空間偏移拉曼光譜技術及數據處理方法研究

李揚裕，馬建光，李大成，崔方曉，王安靜，吳 軍

1. 中國科學院安徽光學精密機械研究所通用光學定標與表征技術重點實驗室，安徽 合肥 230031 2. 軍事科學院系統工程研究院，北京 100082

引 言

拉曼光譜技術是一種基于拉曼散射現象的光譜分析技術，可以根據分子的振動、轉動信息識別未知化合物。與常規化學分析技術相比，拉曼光譜技術具有非接觸、無損、快速準確等優點，是當前分析領域研究的熱點。然而，拉曼散射光強弱是其本身固有的缺點，一般拉曼散射光強約為入射光強的10-10，在對容器內未知樣品進行檢測時極易受到容器壁的熒光和拉曼散射干擾[1]。因此，其商業應用往往僅限于透明塑料或玻璃包裝的情況。

2005年Pavel Matousek等在研究拉曼散射光子遷移理論的基礎上提出了空間偏移拉曼光譜技術(spatially offset Raman spectroscopy，SORS)，通過將拉曼光收集點偏離激光入射點，能夠抑制容器壁的熒光和拉曼散射干擾，取得更好的檢測效果[2]。該技術已被應用于藥品認證、疾病診斷、危險品檢測特別是液體爆炸物的安檢等領域中，得到了廣泛的關注和認可[3-4]。通過對不同偏移距離的光譜進行多變量數據分析，能夠得到各層的干凈的拉曼光譜。但是，多變量數據分析需要大量的不同偏移距離的光譜數據，采集時間長、處理時間長，不利于現場快速檢測[5]。

本文首先介紹空間偏移拉曼光譜技術的原理，然后通過設計搭建空間偏移拉曼光譜實驗裝置，分別采用傳統方式和空間偏移方式對容器內樣品進行拉曼光譜的測量和對比分析，以期證明空間偏移拉曼光譜技術在不透明、有色容器內樣品檢測方面的可行性，并對空間偏移拉曼光譜的數據處理方法進行研究。……