸和硫胺素的分析识别以及维生素太赫兹光谱数据库的建立具有重要参考意义。     

β-Zn3BPO7非线性光学晶体的光谱特性

测量了β-Zn3BPO7晶体(001)方向的红外－可见－紫外光波段的透射与反射光谱, 从而得到反射谱R透射谱T, 以及吸收系数, 并得出样品的禁带能隙Eg=3.198 eV。利用太赫兹时域光谱(THz—TDS)测量技术, 测量了THz辐射脉冲参考波形和透过样品后的信号波形, 进行傅立叶变换和简单的数学处理, 得到β-Zn3BPO7样品的介电系数的实部和虚部, 以及吸收系数的变化频谱α(ν)。在1.396, 2.002, 2.476和2.674 THz处, 分别存在明显的共振吸收峰。在THz波段的吸收较小, 特别是在0.5 T到1.5 T之间, 吸收几乎接近于零, 而样品在高频端有吸收增大的趋势。     

正交投影用于红外光谱图中光谱提取及背景扣除

利用正交投影方法以及原始信号及其投影与背景矢量之间的线性关系,确定背景光谱,从而将待测组分的红外光谱从混合物光谱中提取出来,达到扣除背景及分辨重叠光谱之目的。本方法用于二氯乙烷及丙酮中各组分红外光谱的提取,获得了满意的结果。     

复混肥中钾含量的激光诱导击穿光谱分析

将激光诱导击穿光谱技术(LIBS)应用于复混肥中的主要营养元素之一钾(K)元素的含量检测.样品中K养分的浓度较高,在等离子体形成过程中容易发生自吸收.通过分析谱线的激发能级、跃迁几率以及自吸收程度,确定最佳分析谱线为钾的原子线404.40 nm.同时为了提高LIBS分析复合肥样品的测量精度,分析了光谱测量稳定性随谱线信号平均次数的变化规律.结果显示,在本实验条件下,一次测量平均100个脉冲所得的光谱信号,其相对标准偏差较小.实验总共分析了9个复合肥样品,其中7个作为定标样品,建立K养分浓度的定标曲线,另外2个作为未知样品,用以检验LIBS分析K养分浓度的测量精确度.研究结果表明,定标曲线的线性拟合度为0.989,检验样品的绝对误差小于0.3%,体现了激光诱导击穿光谱技术快速分析复混肥中钾养分的潜力.     

基于自适应免疫算法重叠拉曼谱峰的解析

拉曼光谱测量速度快,可以实现原位实时测量,现已成为过程控制中物料检测的一种重要手段。但由于环境的复杂性以及拉曼光谱信号特点,目前在线检测时难免会出现一些重叠谱峰。基于免疫算法特点,将该方法用于芳烃重叠拉曼谱峰信号的解析中,提取混合物质中单个组分拉曼谱峰信息进行分析,结果表明该方法解析快速、定量准确,相对误差低于1%,是解析重叠拉曼光谱信号的有效方法。针对现场样品检测中出现的重叠谱峰伴随荧光背景信号,提出了结合独立成分分析的自适应免疫算法,有效地解析出荧光背景信号,为复杂样品的拉曼光谱检测分析提供了新的手段。     

溴化钾质量对红外光谱测试结果的影响

溴化钾(KBr)在中红外区段没有吸收峰,所以常作为红外光谱测试样品的载体。如果溴化钾试剂中混有杂质,则杂质产生的吸收峰会对样品测试的红外光谱形成干扰和影响。对国内外多家厂商的溴化钾试剂分别进行了红外光谱测试,就溴化钾试剂质量对红外光谱测试的影响进行了分析和论述。分析表明,红外光谱实验所选用的溴化钾纯度至少应当在99%以上。     

Study on Infrared Transmission Spectrum of Sildenafil Citrate Mixed in Traditional Chinese Medicine

The infrared transmission spectrum has been studied on the mixed medicine sample composed of sildenafil citrate (SDF or Viagra) and traditional Chinese medicine(TCM). The measured infrared spectra are composed of several broad absorption bands and many sharp absorption lines. Then the broad absorption bands are changed from sample to sample. It is identified that the sharp and broad absorption bands are from the Viagra and TCM, respectively. A numerical best fitting process has been used to extract the absorption spectrum from the spectrum of mixed sample. Combined with the numerical analysis, the Viagra component can be extracted from the mixed material even with a changeable broad absorption bands' background. It shows that the infrared transmission spectroscopy is a useful method to extract the component of chemical medicine from the mixed medicine.     

红外三级鉴定法快速鉴别栽培与半野生黄芪

采用红外光谱的三级鉴定法分析鉴别了栽培黄芪和半野生黄芪。所获得的一维红外光谱、二阶导数谱和二维红外相关谱,能逐步提高红外谱图的分辨率,并从不同的角度上体现了两者的差异性。结果显示,黄芪的红外光谱主要由有机酯类化合物、醌类化合物及糖苷类物质的振动吸收带组成。两类黄芪样品的一维红外光谱和一阶导数谱整体上十分相似,只是在多糖吸收区域(1160—925cm-1)略有差异,对比该区域的二维相关红外光谱,差异主要表现在1100—1000cm-1和1150—1050cm-12个吸收带。结果表明,红外三级鉴定法可以对栽培黄芪和半野生黄芪进行快速、无损、简便的分析与鉴定。     

反常吸收与高质量的远红外光谱

在水汽含量恒定但相对湿度较大的情况下,远红外光谱仪得不到理想的100%线。这表明过高的水汽含量将会导致反常吸收现象。反常吸收的出现将严重影响远红外光谱的质量。研究了光谱仪内部空气相对湿度和光谱分辨率对反常吸收的影响,发现降低水汽含量和采用适当光谱分辨率可以有效抑制反常吸收现象,对获得高质量的远红外光谱很有益处。在无反常吸收现象发生的实验条件下,采用"湿度中和法"在空气湿度波动的情况下也可以得到理想的100%线,这为快速获得高质量的远红外光谱提供了新测量方法。     

Infrared spectral changes with crystallization in poly(vinylchloride): Correlations with X-ray and density data

The influence of crystallinity and stereoregularity on the infrared (IR) spectrum of atactic PVC in the solid state has been studied by many researchers [1-12]. Although the molecules in commercial PVC consist of both syndiotactic and isotactic sequences, the bulk polymer is not highly stereoregular, having approximately 50% syndiotacticity. Its infrared spectrum is different from that of highly syndiotactic PVC [3,5,7,9,10-12], particularly in the carbon-to-chlorine stretching region where there are three bands located at 610(615), 635, and 690 cm^?1. These three bands are known to be of complex origin, since each band consists of more than one absorption frequency and its relative intensity depends on the physical state or history of the specimen [3,5,7,9,10-12]. The spectrum in this region is most rigorously interpreted in terms of chain conformational structure, the spatial arrangement of the atoms around the C-C1 bond. Thus, while changes in absorbance intensities for the bands with history do not necessarily reflect changes in crystallinity, their history dependence renders these bands potentially useful as crystallinity indicators.     

不需制备样品与获得期望强度的红外单光束谱

为扣除溶剂或其他背景组分的干扰,测量红外光谱时常常需要获得期望强度的高质量背景单光束谱。通常,实验上获得期望强度的背景谱是极其困难的。为实现这一重要且十分困难的目标,引进了杂化单光束谱的概念。同一溶液但不同厚度的b₁和b₂的两样品的单光束谱分别为Φ_b1和Φ_b2,则定义它们的线性组合Φ_α=αΦ_b1+(1-α)Φ_b2为杂化单光束谱,其中α(0≤α≤1)称为组分因子。调整组分因子α数值,就可以精确调控杂化谱的强度。在合适的条件下,杂化谱Φ_α与厚度为b₂-αb₂+αb₁的真实样品的光谱高度类似,即Φ_b2-αb2+αb1≈Φ_α。因此,不用制备厚度为b₂-αb₂+αb₁的样品,其单光束谱可以用Φ_α来替代。随着α变化,可以得到不同的Φ_α,厚度在b₁和b₂间的真实样品的单光束谱都可用相应的Φ_α来替代。实验结果证实,杂化谱提供了一种简单和易操作的扣除背景干扰的高效方法。     

迭代最小二乘法气体光谱自动水汽差减算法

傅里叶红外光谱法具有测量速度快、信噪比高、检测范围广等优势,在针对污染源废气排放的快速检测及长时间在线监测中具有巨大的发展潜力。水汽是红外光谱污染气体检测中的主要干扰物,影响NO_X,SO₂等重要污染物的检测,差减水汽背景谱消除光谱中水汽干扰可提高这些污染物的检测精度,具有重要意义。气体光谱中水汽吸收峰由于受到水分子团簇、仪器线型函数等影响,通过数值方法对其计算的误差较大;为此,水汽背景谱一般需采用同一台光谱仪实测获得。主要有两种方法： 第一种是通过反复调节水汽/氮气混合气中的水汽浓度,使水汽背景谱中的水汽吸收峰与污染气体光谱中水汽吸收峰相同,此方法耗时较长,且受环境条件制约很难在现场检测中使用;第二种方法是预先测量不同浓度的水汽光谱,在检测污染气体时选取两幅与污染气体光谱中水汽吸收峰最为接近且将其夹在中间的水汽光谱作为参考谱,使用这两幅参考谱线性拟合与污染气体光谱中水汽吸收峰相同的水汽背景谱,此方法可获得高度近似的水汽背景谱,但当前缺乏相关自动算法妨碍了其在快速自动消除水汽干扰方面的应用。为此,提出一种选取水汽参考谱及拟合水汽背景谱的自动算法,用于自动差减消除水汽干扰。在参考谱选取中,使用污染气体光谱依次减去浓度由低至高的水汽光谱,依据差减后光谱中水汽吸收峰所在波数的吸光度正负性来选取参考谱。在水汽背景谱计算中,基于迭代最小二乘法逐步剔除光谱中受污染物吸收峰干扰的波数,采用剩余波数上的数据拟合水汽背景谱,使其与污染气体光谱中水汽吸收峰相一致。使用水汽背景谱对污染气体光谱进行差减即可消除污染气体光谱中的水汽干扰。对含有NO₂的污染气体光谱进行了差减消除水汽干扰实验,结果表明所提出的自动算法可快速准确消除水汽干扰;NO₂在消除水汽干扰后可由其位于1 629 cm-1的强吸收峰检测,相比消除水汽干扰前使用不受水汽干扰的位于2 917 cm-1的弱吸收峰检测,其检出限得到了大幅提高。     

消除溶剂水吸收峰干扰的红外光谱测量新方法

水在中红外波段的强吸收有时会遮蔽水溶液中溶质的特征峰,从而干扰溶质的红外谱带归属和分析。提出了一种新方法,控制水峰的吸收强度逐渐变化(强→弱→消失),从而得到高质量的红外光谱。利用单次ATR附件,通过先扫描空ATR晶体N次,经短暂暂停后,再继续扫描载有纯水(或参比溶液)的ATR晶体M次,这样累加得到的背景单光束谱(N+M次扫描)中水的吸收强度就直接与扫描次数N和M相关。选择足够大的扫描次数N和合适的扫描次数M,就可以彻底扣除水峰的干扰。利用该方法,成功获得了K₂CO₃溶液和牛血清白蛋白(BSA)溶液的消除了水吸收峰的高质量红外光谱。实验结果证实新方法具有快速、高效等优点。文中也讨论了该方法的局限性。     

聚乙烯薄膜材料的红外光谱研究

由于红外吸收光谱法具有许多突出的优点,因此它在许多领域有广泛的应用。在薄膜、合成纤维、橡胶、塑料等高聚物的研究方面,用于单体、聚合物、添加剂的定性、定量和结构分析。一般高聚物的红外光谱中谱带的数目很多,而且不同种类的物质其光谱很不相同,特征性很强。此外红外光谱法的制样和实验技术相对比较简单,它适用于各种物理状态的样品。本实验研究以高聚物薄膜材料做样品,对样品高聚物进行红外光谱分析,分析表明,本实验所用样品高聚物成分为聚乙烯材料,这个实验结果也表明,用红外光谱法鉴定高聚物的组成非常有效。红外光谱法用于定量组分分析,与其它测量方法相比,具有制样简单方便、重复性好和测量精度高的特点。     

Spectroscopic Analysis of Organophosphorus Pesticides Using Colorimetric Reactions

The UV-Vis and infrared (IR) absorption spectra of organophosphorus (OP) pesticides have been studied. A correlation in spectra was developed to optimize the OP pesticides in the environments. The spectroscopic (UV-Vis and IR) spectrum of OP pesticides like methyl parathion, malathion and parathion has been interpreted in detail. A complete calculation of the normal frequencies and absolute intensities of UV-Vis and IR absorption bands are interpreted with the help of corresponding experimental data. In the colorimetric reactions, the bands appear at 2 077, 1 637, 1 455, 1 015, 655 cm-1 for malathion; 2 081, 1 639, 1 316, 1 015, 794, 683 cm-1 for parathion; 2 078, 1 632, 1 032, 794 cm-1 for methyl parathion were used for quantitative or qualitative analysis. All these IR spectra were acquired by averaging 100 scans at a resolution of 4 cm-1. It is determined experimentally in the region 200～450 nm for UV-Vis absorption bands and in the region 400～4 000 cm-1 for IR absorption bands. It is concluded that the mainly optically active groups (P—OH, CO, PO, C—O—C, P—O—C, PS, —OH) present in pesticides which are responsible in change in significant data for quantitative and qualitative analysis. The various optical properties like wavelength, band energy, wave number, and frequency, also are calculated.     

Infrared (IR) image synthesis method of IR real background and modeled IR target

An infrared (IR) image synthesis method is proposed for the synthesis of a real IR background and modeled IR target, used as IR signatures, as well as a band-transformation between short wave IR (SWIR), middle wave IR (MWIR), and long wave IR (LWIR) in an IR imaging system simulation. IR target images are created by the RadThermIR software, an IR signature prediction software. Individual radiances for IR signatures, corresponding to the max/min temperatures of a real IR background and modeled IR target image, are calculated with Planck’s law. First, an IR background of an arbitrary wavelength band is transformed to one of the other wavelength bands with the temperature-radiance characteristics. And then, after adjusting the gray levels of the arbitrary IR target signatures based on their radiances for the wavelength band of the transformed IR background, these IR target and background signatures can be synthesized as one image for a specific wavelength band. The experimental results show that the modeled IR target images, such as a modeled helicopter and F16, can be synthesized on the IR background images of three IR wavelength bands. And we confirmed that IR background images of the three IR wavelength bands can diversely be synthesized with the modeled IR targets as the setting temperature of the target and background, the target distance, and the field of view (FOV) arbitrarily.