几种人工合成色素的荧光光谱与拉曼光谱研究

应用荧光光谱仪及微拉曼光谱仪分别对几种常见人工合成色素溶液的荧光光谱和拉曼光谱进行了实验研究。一方面,首次测量其不同浓度合成色素溶液的荧光光谱,讨论其谱线特性。另一方面,以有致癌性的合成色素苋菜红为例,应用拉曼光谱技术进行定性和定量检测,验证拉曼光谱对色素检测的可行性。为了提高探测灵敏度,以55 nm的金纳米粒子溶胶为基底,在785 nm激发光下对不同浓度的苋菜红溶液进行了表面增强拉曼光谱探测,探测到的最低浓度为10~(-17)mol/L。分析结果为这种色素的合理利用及安全快速检测提供了有效的光谱实验依据,也为其它色素的检测提供了参考方法。     

乙酸的光谱学及其特性的研究

采用光栅光谱仪获得了波长为 2 5 4nm(Δλ1 /2 4nm)的紫外光激励乙酸溶液的紫外吸收光谱和不同浓度溶液的荧光光谱 ,并对其产生机理和谱线特性进行了研究。实验结果和理论分析表明 ,波长为 2 5 4nm的紫外光诱导乙酸分子发出的荧光是由乙酸分子上的荧光团 -C =O -产生的 ,其量子转换效率可达 5 0 %以上 ;乙酸溶液的荧光量子产额将随浓度发生明显的变化。研究乙酸的紫外光谱和荧光光谱及其特性可为其作为溶剂和催化剂时对其他有机大分子光谱特性的影响提供参考     

拉曼-荧光联合水下探测系统及初步试验

深海热液环境中存在着巨大的化学和热梯度,快速剧烈的混合和生物合作过程产生了多种多样的矿物合作过程,并培养了大量的化学合成微生物。激光拉曼光谱非常适合于深海热液环境矿物过程的探测,然而要对矿物与微生物作用过程进行研究,还需要与荧光光谱技术进行联合。针对深海热液的探测需求,研发了一套拉曼-荧光联合光谱水下原位探测原理样机。该联合系统主要通过双波长激光器和两个微型光谱仪实现,双波长激光器同时发射266 nm和532 nm激光,其中532 nm激光用来激发拉曼光谱,266 nm激光用来激发荧光光谱。根据波长不同,双波长激光被分为两束分别经两片石英玻璃窗口照射到海水或液体样品上。产生的拉曼和荧光光谱经后向散射收集并分别耦合到拉曼和荧光光谱仪中。整个系统集成于L790 mm270 mm的舱体内,在舱体前端有光学窗口和水密插头,舱体内部主要包括双波长激光器、光谱仪、嵌入式计算机和供电装置,甲板控制终端通过电缆实现对系统的供电、控制和数据采集。利用搭建的原理样机在实验室对海水和拟棱形藻样品进行探测,实验结果初步证明拉曼-荧光联合光谱探测装置的可行性,之后系统在青岛近岸进行了实验并获得了实验数据。下一步将优化系统并应用于深海热液环境探测。     

应用3维同步荧光光谱测定胭脂红浓度

为了测定混合色素溶液中胭脂红的浓度,采用归一化的方法对荧光光谱进行数据预处理,将处理后的光谱数据结合径向基神经网络,建立了对胭脂红含量的预测模型。结果表明,3维同步荧光光谱、普通3维荧光光谱预测结果的平均相对误差分别为2.86%,11.12%;对于混合色素溶液中单个色素浓度的测定,3维同步荧光光谱结合径向基神经网络效果较好。该研究为预测混合色素溶液中各色素浓度提供了帮助。     

乳腺肿瘤组织的拉曼光谱研究

使用RENISHAW显微共焦拉曼光谱仪检测了24 例乳腺肿瘤组织病理片的拉曼光谱。通过对浸润性导管癌、乳腺增生、纤维腺瘤等乳腺疾病的拉曼光谱分析,找出了不同乳腺疾病的病理片拉曼光谱的差异,这些差异可作为各类乳腺肿瘤病理片拉曼光谱的特征,为应用拉曼光谱进行乳腺疾病诊断提供依据。     

拼接光栅型宽波段高分辨率空间外差拉曼光谱仪器 对背向散射拉曼光谱的探测

为了满足微弱背向拉曼光谱信号的高分辨率、宽波段探测,设计并搭建了一台光栅拼接型的宽波段高分辨率空间外差拉曼光谱仪MGSHRS实验平台,对仪器的视场展宽,进行了光谱定标,完成了对拉曼样品的宽波段背向散射拉曼探测.该系统的实际光谱分辨率为3.37 cm~(-1),总的光谱探测范围为5 841 cm~(-1),实验结果证实该技术对于高通量、宽波段、高分辨的拉曼光谱测量展现出极好的应用潜能.     

血糖浓度荧光光谱检测研究

传统血糖检测需从患者静脉取血,给糖尿病人带来了极大的痛苦和经济负担,利用荧光测试技术进行血糖的无创检测研究.通过对不同葡萄糖浓度的全血、血清和不同浓度的红细胞溶液进行系列荧光光谱实验,结果表明全血在720～730 nm附近有明显荧光特征峰,其中720 nm附近特征峰由血细胞引起、730 nm附近特征峰是由糖份引起,且全血和血清中此位置处峰值强度均随血糖浓度变化而规律性变化.实验结果为进一步进行血糖荧光无创检测打下了基础.     

LED诱导人血液荧光光谱研究

用 4 0 8nm的LED诱导不同浓度人全血溶液的荧光光谱 ,包括研究了血液的自吸收对其荧光光谱结构产生的影响 ;分析了血液的荧光光谱随其浓度增加出现红移的现象并进行了解释 ;提出了 5 5 6nm谱峰不是某一荧光团所产生的特征峰 ,而是由吸收所造成的假峰的观点 ;讨论了激励光散射中心波长偏离激励光中心波长现象的原因。研究结果对光诱导生物组织自体荧光诊断技术有一定参考价值     

远距离物质拉曼光谱探测系统

为了实现远距离物质的识别检测,设计和建立了脉冲门控非接触式的拉曼光谱探测系统,利用强脉冲激光的高能量密度（~106 W）增强被探测物质的拉曼散射信号,通过大口径透镜系统提高拉曼光收集效率,同时采用同步延时系统控制ICCD的开启和积分时间,有效地去除背景光和荧光的干扰,提高信噪比,从而显著增加拉曼光谱探测距离。初步研究了不同通光口径对探测能力的影响,以及在950 mm的探测距离上获得了清晰的硫元素和纯净水的拉曼光谱信号。     

奶粉-三聚氰胺的荧光光谱特性研究

为了研究奶粉、三聚氰胺、奶粉-三聚氰胺混合水溶液的稳态荧光光谱和同步荧光光谱特征,采用280nm的激励光照射奶粉-水溶液时,能发射峰值位于330nm的荧光。利用恒波长同步荧光分析技术研究了该混合溶液的光谱特性,分别改变不同的波长差Δλ,当Δλ=60nm时,同步荧光强度达到最大;混合溶液中奶粉的浓度改变时,其同步荧光强度和浓度间满足线性关系。同时得到了奶粉和三聚氰胺混合溶液的同步荧光光谱,当Δλ=38nm时,奶粉同步荧光峰位位于283nm,三聚氰胺位于319nm,奶粉-三聚氰胺混合溶液中两个峰位均存在。结果表明,利用同步荧光分析技术可以较好地检验出奶粉中是否含有三聚氰胺。该研究能为三聚氰胺及其衍生物的物质特性研究提供参考,并为三聚氰胺的含量检测提供帮助。     

天然与处理翡翠的光谱学研究

文章通过对天然翡翠和漂白充填处理翡翠的共焦显微拉曼光谱(514nm)测定,得到表征翡翠硬玉结构的拉曼位移为1036cm-1,696cm-1和374cm-1,显微放大能观察到翡翠经酸洗产生的裂纹及其充填的有机物,经红外光谱的测定证实该充填物为环氧树脂,且表征环氧树脂的拉曼峰为777cm-1,1123cm-1,1611cm-1,2930cm-1和3065cm-1;通过相同测试条件下,并在极短的积分时间内对天然翡翠的绿色、白色部位和染绿色翡翠进行拉曼光谱(785nm)测定,并结合绿色翡翠紫外-可见光-近红外吸收光谱的测定,得到吸收光谱中的吸收峰637nm,658nm和691nm归属于翡翠晶体中的Cr3 ,Cr3 的大量存在将使翡翠的拉曼光谱产生极强的荧光,而染色翡翠中染料产生的荧光相对较弱.     

应用激光诱导击穿光谱测量水体中痕量重金属锌

利用激光诱导击穿光谱(LIBS)对水体中痕量重金属锌进行定性及定量分析,以1064nm波长Nd…YAG脉冲激光为激发光源,采用高分辨率、宽光谱段的中阶梯光栅光谱仪和增强型电荷耦合器件(ICCD)为谱线分离与探测器件,以锌(Zn:481.1nm)特征谱线作为分析线,测定不同浓度下的特征谱线强度。实验中以固体圆饼状石墨块为样品基体进行元素富集,滴定固定量的已知不同浓度的氯化锌溶液于基体表面固定区域,烘干并制备实验待测样品。结果表明,锌的最佳探测延迟时间为1100ns,元素谱线强度随着样品浓度的增加而增大并在较低浓度下呈线性关系,得到水体中锌元素的痕量检测限4.108mg/L。研究结果为进一步开展水体痕量重金属的激光诱导击穿光谱测量提供了方法。     

Application of a multivariate technique to Raman spectra forquantification of body chemicals

Raman spectroscopy is a highly specific technique for the identification of molecules by way of the associated characteristic spectra. The aim of this feasibility study is to assess the combination of the multivariate calibration technique of partial least-squares with Raman spectroscopy for the estimation of glucose, lactic acid, and urea concentrations in the presence of each other in a water substrate. The instrument is a CCD-based Raman spectrometer utilizing the 514.5 nm argon laser line. The estimates for the analyte concentrations yielded a standard deviation of concentration residuals of 20.71 mg/dL for glucose, 12.92 mg/dL for lactic acid, and 19.97 mg/dL for urea     

女性尿液荧光光谱学特性及机理分析

为了研究健康中青年女性尿液荧光光谱的差异,采用SP-3558多功能光谱测量系统对200nm～390nm紫外光激发的20岁～55岁女性尿液进行测量,并运用多种软件对光谱数据进行多峰拟合处理和理论分析,得到了健康女性尿液荧光光谱的特性和产生机理。结果表明,紫外光激发女性晨尿产生的较强荧光光谱,主要是由尿液中的肾脏代谢的中间物质氧化型烟酰胺腺嘌呤核苷酸(nicotinamide ade-nine nucleotide,NAD+)、核黄素、粪卟啉3种物质产生,其对应的中心波长分别为458nm,520nm,612nm和674nm,后两者均是由粪卟啉产生的;随着年龄的增大,肾脏代谢功能下降,导致其尿样中肾脏代谢的中间物质NAD+的含量增加,从而使458nm谱峰强度明显增强。     

聚合物光纤光谱特性研究

本文根据不同的精度要求,采用CCD光谱仪和高精度光谱仪测量了聚合物光纤的光谱损耗、吸收谱与发射谱,分析了这几种光谱特性,讨论了有源聚合物光纤中的拉曼谱对荧光谱的影响等现象。     

利伐沙班的定量检测:拉曼光谱法与远红外吸收光谱法

利伐沙班是一种新型口服抗凝药，它具有疗效确切、安全性好、使用方便等优点，所以经常用于静脉血栓栓塞性疾病的预防与治疗，以及非瓣膜性房颤的卒中预防。由于利伐沙班在患者体内的浓度会影响其对凝血因子Xa的抑制作用，这导致患者的临床反应有个体差异，影响最终治疗效果。为了更加合理地使用利伐沙班，临床上需要监测人体血液或尿液中利伐沙班的浓度。针对该临床需求，文中基于远红外指纹谱和拉曼特征谱在物质有效识别和定量分析的优势，采用傅里叶变换红外光谱仪和激光共聚焦拉曼光谱系统，针对液体状态下利伐沙班进行识别并定量检测。文中先通过傅里叶变换红外光谱仪检测利伐沙班的远红外吸收谱随其浓度发生的变化，再通过激光共聚焦拉曼光谱系统检测了利伐沙班的拉曼光谱随其浓度发生的变化，最后比较了远红外光谱法与拉曼法的准确率。经过比较，远红外检测的精度比拉曼光谱检测的精度提升2倍。这些结果对临床医学中利伐沙班的使用具有重要意义。     

表面增强喇曼光谱研究脐橙中亚胺硫磷农药残留

为了证实以团絮状银胶为基底的表面增强喇曼光谱（SERS）技术结合化学计量学方法能有效实现脐橙中农药残留检测,采用德国布鲁克公司的共焦显微喇曼光谱仪,对脐橙中的亚胺硫磷农药残留的快速无损检测进行了研究。通过留一交互验证法得出农药检出限为4.113mg/L,并对SERS光谱进行7种方法的预处理。结果表明,先基线校正后卷积平滑预处理的建模预测效果最好;结合偏最小二乘法建模,预测集的相关系数和预测均方根误差分别为0.904和4.890mg/L,校正集的相关系数和预测均方根误差分别为0.919和3.990mg/L。结果证明了SERS定量分析的科学性和可行性,这对国内水果的生产和出口水果的农药残留检测有一定的参考作用。     

LIBS在气溶胶诊断方面的应用

LIBS是一种原子发射光谱技术,其基本原理是利用强脉冲激光把待测样品表面烧蚀、激发为等离子体,然后用光谱仪和CCD记录等离子体发射的光谱,对光谱分析即可得到待测物质中元素的种类和浓度信息。LIBS技术由于具有快速、无需对样品预处理、可同时测量多种元素以及适应固体、液体和气体等多种样品形态的优点,被称为未来化学分析之星,它在实现气溶胶原位检测上具有极大的应用潜力。     

喇曼光谱仪测定芳烃装置中各组分含量的研究

为了提高在线喇曼光谱仪在芳烃装置的组分检测中的实时性和精度,采用偏最小二乘法(PLS)结合粒子群算法(PSO)建立了预测模型。对一定的芳烃样品进行试验。先通过光谱仪获得芳烃成分的喇曼光谱,再运用PLS算法对喇曼数据进行主因子提取,从而降低数据间的冗余性,然后应用PSO算法对芳烃组分含量进行快速搜索,找到最优解,最后将样品的真实值与预测值进行相关性分析。结果表明,与传统方法相比,喇曼光谱结合PSO算法和PLS算法的模型具有精确度高、分析速度快的特点。该研究为芳烃装置中组分的检测提供了新方法。