基于激光拉曼光谱的橄榄油掺伪定量检测

采用便携式激光拉曼光谱仪对208个特级初榨橄榄油(EVOO)掺伪亚麻籽油(FSO)样品进行拉曼光谱扫描,结合主成分分析(PCA)和偏最小二乘回归(PLSR)分析方法实现了EVOO掺伪FSO的定量检测研究。开发了偏最小二乘回归校准模型,并在内部(使用交叉验证、留一法)和外部(使用独立样本集)进行验证。采用预测值与真实值之间的相关系数(R²)、均方根误差(RMSE)及相对分析误差(RPD)这3个参数对系统的预测性能进行评价。研究试验表明,该系统的预测均方根误差为2.31%,预测集相关系数为0.995;交叉验证均方根误差为2.24%,交叉验证集相关系数为0.995,同时得到该系统的相对分析误差为14.19。结果显示该系统在EVOO掺伪FSO定量检测方面具有优秀的预测性能,使用该系统可以对EVOO掺伪进行简易、快速、无损定量检测。     

基于拉曼光谱全谱数据的无损快速胆维丁含量定量检测方法

提出了利用拉曼光谱全谱数据结合偏最小二乘法实现胆维丁含量快速无损定量检测方法。 采用实验室自主研发的便携式拉曼光谱仪采集了39组不同含量胆维丁样品的拉 曼光谱,26组作为训练集建立偏最小二乘预测模型,13组作为测试集验证模型。测试集预测的 含量和实际含量的线性相关系数为0.999。研 究结果表明拉曼光谱全谱分析结合偏最小二乘法可以用于胆维丁含量的快速定量检测。     

利用拉曼光谱原位定量检测技术筛选红酵母类胡萝卜素高产突变株

建立了一种利用显微拉曼光谱原位定量技术筛选平板培养基上类胡萝卜素高产突变株的方法。为了消除培养基背景信号对定量结果的影响,采用矢量校正算法对光谱数据进行预处理,得到了不含培养基干扰的菌落净信号。比较了不同光谱收集方式对光谱重现性的影响,发现扫描方式较定点检测能获得重现性更好的菌落净信号。利用共焦显微拉曼光谱分析了平板培养基上红酵母菌落中的类胡萝卜素,并用光镊拉曼光谱法进行验证,两种方法所得类胡萝卜素1512cm-1拉曼峰值呈现良好的线性关系,说明了共焦显微拉曼光谱定量检测平板培养基上菌落内类胡萝卜素的可行性。用该方法对红酵母诱变菌进行筛选,筛选出两株类胡萝卜素高产菌株。研究结果表明该菌种筛选方法比传统方法更客观、高效。     

肿瘤拉曼光谱检测的影响因素分析

利用激光显微拉曼光谱仪对40例肿瘤患者样品进行检测,分析和探讨了激发光源、组织样品离体时间、样品形态、切片厚度、样品保存条件等因素对样品拉曼光谱的影响,对肿瘤的早期诊断具有重要的参考价值和指导意义。     

共振拉曼光谱法检测人体皮肤中类胡萝卜素的研究

类胡萝卜素作为一种强抗氧化剂在人体的抗氧化防御系统中起重要作用。它在人体中的含量可以用来表征人体的健康状况。为了检测人体中的类胡萝卜素,对用共振拉曼光谱法检测人体皮肤中类胡萝卜素进行了实验研究。经过反复实验获得了最佳实验参数。如选择测量部位拇指内侧,入射波长473nm,入射光强度20mW,曝光时间5s。同时通过甘油匹配的方法增加了探测到的拉曼信号的强度。利用拟合差分算法有效去除了荧光背景噪声,获得了明显的人体皮肤中类胡萝卜素的拉曼光谱。     

抗血栓药物拜瑞妥的远红外光谱研究

以治疗血栓的新型药物拜瑞妥为例,利用远红外光谱,实现了药物快速准确的定量分析。首先,基于密度泛函理论进行理论仿真,分析了拜瑞妥基团结构的振动模式,预测其在0～100 cm^-1波数范围内存在多种共振吸收。接着,利用远红外光谱仪对拜瑞妥进行检测,获得了与理论仿真结果高度一致的实验谱图,明确了拜瑞妥在远红外频段的特征吸收峰。最后,对不同质量拜瑞妥样品进行了测试,研究了拜瑞妥的特征吸收峰强度与其质量之间的线性关系,以多个特征峰为指标进行联合分析,实现了拜瑞妥药物含量的快速定量分析。研究结果有助于推动相关抗血栓药物的快速检测手段的发展。     

基于拉曼光谱的微结构光纤丙酮传感检测研究

结合拉曼光谱特异性和微结构光纤所需样品体积 小(纳升量级)等优点,基于拉曼光谱法,利用三孔MOF作为传 感头,搭建了丙酮浓度传感系统。 丙酮溶液在毛细管吸附作用下进入到MOF的空气孔内, 在倏逝波激发下丙酮溶液产生拉曼信号,通过探测耦合回微结构光纤纤芯的拉曼 信号强度探测丙酮浓度。实验利用丙酮C-H键(2843cm－1)伸缩振动峰作为其特 征谱线,同时以水的H-O键(3371cm－1 )伸缩振动峰作为内标物组成相对强度,对 溶液中的丙酮含量进行测定。实验结果表明,当丙酮浓度从5%增加到50%时,丙 酮浓度与丙酮C-H键伸缩振动峰和水H-O键伸缩振动峰强度比值呈线性关系,二 者相关系数为0.98。本文系统也可以用于其它挥发性有机化合物的定 性和定量分析。     

一种基于光纤器件的表面增强拉曼散射光谱检测系统

报道了一种基于表面增强拉曼散射(SERS)效应的结构简单、成本低的近红外拉曼光谱探测系统。该系统采用近红外半导体激光器作为激发光源。通过提高激发光源的输出背景抑制比,抑制激发光光纤传输产生的光纤拉曼信号,采用光纤型波分复用器滤除剩余激发光,利用光子计数模式的铟镓砷雪崩光电二极管作为探测器代替昂贵的近红外光电倍增管或近红外电荷耦合器件,实现了对4-胺苯并噻吩表面增强拉曼光谱的检测。该近红外光纤型检测系统具有结构简单、小型化、成本低廉以及远程检测等优势。     

基于表面增强拉曼光谱的甲萘威水溶液检测分析

以表面增强试剂OTR202和OTR103作为表面增强拉曼光谱(SERS)的活性基底,探索建立甲萘威水溶液的SERS检测方法。首先对比分析了甲萘威水溶液的普通拉曼光谱与SERS。然后分析了表面增强试剂与待测样本的加入量对甲萘威水溶液的SERS的影响。最后分析了质量浓度在0.1~15.0 mg/L范围内的甲萘威水溶液的SERS,并以1374 cm-1处的特征峰强度与甲萘威水溶液浓度进行线性回归,得到线性方程为y=414.5x+481.59,决定系数R2=0.9864。试验结果表明该研究方法对甲萘威水溶液的检测限可达到0.1 mg/L,说明以表面增强试剂OTR202和OTR103为SERS活性基底的SERS检测方法可用于水中甲萘威残留检测。     

透射法的红外热波缺陷定量检测研究

脉冲红外热波检测是一种新兴的无损检测技术,通常采用反射型激励方式。针对反射法缺陷深度检测误差大的不足,系统分析了透射法的红外脉冲热波定量检测缺陷深度。通过分析材料在脉冲热激励下的一维热传导模型,探讨了缺陷深度的红外测量原理。利用表面温度一阶微分峰值时间法建立特征时间与缺陷深度的关系,实现对缺陷深度的定量检测。以PVC板人工楔形槽缺陷为例,采用透射法与反射法对比实验分析缺陷深度的测量误差。结果表明,反射法在对缺陷进行定量计算时需要选取参考区域,而透射法对数据的处理不依赖参考区域,避免参考区域所带来的误差。透射法直接加热缺陷面,响应时间短,通过求解缺陷处的特征时间计算缺陷深度,检测精度得到大幅度提高。     

偏振反射光谱和信息熵的环境污染物成分定量检测

为了实现环境污染物成分的优化检测,提出基于偏振反射光谱和信息熵的环境污染物成分定量检测技术。采用偏振反射光谱检测方法实现对环境污染物成分的数据信息采集,将测试环境分为32个不同污染程度等级区域,结合环境污染物的指标评价体系,采用差异化评分方法,建立环境污染物成分的分布检测模型,通过偏振反射光谱特征分析的方法,结合回归分析,实现对环境污染物成分的偏振反射光谱特征检测,根据污染物排放浓度达标情况,采用环境污染物的浓度曲线分析,实现对环境污染物成分定量检测识别,检测的污染物成分主要有重金属、碳化合物、氮化合物等。测试表明,采用该方法进行环境污染物成分检测的准确性较高,归一化误差最小为0.018,均方根误差为0.155,检测评价效果较好。     

Study on the echinococcosis blood serum detection based on Raman spectroscopy combined with neural network

A Raman spectroscopy method combined with neural network is used for the invasive and rapid detection of echinococcosis. The Raman spectroscopy measurements are performed on two groups of blood serum samples, which are from 28 echinococcosis patients and 38 healthy persons, respectively. The normalized Raman reflection spectra show that the reflectivity of the echinococcosis blood serum is higher than that of the normal human blood serum in the wavelength ranges of 101—175 nm and 1 801—2 701 nm. Then the principal component analysis (PCA) and back propagation neural network (BPNN) model are used to obtain the diagnosis results. The diagnosis rates for healthy persons and echinococcosis persons are 93.333 3% and 90.909 1%, respectively, so the average final diagnosis rate is 92.121 2%. The results demonstrate that the Raman spectroscopy analysis of blood serum combined with PCA-BPNN has considerable potential for the non-invasive and rapid detection of echinococcosis.     

基于吸光度的波长筛选方法用于近红外光谱定量模型的优化

建立一种基于吸光度的波长筛选方法,以近红外光谱测定中成药制剂的多糖含量为例,对模型优化效果进行验证.考虑模型稳定性,在计算机平台上搭建一种新的样本集划分框架,基于吸光度筛选出最优波段为400~1882&2072~2364 nm,建立偏最小二乘(PLS)模型得到的SEPAve、RP,Ave分别为27.13 mg L-1、0.856,与全扫描谱区(400~2498 nm)的PLS模型预测效果做比较.结果表明,基于吸光度的波长筛选方法,可以优选出高信噪比波长,从而提高了近红外光谱定量模型的性能.     

壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱测试系统设计

基于壳层隔绝纳米粒子增强技术,开发了一种新型的等离激元拉曼光谱测试系统,该系统能够有效地提高被测物质的拉曼反射信号强度。壳层隔绝纳米粒子增强技术采用包裹了极薄的二氧化硅或者氧化铝壳层的单层金纳米粒子,能够产生较强的表面增强效应。整个测试系统的硬件部分主要包括双处理器（ARM和DSP）主控板、半导体激光光源、光谱仪、光纤探头和粒子施加装置;软件部分能够自动获取被测物质的拉曼谱图。这里,粒子施加装置用于自动地将壳层隔绝纳米粒子施加到被测样本中。在实验中,将测试系统用于检测食品违禁添加物三聚氰胺和孔雀石绿,以验证壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱技术。实验结果表明,该测试系统具有较高的测试灵敏度和较短的测试时间,广泛地适用于食品安全中痕量物质快速检测。     

基于拉曼泵浦-探测光谱的冷原子温度估算

提出了基于拉曼泵浦-探测技术得到的原子吸收谱线获取冷原子温度的方案,并将其应用于85Rb原子磁光阱中.实验中,原子在囚禁光和探测光的共同作用下发生受激拉曼跃迁,产生亚自然线宽的类色散峰,通过把该类色散峰与理论模型进行拟合估算出被囚禁85Rb冷原子团的温度为230 μK.相对于飞行时间测温法,该方案提供了一种简捷的测量冷原子温度的方法.     

Surface-enhanced Raman spectroscopy chips based on two-dimensional materials beyond graphene

Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) based on two-dimensional (2D) materials has attracted great attention over the past decade.Compared with metallic materials,which enhance Raman signals via the surface plasmon effect,2D materials integrated on silicon substrates are ideal for use in the fabrication of plasmon-free SERS chips,with the advantages of outstanding fluorescence quenching capability,excellent biomolecular compatibility,tunable Fermi levels,and potentially low-cost material preparation.Moreover,recent studies have shown that the limits of detection of 2D-material-based SERS may be comparable with those of metallic substrates,which has aroused significant research interest.In this review,we comprehensively summarize the advances in SERS chips based on 2D materials.As several excellent reviews of graphene-enhanced Raman spectroscopy have been published in the past decade,here,we focus only on 2D materials beyond graphene,i.e.,transition metal dichalcogenides,black phosphorus,hexagonal boron nitride,2D titanium carbide or nitride,and their heterostructures.We hope that this paper can serve as a useful reference for researchers specializing in 2D materials,spectroscopy,and diverse applications related to chemical and biological sensing.     

Raman spectroscopy de-noising based on EEMD combined with VS-LMS algorithm

This paper proposes a novel de-noising algorithm based on ensemble empirical mode decomposition (EEMD) and the variable step size least mean square (VS-LMS) adaptive filter. The noise of the high frequency part of spectrum will be removed through EEMD, and then the VS-LMS algorithm is utilized for overall de-noising. The EEMD combined with VS-LMS algorithm can not only preserve the detail and envelope of the effective signal, but also improve the system stability. When the method is used on pure R6G, the signal-to-noise ratio (SNR) of Raman spectrum is lower than 10 dB. The de-noising superiority of the proposed method in Raman spectrum can be verified by three evaluation standards of SNR, root mean square error (RMSE) and the correlation coefficient ρ.     

海水吸光度特性高精度检测研究

采用紫外-可见分光法测量不同浓度的海水相对于纯水的吸光度,为达到高精度检测海水吸光度的要求,在检测海水吸光度时将仪器本身固有的背景信号及样品容器之间的差异所产生的误差纳入研究范畴,对实验方法展开进一步的优化,利用差减的方法滤除背景信号的干扰,同时验证了比色皿空杯相对于空气吸光度的重复性及比色皿之间相对于空气吸光度的差异性,再利用差减的方法滤除比色皿之间的差异所带来的误差,并且选取一定的特征波长观察其相对于纯水的吸光度数据,验证了运用优化后的实验检测方法最终达到高精度测量海水吸光度的目的(<0.000 5 AU),对于精确检测高透明度水域中的各种物质具有重要意义。     

基于表面增强拉曼光谱的水中土霉素残留量的快速检测

应用表面增强拉曼光谱(SERS)检测技术,建立了一 种水中 土霉素(OTC,oxytetracycline)残留量的快速检测方法。实验以表面增强试剂OTR202和OTR103作为活性基底,并使用自适应迭代 惩罚最小二乘法(air-PLS)扣除荧光背景;然后对所用胶体和胶体混合物的吸收光谱与 OTC水溶液的 SERS光谱进行了探讨;最后分析了样品的加入量和不同混合的时间对SERS信号强度的影响, 建立了水中OTC残留浓度X与SERS光谱的1332cm－1处峰面积Y之间的线性 回归方程。实验结果表明,当水中的OTC 浓度范围为0.1~22.0mg/L时,水中OTC残留浓度与1332cm－1处峰面积之间呈现良好的线性关系,线性方程 为Y=5165.7X+4304.9,决定系数R²为 0.986。预测集 样本OTC含量的真实值与预测值之间的R²为0.973, 均方根误差(RMSEP)为1.112m g/L,回收率为96.7~124.5%,相对标准偏差(RSD,n=5)介于1.2098~4.787, 可满足水中OTC残留量的检测,为现场快速检测水中OTC残留量奠定了良好的基 础。     

拉曼光谱结合Adaboost算法的食源性致病菌分类识别

食源性致病菌的检测分类一直是食品安全领域的重要研究对象,与传统的病原菌分类方法相比,基于拉曼光谱的分类识别方法具有更高的灵活性和准确性.实验以常见食源性致病菌的拉曼光谱为对象,利用11种病原菌的132条光谱数据,提出一种基于主成成分分析(PCA)和线性判别分析(LDA)的Adaboost集成分类识别模型.实验结果表明,...