基于拉曼光譜的已知混合物組分定量分析方法

顏 凡, 朱啟兵*, 黃 敏, 劉財政, 雷澤民, 張 恒, 張麗文, 李 敏

1. 江南大學(xué)輕工過程先進(jìn)控制教育部重點實驗室，江蘇 無錫 214122 2. 北京卓立漢光儀器有限公司，北京 101102

引 言

近年來，基于拉曼光譜的檢測分析方法由于具有無損、非接觸、無化學(xué)污染、檢測時間短、檢測結(jié)果準(zhǔn)確、重復(fù)性好、適用于大多數(shù)有機(jī)和無機(jī)化合物等優(yōu)點，在微生物、法醫(yī)分析，鑒定可卡因和其他非法藥物的濫用、食品等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1-3]。在利用拉曼光譜進(jìn)行混合物組分的定量分析時，不同成分的光譜信號相互重疊，并且由于物質(zhì)分子之間的相互作用導(dǎo)致它們的振動方式與純物質(zhì)相比有所不同，這給定量分析帶來了很大困難。

檀兵等[4]利用Voigt函數(shù)對原始光譜進(jìn)行擬合以解決多元素共存條件下的譜峰重疊問題；在此基礎(chǔ)上，利用擬合譜峰的中心波長、光強、半峰全寬和譜峰質(zhì)心構(gòu)建特征參數(shù)向量，解決了傳統(tǒng)譜峰識別方法難以提取譜峰波形形態(tài)特征導(dǎo)致的識別率難以保證的問題。

劉燕德等[5]利用600～3 000 cm-1波段的拉曼光譜，并結(jié)合支持向量機(jī)(SVM), 偏最小二乘(PLS)等定量分析模型分別對三組分食用調(diào)和油中各組分進(jìn)行了快速定量檢測，其中最優(yōu)PLS模型的決定系數(shù)和RMSE分別為0.990 4和0.018 8。高穎等[6]利用非線性最小二乘法將天然氣拉曼光譜分解為純物質(zhì)組分的拉曼光譜分量和若干個洛倫茲譜峰之和的形式，建立該組分特征峰面積和對應(yīng)的濃度之間的模型。粟暉等[7]根據(jù)混合物光譜向量與其組分參考光譜向量二者間的空間向量夾角值與組分的相對含量存在線性關(guān)系，通過少量已知樣本擬合出夾角值與其含量的標(biāo)準(zhǔn)曲線，實現(xiàn)混合物組分的定量分析。……