A Method for Quantitative Analysis of Chemical Mixtures with THz Time Domain Spectroscopy

A method for analysing chemical mixtures quantitatively with terahertz time domain spectroscopy is proposed. The experimental results demonstrate the feasibility of this technique. Transmission coefficient of THz wave at the sample surface is taken into account to improve the analytic precision, lsomer mixtures are chosen as the experimental samples. Compared to similar techniques, the analytic precision could be improved evidently in this method.     

常见五元糖的太赫兹时域光谱

利用基于飞秒超快激光的太赫兹时域光谱(terahertz time domain spectroscopy, THz-TDS)对D-木糖、D-核糖、D-阿拉伯糖、D-来苏糖及相关的五元糖进行了研究, 得到了它们在0.1~2.0 THz波段的THz-TDS吸收谱图. 不同糖类化合物的吸收谱表现出明显的特征, 表明THz-TDS技术可以分辨化合物结构上的微小差异, 可以应用于物质检测与分析. 同时还研究比较了不同旋光性五元糖的THz-TDS光谱.     

固态多环芳烃化合物的THz时域光谱研究

利用太赫兹时域光谱技术室温下对芳烃化合物萘、联苯、葸、α-萘酚和β-萘酚在3-73cm^-1(0．1．2．2THz)频谱范围内进行了光谱测量。结果表明，多环芳烃化合物在此波段有不同的吸收特征。不能形成氢键的萘、联苯和蒽在67cm^-1(2．0THz)附近均有一吸收峰，这可能是由于分子之间的振动即晶格振动所引起的；而能够形成氢键的口一萘酚和卢．萘酚，其吸收峰可归结于分子间氢键的相互作用所引起的集体振动模式。1Hz时域光谱不仅能够鉴别分子结构存在微小差别的化合物而且还能鉴别同分异构体。     

多种糖混合物的太赫兹时域光谱定性及定量分析研究

利用太赫兹时域光谱(terahertz time-domain spectroscopy, THz-TDS)技术研究了D-(-)-核糖、D-葡萄糖、α-乳糖一水合物及β-乳糖在0.3～1.6 THz波段的光谱特性。结果显示THz波对几种糖结构的变化有灵敏响应,在测量波段内有各自特征的THz指纹吸收光谱。利用线性回归技术对含两至四组分混合体系的THz光谱进行定性及定量解析,获得了混合物中各组分含量,相对误差小于7.2%,并就误差产生的原因做了简要分析。实验结果表明THz-TDS技术能够用于材料的定性及定量分析研究,在生物医药的无损检测和质量控制等方面有重要的应用前景。     

太赫兹技术在药物化学研究领域中的应用*

太赫兹(THz)技术及其应用研究近些年发展迅速,许多研究表明该技术在国防安全、信息通信、材料、环境、化学和生物医学等领域有巨大的应用前景。本文就近年来利用太赫兹光谱和太赫兹成像技术在药物化学领域中的应用研究进行综述。介绍了太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）在药物活性成分（Active Pharmaceutical Ingredients, APIs）的检测、异构体的区分、药物的多晶型和假多晶型的鉴别以及混合物的定性与定量分析等方面取得的研究成果和进展;阐述了太赫兹成像技术在分析药物的物理化学性质和包衣膜厚度、密度、结构特性,以及监测产品的一致性和完整性方面的应用优势。此外,还介绍了太赫兹技术在药物动力学研究及药物生产过程分析中的创新性应用研究。     

同步辐射红外谱学显微光束线站的空间分辨率测试

同步辐射红外光源具有宽光谱范围、高准直性、高亮度等特点。相比于传统的红外热光源,同步辐射红外光源的尺寸非常小,空间分辨率可达到衍射极限。为了得到准确的空间分辨率信息,对上海光源BL01B1红外谱学显微光束线站的空间分辨率进行了测试。使用刀片法和鉴别率板对上海光源BL01B1红外谱学显微光束线站水平和垂直方向的空间分辨率进行了详细测量,两种测试方法的结果都表明在所测的中红外波段,同步辐射红外谱学显微技术的空间分辨率达到衍射极限,与理论值十分符合。     

一种有效提高太赫兹时域光谱装置成像空间分辨率的方法

太赫兹波成像技术一个最显著的制约因素是其有限的空间分辨率。提出通过在样品前加小孔的方法来提高传统太赫兹时域光谱装置成像的空间分辨率。采用在样品前约2 mm处加直径为0.5 mm小孔的方法使成像的空间分辨率从1.276 mm提高到0.774 mm, 提高0.502 mm, 约39％。通过这个简单的方法在传统的太赫兹时域光谱成像装置上实现了空间分辨率从毫米量级到亚毫米量级的提高。聚乙烯板上直径为1 mm的小孔被作为成像的研究对象, 分别采用传统的太赫兹时域光谱装置对样品进行直接成像和在样品前约2 mm处加直径为0.5 mm的小孔后对样品成像两种方式, 并采用损失成像中信噪比较好的能量损失成像, 对比两种方式得到的样品的太赫兹像, 结果显示聚乙烯板上小孔的边界加小孔后成像比不加小孔直接成像明显清晰。证实了在样品前加小孔可以有效的提高太赫兹成像系统的空间分辨率。从理论上对通过在样品前加小孔提高系统空间分辨率的方法进行了分析, 指出小孔尺寸越小, 系统的空间相干长度越大, 空间分辨率越高, 但同时太赫兹信号的强度会相应减小。该方法可以简单有效的提高太赫兹时域光谱装置成像的空间分辨率, 从而进一步拓展太赫兹谱成像技术的应用领域。     

聚乙烯—碳黑复合材料的太赫兹时域光谱测量研究

利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术在0.3-2.0 THz频率区间测量了不同碳黑含量(?渍)的聚乙烯-碳黑复合材料光电性质随频率的变化及其与碳黑含量之间的关系. 测量发现, 随碳黑含量的增加, 复合体系的吸收系数逐渐增大, 并伴随折射率的相应增加. 在碳黑含量确定的情况下, 材料的吸收系数随频率的增加而增大, 但折射率随频率的增加而略有减小. 在假定复合体系中孤立碳黑颗粒在外电场作用下的极化过程是引起材料太赫兹频区介电损耗主要因素的情况下, 利用德拜偶极子弛豫理论对聚乙烯-碳黑复合材料的介电行为进行了解释.     

一种有效提高太赫兹时域光谱装置成像空间分辨率的方法

太赫兹波成像技术一个最显著的制约因素是其有限的空间分辨率。提出通过在样品前加小孔的方法来提高传统太赫兹时域光谱装置成像的空间分辨率。采用在样品前约2 mm处加直径为0.5 mm小孔的方法使成像的空间分辨率从1.276 mm提高到0.774 mm,提高0.502 mm,约39％。通过这个简单的方法在传统的太赫兹时域光谱成像装置上实现了空间分辨率从毫米量级到亚毫米量级的提高。聚乙烯板上直径为1 mm的小孔被作为成像的研究对象,分别采用传统的太赫兹时域光谱装置对样品进行直接成像和在样品前约2 mm处加直径为0.5 mm的小孔后对样品成像两种方式,并采用损失成像中信噪比较好的能量损失成像,对比两种方式得到的样品的太赫兹像,结果显示聚乙烯板上小孔的边界加小孔后成像比不加小孔直接成像明显清晰。证实了在样品前加小孔可以有效的提高太赫兹成像系统的空间分辨率。从理论上对通过在样品前加小孔提高系统空间分辨率的方法进行了分析,指出小孔尺寸越小,系统的空间相干长度越大,空间分辨率越高,但同时太赫兹信号的强度会相应减小。该方法可以简单有效的提高太赫兹时域光谱装置成像的空间分辨率,从而进一步拓展太赫兹谱成像技术的应用领域。     

基于平均吸收的太赫兹波振幅成像研究

提出了一种基于一定频率内平均吸收的太赫兹(THz)波振幅成像新方法。太赫兹波频率在0.1～10 THz之间,波段位于红外和微波之间。太赫兹波成像技术的一个显著特点是信息量大,如何对每个样品点的大量信息进行处理提取有用信息重构出样品的图像是一项关键技术。选用中间挖空有“THz”字样的白纸为样品作太赫兹波成像研究,首先探讨了时域和频域上几种常用太赫兹波振幅成像方法所反映的样品信息及其特点,进一步使用提出的基于一定频率内平均吸收的太赫兹波振幅成像新方法对样品进行图像重构。实验结果表明这种新方法可以很好的反映样品的真实信息,反映了样品在一定频率范围内由于吸收而引起的效果的综合,与吸收系数和厚度相关,离散效应得到了很好的消除,相对几种常用的太赫兹波振幅成像方法能够得到更清晰的图像。此新方法尤其适用于结构简单的样品,能够成为几种常用振幅成像方法的有力补充。