光谱技术论文范文

光谱技术论文范文第1篇

样品：根据市场上黄酒中糖、酸的主要成分及其相互比例配制糖-酸混合溶液，从而模拟酸度对黄酒糖度的影响。配制比例如下：葡萄糖：异麦芽糖：麦芽糖：果糖：蔗糖：乳糖=72:12:7:3:3:3；乙酸：乳酸=40:60。再根据绍兴黄酒检测中心所提供135个的黄酒样品中的糖度分布情况（15g/L~40g/L）、酸度分布情况（3g/L~7g/L），分别配制糖度为15、17.5、20、22.5、25、27.5、30、32.5、35、37.5、40g/L，酸度为3、3.5、4、4.5、5g/L、5.5、6、6.5、7g/L混合溶液，共计99个不同样品。将配制好的溶液使其混合均匀后，快速用DT81261移液枪抽取样品对其进行光谱扫描。仪器设备：美国Nicolet公司的Nexus870傅里叶变换红外光谱仪、InGaAs探测器、1mm光程石英比色皿。溶剂：采用蒸馏水排除其他杂质对结果的影响。溶质：葡萄糖、麦芽糖、异麦芽糖、果糖、蔗糖、乳糖、乙酸、乳酸均为分析纯。以空气为参比，选用光程为1mm的石英比色皿，谱范围为800～2500nm，分辨率为8cm-1，扫描次数为64。

2结果与讨论

2.1一维近红外吸收图谱分析

由于酸度浓度梯度变化较小，光谱受其他因素的影响导致光谱不能明显的体现出光谱随酸度的变化情况，因此在9个浓度中挑选3%、5%、7%与0%光谱做比较，其近二维红外光谱如图1所示。从图1可以看出，在1650~1850nm区间光谱有微小的变化，在1794nm处的特征峰吸光度随酸度浓度的增加而增加。陈斌[11]通过研究6%的醋酸、6%的葡萄糖、6%的醋酸和6%的葡萄糖的混合溶液的近红外光谱分析，发现醋酸和葡萄糖的混合溶液的光谱曲线并不是理论上的两条原溶液的叠加，与原溶液相比在1250~1850nm的峰和谷的形状都发生了较为明显的变化。为了排除水在1450nm处对糖的强烈影响，因此选择1650~1850nm波段作为分析对象。

2.2二阶导数近红外谱图分析

由于原始近二维红外光谱分辨率太低，很难通过光谱了解酸度对混合糖度的影响。因此计算其光谱的二阶导数，从而增强光谱的分辨率。通过波段分析酸对糖的影响，结果见图2。从图2的二阶导数光谱图中可以看出有1818nm、1823nm、1834nm、1839nm、1845nm6个波长处明显的受酸度浓度改变而变化的特征峰。而在1650~1800nm波段范围内，出现了很多类似较小的特征峰。说明该波段受酸度的影响特征峰较多，但影响较弱。因此，重点通过1800~1850nm波段分析酸对糖的影响。从图2还可以看出，在1823nm、1834nm、1845nm处均形成了波谷，说明这些波长均由糖所引起。不含酸的混合糖溶液在1818nm、1839nm处出现波峰。而酸-糖混合溶液在这些波段处出现波谷。说明该波长处酸与糖发生了相互作用。根据特征峰的变化大小可知，结果受酸度变化敏感程度强弱：λ1845>λ1839>λ1818>λ1823>λ1834。

2.3二维相关图谱分析

进行二维相关分析有两个作用，一能鉴别出各谱峰的归属，二能分析酸对糖溶液的影响以及相互作用[5]。酸-糖共混物的同步交叉峰存在以下关系，[(糖)，(糖)]>0;[(酸)，(酸)]>0;[(糖)，(酸)]<0;[(酸)，(糖)]<0，可以利用这个规律鉴别出各个谱峰的归属;在二维相关光谱中，空白为正峰，阴影为负峰。将对酸度变化较为敏感的1800~1850nm波段进行二维光谱分析，从而分析酸对糖影响以及它们之间的相互作用。图4（a）和（b）为1800~1850nm范围内酸度含量从3%增至7%的二维同步，异步相关光谱图。在图4（a）中出现了1818nm、1823nm、1834nm、1839nm、1845nm较强的自相关峰，其大小表明该波长处吸收强度随酸度变化的敏感程度。这与在二阶导数中分析的结论是一致的。在（1845，1839）、（1845，1823）、（1834，1827）、（1827，1823）、（1837，1818）处出现较强的正交叉峰；在（1843，1839）、（1837，1834）出现较强的负交叉峰。由于1823nm、1834nm、1845归属于糖。根据近红外光谱解析实用指南[12]可知：1839nm、1827nm、1823nm、1834nm、1845nm归属于糖中的O-H伸缩振动和C-O伸缩振动的组合频，1843nm、1837nm、1818nm吸收峰归属于酸中的O-H伸缩振动和C-O伸缩振动的组合频。表1列出二维光谱分析相关峰的归属和各吸收峰的变化顺序。从表1可以看出，在1800~1850nm范围内随着酸度的增加，各波长的响应顺序为：λ1843>λ1839>λ1845>λ1823>λ1827>λ1834>λ1837>λ1818。从中可以看出酸对糖的影响主要来自酸的O-H、C-O分别和糖的O-H、C-O形成的氢键。2.4酸对糖度模型的影响从模型角度出发考虑酸对糖的影响，以99个样品作为样品集，分批次将不同酸度下的11个不同糖度的混合溶液作为预测集。按照近红外原理，RSD<10%，RPD>3，则模型预测效果理想[13-14]。如表2所示，9组不同酸度下的糖度模型效果均理想，且可以看出除了酸度为3%的预测集外，其他预测集的SEP随酸度从3.5%到7%增大而增大，模型效果指标RPD、RSD从165、0.0017变成61、0.0047，模型预测效果变差。酸度为3%预测集的预测效果异常，可能由于酸度为3%的预测集处于浓度分布边缘，相似样本较少所导致。

3结论

光谱技术论文范文第2篇

中图分类号 O6 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）07-0001-01

1 拉曼光谱的发展

1928年，一个叫C.V.Raman的印度物理学家发现一种散射光谱，并称之为拉曼光谱。刚发现该光谱的时候它的聚焦必须要用日光来当光源，后来人们慢慢发现汞弧灯的聚集性更好更方便，就用汞孤灯替代了日光。但是汞弧灯存在强度不太高、单色性差等缺点，这在一定程度上阻碍了拉曼光谱的发展。到60年代后，微弱信号检测技术得到改善，计算机应用普及，又引入激光光源，这些都给拉曼光谱的发展带来了新的转机。再后来，激光拉曼探针的出现使拉曼光谱技术出现了质的飞跃。

2 拉曼光谱的特点

分子的简正振动过程中极化率的变化的大小不能决定红外光谱中的谱线强度，但是能决定拉曼光谱的谱线强度，这也就使得通过拉曼光谱可以检测红外光谱仪中无法检测出来的信息。拉曼效应是所有分子的共性，且其存在的形态不影响这一效应，这也说明拉曼效应具有普遍性。用拉曼散射光谱检测样品时，样品不需要特殊制备，样品数量的多少也无所谓，在探测样品时拉曼散射采用光子探针，这种探针不会损伤样品，可保全样品的完整性。

3 拉曼光谱在不同研究领域的应用

3.1 在无机材料中的应用

在研究低维纳米材料的众多方法中，拉曼光谱法俨然成为了首选。在纳米材料中，包括组成成分、键合类型、制备纳米材料的方法以及制作工程中必要的热处理环节，都能影响纳晶界结构本身又比较复杂，这就使得纳米材料的研究难以进行，而拉曼光谱法恰恰可以解决这一问题，纳米材料的结构信息可以通过拉曼频率表现出来。所以不管是从纳米材料的分子结构去分析，还是从键态特征角度去看，又或者是进行其定性鉴定，都能利用拉曼光谱获得重要信息资料。

3.2 在矿床学中的应用

拉曼光谱法可应用在矿床学中，对沉积有机质或有机碳质物进行研究。沉积有机质会发生热蚀变现象，拉曼光谱对这种变化异常敏感，所以有机质的拉曼光谱会随着演化阶段而发生系统性的变化。根据这一特性，研究沉积有机质时，就可以依靠有机质的拉曼谱图建立拉曼谱参数回归方程，再利用方程计算源岩的埋藏历史、沉积环境，然后综合分析判定其具有的油、气潜力。拉曼光谱在一定程度上促进了矿床学的研究。

4 拉曼光谱技术

4.1 表面增强拉曼光谱技术

在一些特殊的金属良导体表面或溶胶的制备过程中，表面增强拉曼散射的吸附分子的拉曼散射信号远大于普通拉曼散射信号。拉曼光谱最显著的缺点是灵敏度很低，而表面增强拉技术恰好克服了这一缺点，并且能够获得常规拉曼光谱不易获得的结构信息。这也就是表面研究、吸附界面表面状研态究等都运用表面增强拉曼光谱技术的原因。

4.2 高温拉曼光谱技术

运用高温激光拉曼技术时，拉曼光谱的谱峰频率、位移、峰高、峰、峰面积及其包络线的量化解析都会发生变化。因此，工业冶金、制作玻璃、研究地质化学、探究晶体的生长等涉及固体的高温相变过程，熔体的键合结构的研究领域，通常都会使用高温拉曼光谱技术。

4.3 共振拉曼光谱技术

要想提高分子的某个或几个特征拉曼谱带强度，并使其达到正常拉曼谱带的104～106倍，就必须用到共振拉曼光谱技术。共振拉曼光谱不仅弥补了拉曼光谱灵敏低这一缺点，同时它还具有一个非常大的特点，就是只要共振拉曼光谱产生的激光频率与待测分子的电子吸收峰接近或重合时，就可以观察到泛音及组合振动光谱，这在常规的拉曼光谱中是极难见到的。共振拉曼光谱的高灵敏性，用于低浓度检测再好不过，甚至可以不加任何处理就得到人体体液的光谱图。若要其灵敏度可以达到单分子检测，只需将共振拉曼光谱技术与表面增强技术相结合。

4.4 共焦显微拉曼光谱技术

要想提高分子强度，就必须用到共振拉曼光谱技术。共振拉曼光谱不仅弥补了拉曼光谱灵敏低这一缺点，同时它还具有一个非常大的特点，就是只要共振拉曼光谱产生的激光频率与待测分子的电子吸收峰接近或重合时，就可以观察到泛音及组合振动光谱，这在常规的拉曼光谱中是极难见到的。共振拉曼光谱的高灵敏性，用于低浓度检测再好不过，甚至可以不加任何处理就得到人体体液的光谱图。若要其灵敏度可以达到单分子检测，只需将共振拉曼光谱技术与表面增强技术相结合。

4.5 傅立叶变换拉曼光谱技术

从20世纪90开始，傅立叶变换拉曼光谱逐渐发展起来。在1987年，第一台近红外激发傅立叶变换拉曼光谱（N IR FT-R）仪面向世界，由Perkin Elmer公司推出了。为了减弱荧光背景，照射样品采用的是1 064mm的近红外激光。此后，化学、生物学和生物医学样品的非破坏性结构分析研究中都有用到傅立叶变换拉曼光谱技术。

4.6 拉曼光谱与其他仪器联用技术

拉曼光谱与其他仪器的联用与其单独使用相比，可以获得更多的有用信息，且信息的可靠度也得到大大提高。正是如此，拉曼光谱仪和这些不同仪器的联用得到了全球各地的研究单位的密切关注，并且开始着手研究。

5 结论

通过以上理论分析，我们可以总结出来这样一个结论：拉曼光谱技术是所有化学、物理技术中最为卓越的，而拉曼光谱仪的发展对各个领域的研究都有着非凡的意义。

参考文献

[1]冯艾，段晋明，杜晶晶，等.环境水样中五种多环芳烃的表面增强拉曼光谱定量分析[J].环境化学，2014，33（1）：46-52.

[2]王松，付作鑫，王塞北，等.银基电接触材料的研究现状及发展趋势[J].贵金属，2013，34（1）：79-83.

[3]周凤羽，尤静林，王媛媛，等.钨酸铅晶体及其熔体结构的高温拉曼光谱研究[J].光谱学与光谱分析，2013（6）：1507-1510.

[4]许永建，罗荣辉，郭茂田，等.共聚焦显微拉曼光谱的应用和进展[J].激光杂志，2007（2）：13-14.

[5]张延会，吴良平，孙真荣.拉曼光谱技术应用进展[J].化学教学，2006（4）：32-35.

[6]任斌，田中群.表面增强拉曼光谱的研究进展[J].现代仪器与医疗，2004（5）：1-8.

光谱技术论文范文第3篇

关键词：香烟分类；高光谱成像技术；焦油量；无损检测；香烟烟丝；图谱合一 文献标识码：A 

中图分类号：TN911 文章编号：1009-2374（2015）23-0063-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.23.033 

烟草是我国重要的经济作物，早在半个世纪之前，利用近红外光谱分析技术对烟草进行了大量的无损检测研究，国外的许多学者根据不同烟草类型建立了相应近红外光谱分析模型对烟叶所属的品种（白肋烟、烤烟）或不同产地（美国本地、非美国产）均得到了较好的正确判别结果，相对而言，国外的应用水平较为领先。国内近红外光谱分析技术应用于烟草始于1995年，经过几十年的发展，国内烟草行业目前对近红外技术的应用已十分广泛。尽管近红外光谱技术用于烟草行业的无损快速检测能够应用于过程分析，然而非成像近红外光谱技术不适合于定量分析和分散性样品分析，由于外界因素的干扰不能有效剔除，其模型建立后需要不断进行维护修正并且测试灵敏比较低，相对误差比较大。近年来，高光谱成像技术不仅在农产品安全检测方面的应用取得了良好效果，也大量应用在农情监测作物长势的性状信息研究中。随着成本的降低，从最初航空、卫星遥感的应用平台，扩展到为近地应用提供了可能。将高光谱成像技术应用到烟草行业的品质与安全性检测中，可以综合得到产品内外品质的全面检测信息，这种内外品质信息兼备的特征，使得高光谱图像技术在烟草行业的无损检测方面具有较大的应用前景。现阶段利用高光谱成像技术进行烟草行业的无损检测还处于研究和发展阶段，随着光谱分辨率的不断提高，高光谱成像能够记录的烟草品质信息会越来越丰富。 

1 材料与方法 

1.1 实验设计 

本实验选用北京中南海8mg、四川娇子（时代阳光）、上海红双喜（硬）、黄果树（典藏）、南京（特醇）俗称红南京、云烟（红）、都宝（新）7种中低档价格大众定位的香烟品种，分别对这7种香烟的烟丝在室内进行实验。每个品种类型的香烟选取两支香烟的烟丝量，取出两支香烟的烟丝进行高光谱图像信息采集。为了保证室内暗室环境，实验选择在晚上19∶00以后的密闭实验室内进行数据采集，采用卤钨灯照射香烟烟丝样品，样品到光谱仪镜头的垂直距离选择为65cm，导轨速度为2mm/s。 

1.2 香烟烟丝光谱成像光谱数据预处理 

1.3 香烟烟丝理化值含量 

记录烟盒上给出的每种香烟的焦油量、烟气烟碱量、一氧化碳量理化值的标准数值，用于采集的每个品种香烟的烟丝平均光谱数值建立模型进行相关分析，其理化值参数如表1所示： 

本实验所用的香烟样品量，每个种类的香烟使用两根香烟的烟丝量，因此在后续参照每个类型的香烟烟丝理化值的标准值时，都会相应采集2倍的香烟烟丝理化值含量作参照。 

2 结果 

2.1 不同品种香烟烟丝的成像光谱图 

本文在ENVI里从高光谱数据立方体中利用R、G、B三原色的特征波长（680nm、550nm、450nm）提取出不同种类的香烟烟丝高光谱成像图（如图1所示）。从图中我们可以很直观地分析辨别7种香烟的烟丝色泽、分布信息状况的变化，进而发现这7种香烟烟丝的差异，说明利用高光谱成像技术可直观对香烟烟丝的类别进行定性识别分析。 

2.2 不同烟丝的高光谱反射率曲线对比分析 

采集每个类型的香烟烟丝高光谱成像数据，通过换算预处理得到香烟烟丝的高光谱反射率曲线图（如图2所示），并对其进行分析。由结果可知：7种香烟烟丝所提取的光谱反射率曲线基本一致，都在400～500nm的可见光区，光谱曲线出现吸收谷，并在680nm处也有轻微反射吸收谷且无波峰出现，这与查阅文献的绿色植被的光谱反射率曲线不同，这一特征可用来区分识别烟草烟丝与其他绿色经济作物。进一步结合香烟烟丝内部的组分信息变化分别对香烟烟丝焦油量和烟碱量进行分析，达到图谱合一化，表明基于高光谱成像可以从图像和光谱两个角度对香烟烟丝的焦油量和烟碱量进行分析。 

2.3 香烟烟丝的理化值预测模型构建 

在400～1000nm波长范围内，提取出7种香烟烟丝的平均光谱反射率值，分别与采集到的7种香烟的焦油量和烟碱量两种理化值采用偏最小二乘法（PLS）建立相关预测模型分析。首先利用偏最小二乘法（PLS）建立7种香烟烟丝光谱反射率与焦油量的预测模型，建模结果如表2所示，其建模结果模型相关系数R=0.67。烟碱量俗称尼古丁，利用7种香烟烟丝的光谱反射率值与所采集的香烟烟碱量采用偏最小二乘法（PLS）建立烟碱量的预测模型，建模结果如表3所示，其建模结果模型相关系数R=0.68。由香烟焦油量和烟碱量两种理化值模型的建模结果可知：采用高光谱成像技术对香烟烟丝组份信息的定量识别是可行的。 

光谱技术论文范文第4篇

关键词：光谱检测；土壤；重金属；研究方向

中图分类号：TG13 文献标识码：A

1 重金属光谱检测法

1.1 原子吸收光谱法。原子吸收光谱法（AAS），是通过检测待测样品原子蒸气辐射出来的特有光波来进行定量分析，原理是光源辐射出波长一定的入射光，入射光在经过原子化器中时有部分被原子蒸气所吸收，未被吸收的光经过分光系统以及监测系统测得相关数据，即吸光度。通过吸光度和待测元素的院子浓度的线性关系，可以求得待测物质中相关元素的含量。这种方法有点突出，即拥有较高的灵敏度、较快的分析速度、广泛的测量范围、简单的仪器组成以及方便的操作方法，能够对微量和痕量重金属作出快速分析。

1.2 原子荧光光谱法。原子荧光光谱法（AFS），是一种通过测定原子在激发状态下所发出的荧光强度，对原子进行定量分析的光谱分析方法。使用原子荧光光谱法测定土壤中相关重金属原子以及其他元素的方法较多，如氢化物发生-原子荧光光谱法、程序控温石墨消解-原子荧光光谱法、双道原子荧光光度计法等等。

1.3 电感耦合等离子体发射光谱法。电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）是通过判断样品中相关原子或者离子被激发所产生的特征辐射，从而进行相关分析。依次使用盐酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸对土壤样品进行消解，采用电感耦合等离子体原子光谱法对其进行元素分析。经过国家一级土壤标准物质分析发现经过优化的电感耦合等离子体发射光谱法拥有较高的精密性。

1.4 激光诱导击穿光谱法。激光诱导击穿光谱技术（LIBS）为一种常见的激光烧蚀光谱分析技术。该技术能够实现快速和实时的样本分析，在相关物质的定性和定量分析中被广泛采用。激光诱导击穿光谱主要用于检测质量分数高于10-6的元素。国内的研究人员曾利用激光诱导击穿光谱法对表面氧化钢中铬镍铜铝等元素、高炉流道中的组分和温度、铝合金中铜铁硅、彩绘文物、不锈钢等进行分析，这种方法同样可以运用到土壤样品中重金属元素的定量和定性分析。

1.5 X射线荧光光谱法。X射线荧光光谱（XRF），是一种使用X射线对样品中成分和含量的定性和定量分析的技术。中国科学院环境光学与技术重点实验室和安徽光学精密器械研究所的研究人员在实验条件下，使用NITON XLt793型便携式X射线荧光光谱重金属分析仪对土壤中的铅元素展开分析，测定不同铅浓度征谱线的变化情况，并找出光谱强度与浓度呈线性关系的铅浓度范围，建立了相关的定标曲线。

1.6 表面增强拉曼光谱法。表面增强拉曼光谱（SERS）利用增强因子将常规拉曼光谱信号增强，降低常规拉曼光谱散射截面低所带来的不利影响。表面增强拉曼光谱法应用的领域较广，可以用于测各种食品和药品中的添加剂成分的检测、牛奶中三聚氰胺的检测、水产品中孔雀石绿的检测。在科学研究中具有重要意义，如被用于研究铁吡啶类缓冲剂和自组装DNA同钴邻菲Luo啉配合物离子作用的研究。

2 土壤重金属光谱检测国内外研究现状

2.1 国外研究现状。国外对于土壤重金属光谱检测技术的研究较多，如利用反射光谱对矿区土壤的重金属污染进行评估，使用LIBS探讨土壤中相关技术元素的检测限和分析方法，使用电感耦合等离子体发射光谱技术对经过处理的土壤进行重金属含量和形态的分析。同时研究的方向不断多元化，如探讨利用智能软件技术结合LIBS对土壤镉元素进行分析，利用特殊的X射线荧光光谱对有机垃圾引发土壤重金属污染的情况的分析。

国外研究人员使用近红外光谱能够定量分析废气中所含的金银矿的土壤重金属，以及重金属分布图描绘。使用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定重金属在土壤中的形态进行分析。结合计算机智能软件技术LIBS定性和定量技术，研究土壤中的铬，利用反射光谱对开采后的矿区土壤重金属污染进行评估。应用LIBS测量系统测量土壤约，钾，镁的检测极限，分别为12、9、9、7mg/kg。通过研究在土壤中的大部分金属的检测极限为10-100ppm，国外研究人员通过土壤重金属的等离子体温度的测试结果，对定量分析的检测和分析的应用进行了讨论。部分研究者使用原子吸收光谱法能够检测土耳其的色雷斯地区的表层土壤中的某些元素和锌的重金属含量。

2.2 国内研究现状。国内对于重金属光谱检验的研究较晚，但是发展速度比较快。国内进行的重金属光谱检验主要有以下几个方面：利用原子吸收分光光度分析法对经过多种酸进行消解的土壤样本分析，准确测定了其中的铜、铅等成分的测定；通过表面增强拉曼光谱法，以巯基苯甲酸为标记并作为自我组装修饰分子，利用扫描电镜实现对重金属离子的分析等。国内研究人员通过全分解的方法进行消解土壤样品，并且结合了原子吸收分光光度法和标准加入法测定土壤中的锌、铜、镐、铅、铬、镍的含量。部分研究人员对巯基苯甲酸为拉曼标记和自组修饰分子，采用了扫描电镜表征纳米粒子的组装以及以表面增强拉曼光谱检测表面标记分子的信号，以此实现重金属离子的检测。还有研究人员基于LIBS的方法通过对土壤中的中金属进行实时检测并对实验数据进行了分析，旨在探讨激光诱导离解光谱技术的定量化反演方法的应用。

3 对重金属光谱检验的讨论

对土壤重金属光谱的检验的关键技术问题在于土壤重金属的消解，因为土壤中的重金属多以化合物的形式存在，其检验需要进行前期处理，这也是检测结果精确定的决定因素之一。传统的消解方法多为湿法消解或者干法灰化，部分人员针对土壤重金属测定中不同的消解方法作了对比和研究，得出密闭容器消解法优于点热饭法和干灰化法。在x射线荧光光谱检测中，基体效应的校正和本底的扣除则是它的关键问题。有些人对能量色散x射线荧光光谱背景扣除方法进行了探讨，采用的是波峰法和小波峰法对实际的谱线进行了处理，并且取得了很不错的效果。还有部分人员将神经网络的基本参数算法应用在了x射线荧光定量的分析之中，并且与理论系数相比之下，nnfp的算法提高了非线性基体效应的校正能力以及预测的准确度。

结语

由于社会经济的高速发展，产生大量的工业和生活垃圾是在所难免的，然而这些垃圾对我们的土地造成严重污染，其中重金属的污染危害最为严重。因此，建立一整套重金属检测技术体系意义重大，而光谱检测技术在这方面的发展潜力为人们所看好。

参考文献

[1]王本伟，胡文友，黄标，等.便携式X荧光光谱（PXRF）测定法在农田土壤重金属分析中的应用[J].矿物岩石地球化学通报，2012（5）.

光谱技术论文范文第5篇

【关键词】中药黄连饮片；活性成分；检测；光谱成像

文章编号：1004-7484（2013）-11-6864-01

中药饮片是在中药理论的指导下，根据辨证施治和调配制剂的实际需要，对中药材进行一定的加工炮制而形成的产品。由此可以看出中药材的质量也就决定了中药饮片质量的优劣，而中药饮片的质量对临床中药制剂的质量和药效也起着决定性作用。但长期以来国缺乏对中药饮片的质量标准和控制等有效的法律法规。因此，中药饮片质量的检测和控制对于保证中药疗效和广大人民安全使用中药有着非常重要的意义。基于此论文对中药黄连片活性成分进行了检测，现将分析报道如下。

1中药黄连饮片活性成分的检测方法及过程分析

1.1中药黄连饮片活性成分的检测方法分析中药黄连为毛莨科植物黄连、三角叶黄连或云连的干燥根茎，黄连的主要活性成分有小檗碱、黄连碱、甲基黄连碱等，具有清热燥湿、泻火解毒等功效[1]。由于其主要活性成分多数具有荧光，所以采用荧光光谱成像技术对黄连饮片进行检测。光谱成像技术是一门新兴的技术，是传统的二维光学成像技术和光谱技术有机结合的产物[2]。另外，这种技术还集中了光学、光电子学、电子学、信息处理学、计算机科学等领域的先进技术。光谱成像技术运用范围很广，可以进行图像采集、显示、处理和分析解释等[3]。中药黄连饮片活性成分分布的检测主要是通过光谱成像技术构建中药黄连饮片是我光谱成像指纹图谱，从而实现黄连饮片的活性成分空间分布检测，这种检测方法不仅科学，而且可靠、准确。检测结果可以为入药部位选择及饮片质量的评价提供依据。

1.2中药黄连饮片活性成分的检测过程分析在进行实际检测时要先调节系统接收端的高度，以保证达到最大的空间分辨率。然后根据药物的特点设置系统中的参数，主要包括光谱分辨率参数、范围参数和接收器曝光时间参数等，这些参数会根据不同的药品做不同的调整。中药黄连饮片活性成分分布的检测时这些参数的范围是光谱分辨率参数5nm、范围参数480-680nm、接收器曝光时间参数800ms。接着将被检测物品放置到载物台上，要注意调整紫外光源和载物台的相对位置，使其均匀激发显示出若干个狭窄的光谱带。最后用计算机专用软件对检测所得到的数据图像进行处理。2中药黄连饮片活性成分的检测数据分析

中药黄连根部有皮层、木质部、髓部三个部位，这三个部位是可以直接通过肉眼观察到的，但是看不到的是这三个部位中所含有的活性成分是不相同的，甚至存在很大的差异。这种特性的判别只有通过实验才能得出，用光谱成像技术分别在三个人工选取10×10像素的小区域内对这三个部位的活性成分进行检测发现三个部位的光谱曲线存在明显的差异[4]，其光谱曲线平均值如下图所示（图1）。木质部、髓部和韧皮部的峰形和峰位相似显示性较大，而峰面积却存在较大的差异。通过对光谱图像的重构和分类处理，可以清晰地看出中药黄连各部分的活性成分的空间分布状况。统计三个部位中的像素所占面积的对比情况，结果显示，木质部、髓部、皮层各自占的总面积分别为30.3%、18.5%、51.5%。由此可以看出，中药黄连饮片中的主要活性成分在木质部中含量最高、其次是髓部、皮层中的含量最低[5]。3中药黄连饮片活性成分的检测结果讨论

论文对中药黄连饮片活性成分检测的目的是为了观察了解中药黄连饮片中活性成分的分布，有效的对其药用部位进行质量评价。论文以中药黄连饮片为研究对象，结合中药鉴定学与分析化学知识，运用光谱成像分析技术对中药黄连饮片活性成分进行检测。通过对中药黄连饮片活性成分的检测数据的分析，可以看出中药黄连饮片不同组织结构中活性成分的分布差异性比较明显，而且这也直接决定着入药部位的如何选择，但目前中药入药部位的选择主要通过经验来判断的，这对药效的发挥及药品质量的控制都是非常不利的。论文运用荧光光谱成像分析技术对黄连饮片的活性成分进行了检测，实验结果显示可以通过分析黄连饮片不同组织部位的光谱特征，运用主成分分析法确定检品活性成分的空间分布。同时，还可以进一步通过图像分割，获得饮片各组织结构的空间分布及其活性成分的相对含量，这些数据都可以为入药部位的质量控制提供依据。4结语

通过论文的研究发现黄连饮片根茎的不同部位中所含的活性成分量存在一定的差异，其中木质部中含量最高、皮层中的含量最低。同时，论文还可检测出不同部位像素所占的空间面积比例，有效的检测出活性成分具体的分布情况。这些数据不仅有利于确定黄连饮片的主要药效成分，而且可以为其入药提供科学依据。最后，希望论文的研究为相关工作者及研究人员提供借鉴和参考。参考文献

[1]赵静，庞其昌，马骥，等.中药黄连饮片活性成分分布的检测研究[J].光谱学与光谱分析，2012，31（6）：1692-1697.

[2]李彩虹，周克元.黄连活性成分的作用及机制研究进展[J].时珍国医药，2010，21（2）：466-470.

[3]Youn MJ，SO HS，Cho HJ，et al.Berberine a natural product combined with cisplatin enhanced apoptosis through a mitochondria caspase mediated pathway in HeLa cell[J].Biol Pharm Bull，2011，31（5）：789.

光谱技术论文范文第6篇

关键词：红外光谱；高效液相色谱分析；中药检验；定性分析

我国目前的中药制剂行业，存在着化学药品添加现象，并且这一状况较为严重，这不仅仅对于患者造成了生命威胁，还对于我国医药市场的发展带来了直接影响。因此，探寻更加高效、精确的质量检测措施，有着极为重要的意义。就目前来说，相关的检测方式实际上就是高效液相色谱分析法，该方式所呈现出的精确度虽然有所保障，但是所需检验时间过长。在目前科技技术发展的过程中，出现了一种红外光谱分析法，能够切实有效的满足高效率、高精度的检测需求，但是在实践方的经验并不丰富。下文主要以黄连药材作为试验药品，来对于红外光谱法所呈现出的优劣与高效液相色谱法进行对比，具体报告如下。

1 资料与方法

1.1一般资料。

本文所使用的试验品，主要是将黄连药材作为对比的检测对象，整个试验过程共计使用10g黄连，均从某药房购买，无论是批次还是生产时间都完全一致。黄连试验品划分A、B两组。由于B组在检测过程中是使用的高效液相色谱法，其中所需要的对照品从某药物制品鉴定所所购买。

1.2检测方法。

1.2.1仪器及制剂。

高效液相色谱分析仪购自专业公司，泵型号为LC-10ATVP，紫外检测器型号为SPD-M10AVP，色谱柱选用Kromasil C18柱（250×4.6mm，5μm），色谱纯选用乙醇；红外光谱仪型号为Spectrum Gx，检测扫描器选用DTGS型，红外光谱设定在中能量区，即4000～400cm-1范围内。试验用水均为双蒸水。

1.2.2高效液相色谱分析法检测步骤。

对B组黄连药物行高效液相色谱分析，具体步骤为：①制备样品，粉碎药物，并过40目筛，形成合适粉末，移至圆底烧瓶中，一并加入无水乙醇8倍量，持续加热半小时，回流两次，滤液、干燥，行乙醇再溶解、微孔滤膜过滤处理即可；②以3∶7乙腈-水溶液为流动相，将流动速度控制在1ml/min，控制柱温为常温，将检测波长设定在345nm上进行检测；③先后去供试品与对照品溶液各20μL进行检测，得出高效液相色谱图，进行对比。

1.2.3红外光谱法检测步骤。

对A组黄连药物行红外光谱法监测分析，具体步骤为：①制备样品，粉碎药物，并过40目筛，形成合适粉末即可；②去适量待检测样品与溴化钾混合、研磨、压片；③将压片标本按规范放入红外色谱仪进行检测，将光谱结果与标准光谱进行对比。

1.3统计项目。

统计项目主要为检测准确与否及检测时间。

1.4统计学方法。

2 结果

2.1检测准确度。

A组所呈现出的检测结果和相应的图谱进行对比，B组试验品则是和高纯度的对照品相对比，从对比的结果来看，A组结果与图谱峰值位置以及强度有着一定的相似性，而B组结果仅仅只是在出峰段相近，而峰面则是相似。由此能够看出，两组试验结果都是较为精确的。

2.2检测耗时。

具体数据见表1所示。可见，A组方案在检测总耗时与检测前样品处理时间上均明显优于B组方案，差异显著，具备统计学意义（P

表1 两组检测方法耗时对比

3 结论

针对中药采取相应的定性检测措施，实际上是对压迫的质量进行评价的关键，当前医药行业中所广泛使用的一种技术就是高效液相色谱分析技术，该技术本身所呈现出的相应优势极为明显，例如在检测的精确度方面。但是从本文的试验结果来看，使用高效液相色谱分析技术，所呈现出的检测结果虽然说是极为精确的，但是该技术本身的缺陷也较为明显，那么就是在检测过程中所消耗的时间过长（在上文试验中总计花费88min进行检验），并且在正式开始检测工作之前，还要经过长时间的预备处理（上文试验中共计耗费82min进行预处理）。此外，在使用高效液相色谱法进行药物检验期间，最终的结果得出，还需要检测过程中，引入相同的高纯度药物，如果说这一高纯度药物本身就存在着一定的问题，那么实际结果也就必然受到影响。

上述的相关问题出现，实际上对于高效液相色谱法的检验措施推广，有着直接的影响。但是从红外光谱技术中，所能够明显看出的是，该技术具备了替代高效液相色谱法的优势所在。从上文的试验检测结果来看，A组检测的结果实际上与高效液相色谱法的检测精度近似，但红外光谱技术所需要的检测时间更短，在上文的试验中仅仅只耗时42min，并且药品的预处理程序也比其他方式更加简便，这直接使得整个检测工作的总计耗时大幅度减少。而从红外光谱技术本身不仅能够保证精确度，还能够极大的提升检测效率，其优势极为明显。此外，红外光谱检测技术还无需使用高精度的对照品，只需要有药典图谱存在，便能够对于其中所呈现出的相应精确度加以对比。总体来说，红外光谱检测技术的推广性要超出当前所普遍使用的复杂检测技术。

4 结语

综上所述，从上文的试验结果能够明显的看出，红外光谱检测技术能够在最大限度保证检测结果精准度的情况下，促使检测所需时间大幅度减少。而从红外光谱检测技术的所具有的各方面优势来看，该技术值得大力在药品检验行业中进行推广。

参考文献

[1]聂黎行，鲁静，林瑞超.红外和近红外光谱法在中药定性分析中的应用[J].计算机与应用化学，2011（5）：541-544

[2]王宝庆，金哲雄，布现立等.红外光谱技术在传统中药领域的研究进展[J].生命科学仪器，2010（8）：37-39

[3]张晓慧，刘建学.近红外光谱技术鉴别连翘产地[J].激光与红外，2008（38）：342-344

[4]马长宏，单作刚，勾晓丹.红外光谱在中药检测中的应用研究[J].中国民族民间医药，2010（22）：75

光谱技术论文范文第7篇

【关键词】光谱分析 发展 重要意义

【中图分类号】TP391【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）02-0041-01

光谱分析法是测定物质与电磁辐射相互作用时所产生的发射、吸收辐射的波长和强度进行定性、定量和结构分析的方法。光谱分析是近几十年发展起来的，当今发展迅速、方法门类众多，能够适应各个领域所提出的新任务，已成为现代分析的重要方法：

1、原子发射光谱法

1859年基尔霍夫、本生研制了第一台用于光谱分析的分光镜，实现了光谱检验； 1900年普朗克提出了“量子化”概念并于1918年因创立量子论、发现基本量子获诺贝尔物理学奖；1905年爱因斯坦提出了光量子假说并于1921年因“光的波粒二象性”这一成就获得诺贝尔物理学奖，他们的理论为光谱分析的发展奠定了坚实的理论基础。20世纪30年代建立了光谱定量分析法。20世纪60年代以后原子发射光谱得到迅速发展，期间主要应用火焰、电弧及电火花等激发光源，在发现新元素、促进原子结构理论的发展及其在各种无机材料定性分析中发挥了重要作用。20世纪70年代以来，应用了电感耦合高频率等离子体焰炬、激光等新型激发光源。

2、原子吸收光谱法

1802年，伍朗斯顿在研究太阳连续光谱时发现了太阳连续光谱中有暗线。1817年福劳霍费在研究太阳连续光谱时，再次发现了这些暗线，将这些暗线称为福劳霍费线。1860年，本生和克希荷夫证明太阳连续光谱中的暗线，正是太阳大气圈中的钠原子对太阳光谱中的钠辐射吸收的结果。1955年澳大利亚的瓦尔西发表了论文《原子吸收光谱在化学分析中的应用》奠定了原子吸收光谱法的理论基础；50年代末和60年代初，Hilger， Varian Techtron及Perkin-Elmer公司先后推出了原子吸收光谱商品仪器，发展了瓦尔西的设计思想。1961年里沃夫发表了非火焰原子吸收法的研究工作。1965年威尔斯将氧化亚氮—乙炔火焰成功地用于火焰原子吸收光谱法中，使可测定的元素达到了70个之多。近年来，使用电视摄像管做多元素分析鉴定器，结合中阶梯光栅，设计了用电子计算机控制测定多元素的原子吸收分光光度计，为解决同时测定多种元素的问题开辟了新的途径。激光的应用使原子分光光度法为微区和薄膜分析提供了新手段。

3、紫外—可见分光光度法

紫外—可见分光光度法是在比色法的基础上发展起来的，比色法是通过比较或测量有色物质溶液颜色深度来确定待测组分含量的方法。早在公元初古希腊人就曾用五倍子溶液测定醋中的铁。比色法作为一种定量分析的方法，大约开始于19世纪30～40年代。皮埃尔·布格和约翰·海因里希·朗伯分别在1729年和1760年阐明了物质对光的吸收程度和吸收介质厚度之间的关系；1852年奥古斯特·比尔又提出光的吸收程度和吸光物质浓度也具有类似关系，两者结合起来就得到有关光吸收的基本定律——朗伯-比尔定律。1945年美国的Beckman 公司推出了第一台紫外可见分光光度计。20世纪60年代，紫外-可见分光光度计已逐渐代替光电比色计，分光光度法也随之逐渐代替了比色法。20世纪60年代以后随着科学技术的发展，紫外可见分光光度计仪器得到了飞速发展，自动化程度大大提高。

4、红外光谱法

1800年英国天文学家Hershel发现了红外光区。此后陆续有人用红外辐射观测物质的吸收光谱。1905年前后，人们已系统地研究了几百种化合物的红外吸收光谱并且发现了一些吸收谱带与分子基团间的相互关系。1918年到1940年期间人们对双原子分子进行了系统的研究，建立起了一套完整的理论，随后在量子力学的基础上又建立了多原子分子光谱理论基础。20世纪50年代在化学领域已经积累了丰富的资料，收集了大量纯物质的标准红外光谱图。20世纪40年代中期到50年代末，红外光谱法主要是采用以棱镜为色散元件的双光束记录式红外分光光度计，到六十年代，光栅式红外分光光度计得到了普及。七十年代初，又发展起来富里哀变换光谱仪，为红外光谱的应用开辟了许多新领域。近年来，电子计算机技术在红外光谱中发挥了重要的作用，电子计算机被用于记录分析结果，数据自动处理，通过求解性方程对多组分混合物进行定量分析。在定性及未知物结构鉴定中可用计算机进行谱图检索，辨认和确定未知物所含的基团和结构。

5、荧光分析法

1575年西班牙植物学家N.Monardes第一次记录了荧光现象。1852年stokes在考查奎宁和叶绿素的荧光时，用分光计观察到其荧光才判明这种现象是这些物质在吸收光能后重新发射不同波长的光，从而导入了荧光的光发射概念，还由发荧光的矿物“莹石”提出“荧光”这一术语。1867年Goppelsroder进行了历史上首次的荧光分析工作，应用铝—桑蓝色配合物的荧光进行铝的测定。1880年Liebeman提出了最早的关于荧光与化学结构关系的经验法则。19世纪末，人们已经知道了包括荧光素、曙红、多环芳烃等600种以上的荧光化合物。1905年Wood发现了共振荧光；1914年Frank和Hertz利用电子冲击发光进行定量研究；1922年Frank和Gario发现增感荧光；1924年Wawillow进行了荧光产率的绝对测定；1926年Gaviola进行了荧光寿命的直接测定等；1928年，Jette和West研制出第一台充电荧光计；1939年Zworykin和Rajchman发明充电倍增管以后，使增加荧光计的灵敏度和容许使用分辨率更高的单色器成为可能。1943年Button和Bailey提出了一种荧光光谱的手工校正装置，到1952年才出现商品的校正光谱仪器。近十几年来，激光、微处理机、电子学、光导纤维和纳米材料新技术的引入，大大推动了荧光分析法在理论和应用方面发展，促进了荧光方面的新方法、新技术的发展。

目前，光谱分析越来越受到重视，并向多技术综合联用、自动化高速分析的方向发展。相信随着科学技术的进步，光谱分析方法会在科学的各个领域发挥极其重要的作用。

参考文献

[1] 杨根元.实用仪器分析.第四版，北京：北京大学出版社，2010：8

光谱技术论文范文第8篇

关键词：遥感地址勘查技术；具体应用；研究

0前言

随着信息时代的到来，地质勘查与地质研究技术不断革新，如何利用遥感技术进行地质勘查，受到了越来越多学者的关注。较之其他范畴的地质勘查技术，遥感地质勘查技术具有其独特性，它利用影像直观地分析某区域的地质特性，搜集多元化的地质数据；然而遥感地质勘查技术也具有着一定的局限性，其地质状况分析过程必须经过实验室化验，获取手段较为复杂。因此，对遥感地质勘查技术的研究具有一定的现实意义，在应用过程中应注意扬长避短，发挥其最大效益。

1遥感地质勘查技术概述

1.1遥感地质勘查技术的概念

所谓遥感地质勘查技术，主要是利用飞机与卫星等遥感器等对检测地标的地质数据进行电磁、光谱的扫描与识别，从而深入地分析检测地标的地质特性，从而摸清地质信息与地质特征，为地质勘探工作提供更好的理论与数据依据，以便地质勘探与研究的顺利进行。较之传统的地质勘查技术相比，遥感地质勘查技术凭借其多层次、综合性及宏观性的特点，大大提升了地质勘查检测结果的精准性，具有技术先进、检测结果准确等优势，在现代地质勘查工作中占据着越来越重要的地位[1]。

1.2遥感地质勘查技术的特点

第一，遥感地质勘查技术具有一定的科学性。遥感技术的利用，为地质勘查工作数据采集提供了科学的理论依据。我国的遥感地质勘查技术应用例如卫星、飞机等高端遥感器对检测地标的具体地质状况进行科学的计算与检测，电磁技术、光谱技术同现代化计算机技术与现代化航拍器械的结合，使地质扫描工作更具科学性，为地质勘查与地质研究工作提供了科学的勘查数据与地质资料。第二，遥感地质勘查技术具有较强的精确性。随着矿产需求量不断增大，我国地质勘查工作不断细化，对地质勘查技术的精细化要求也越来越高。遥感地质勘查技术利用电磁技术与光谱技术对地质状况进行扫描与分析，满足了地质勘查工作的精细化需求。

2遥感地质勘查技术的具体应用

2.1对于地质构造信息的获取

在一般情况下，内生矿通常处于地质构造的异常部位与边缘部位，矿产资源主要分布在板块构造不同体的结合部位，这些地质信息都可以利用遥感地质勘查技术进行检测，在遥感器航拍的空间信息可以清楚地检测到板块构造边界地带的矿床。在利用遥感技术提取地质标志信息时，一般选择与检测区域具有成矿几率的线状、带状影像，同时在获取地质构造信息的过程中，对断裂与推覆体这一主要控矿构造模块的信息进行集中处理。在利用电磁与光谱技术扫描地质信息的过程中，由于外部因素与内部因素多方面的影响，图像成像的部分地质纹理信息与地质线性形迹难以清晰显示[2]。对地质构造信息的“模糊作用”可以合理利用专家目视解译或人机交互等科学方法对图像进行处理，利用科学的计算机图像恢复技术或目视比值分析等有效措施，突出重点地质构造信息。在地质构造信息提取的过程中，遥感地质勘查技术可以利用地表岩性特征、地质地貌特征等数据对地质构造隐性信息加以提取。

2.2利用岩矿光谱技术进行识别

岩矿光谱技术是遥感地质勘查技术的理论基础，适用于多光谱技术与高光谱技术，通过对多光谱蚀变信息的提取，对地质进行岩性识别与高光谱矿物识别。由于多光谱技术的光谱分辨率较低，导致岩矿的光谱特征表现力较弱，因此岩矿光谱技术主要基于图像线性信息与图像灰度特征，对岩矿的反射率差异进行分析。高光谱技术可以获取连续光谱信息，直观地识别地质类型，这是区别于多光谱技术的主要特征。岩矿光谱技术可以利用多光谱技术与高光谱技术有效地识别岩矿类型，识别与成矿作用有直接关系的矿物蚀变信息，对蚀变强度进行定量，为地质勘探工作提供技术支持。

2.3利用植被波谱特征进行找矿

矿产资源受到地下水微生物等外部因素的影响，可能使蕴藏的金属资源或矿产资源产生化学反应，使地表层产生一定程度上的结构变化，影响土壤层的成分组成[3]。地表植物对矿产资源存在着不同程度的聚集度与吸收度，使得地表植被的繁盛光谱特征产生不同的差异。基于这一特征，遥感地质勘查技术可以根据提取到的植被光谱异常信息进行分析，将植被光谱的异常色调进行有效的分离与提取，根据异常植被光谱对该地区是否存在矿产进行合理判定，提高矿靶区勘查工作的准确性，指导相关地质勘查工作的开展。针对植被对金属含量呈现的差异性，相关部门可以在既定矿区详细地收集植被样品的光谱特征，通过图像处理技术重点分析较为特殊的植被光谱，在光谱分析过程中，明确波谱测试技术灵敏度的有限性，对植被微弱的金属含量信息进行深入的分析，结合当地地质地貌实际情况科学地判定当时是否存在矿产资源。

3结论

随着我国国民经济的快速发展，国家对于矿产资源的需求量就越来越大，利用有效的矿产勘查技术显得尤为重要。遥感地质勘查技术一方面较之传统的勘查技术确实更具效率与精确性，可以根据实际地质情况进行有效的监测与评价，具有一定的先进性；另一方面随着矿产资源需求量的增大，遥感技术的发展面临着更为严峻的挑战。因此在应用遥感地质勘查技术的过程中，应不断对遥感技术进行完善与创新，实现对矿产资源的有效监控。

作者:缪杰 李凤 马娟 张辉 单位:1. 莒县陵阳地震台 2. 河北省地震局石家庄中心台 3. 昌邑地震台

参考文献：

光谱技术论文范文第9篇

关键字：近红外光谱；塑料；支持向量机；分类；

引言

近年来,随着塑料工业的不断发展,塑料制品已成为人们日常生活中不可或缺的组成部分，因具有质轻、外观美、加工方便、经济实用等特点推动了工农业的持续发展和当代高科技的兴起;塑料制品的大量使用也给环境造成了严重污染，影响生态健康及人体健康，同时也造成了一定的资源浪费。从保护环境、资源的综合利用角度考虑，对塑料制品的回收利用是我国当前的首要途径。由于塑料种类繁多,不同种类的塑料性质和用途不相同，按材质分类收集处理以提高利用率。对常用塑料的分类方法很多，较近代的有外观鉴别法、燃烧法、静电法，光学法、紫外光谱法、拉曼光谱法、中红外（MIR）法及近红外(NIR)法，其中NIR法是最吸引人的先进技术之一[1,2]。

近红外光谱分析技术是20世纪90年代以来发展最快、最引人注目的技术，以不破坏样品、操作简单、稳定性好等特点应用于农业、工业等领域。将近红外光谱技术应用于对塑料制品的分类，已经成为研究热点之一。本文对塑料样本采集红外光谱数据，引入支持向量机算法对塑料样本进行分类预测，得到较高的准确率和处理速度，具有很好的应用前景。对塑料制品能正确快速的分类，既促进废旧塑料分类投放及收集，又节约分选归类所需的大量人力、物力及资金，对减轻生活垃圾的处理，消除“白色污染”、保护环境、节约能源、资源综合利用具有深远意义。

1.方法研究的理论基础

1.1.近红外光谱分析技术

近红外光谱是指物质在近红外区的吸收光谱。其波长范围介于可见光与中红外光之间的电磁波，美国材料检测协会定义其波长范围为780～2526nm，波数范围为12820～3959cm-1。近红外区的吸收是低能电子跃迁以及含有氢原子的原子团如C-H、O-H、N-H等的倍频和合频所产生的。它对醇、酚、胺、不饱和碳氢化合物，某些高分子以及其它含C-H、O-H、N-H原子团的化合物的定量分析很适宜。近红外光谱图稳定，获取比较容易，因此被誉为分析的巨人。

近红外光谱技术是一项综合了光谱学和化学计量等方面知识的样品的现代分析技术，与传统的技术相比，现代近红外光谱技术具有测定速度快、效率高、设备简单易于维护、无需对样本进行前处理、检测成本低、环境污染小等特点，已广泛应用于各个领域。光纤的介入更使得近红外光谱技术可以在恶劣的环境和危险环境下进行在线过程分析及控制。目前近红外光谱技术已经应用在农业、食品工业分析、石油化工等领域[3,4,5]。

1.2.支持向量机算法[6,7]

支持向量机(SVM)是一种模式识别方法，是建立在结构风险小和统计学习理论的VC维理论基础上的，主要研究如何从一些观测数据中挖掘出目前尚不能通过原理分析得到的规律，并利用这些规律去分析客观对象，对未知数据或无法观测的新数据进行预测和判断的一种算法。与传统的统计学相比，支持向量机是一种专门研究小样本情况下机器学习规律的理论，避免了人工神经网络等方法的网络结构选择、过学习和欠学习以及局部极小等问题，已在模式识别、信号处理、函数逼近等领域得到了应用。此外，支持向量机是一个凸二次优化问题，能够保证找到的极值解是全局最优解，它是一种优秀的基于数据的机器学习方法，目前处于不断发展阶段。

SVM是从线性可分情况下的最优分类面发展而来的，基本思想是建立一个超平面作为决策曲面，使得正反比例的隔离边缘被最大化，保证最小分类错误率。

对于线性可分情况，两类n维样本向量（，），（，）…（，）｛+1，―1｝，线性判别函数为：

（1-1）

将判别函数进行归一化，使两类所有样本都满足，此时离分类面最近的样本的，要求分类面对所以样本都能正确分类，即满足：

i=1，…，n（1-2）

此时分类间隔等于，间隔最大等价于最小。满足式（2-2）且使最小的分类面就是最优分类面。定义如下的Lagrange函数：

（1-3）

式中，为Lagrange乘子。为求式（1.2-3）的最小值，分别对求偏微分并令它们等于0，在利用结构风险最小原则时，优化目标选择松弛因子允许错分样本存在，此时的分类面满足：

―松弛因子。当0

C为惩罚因子，为某个指定的常数，起到控制对错分样本惩罚程度的作用，实现在错分样本的比例和算法复杂程度之间的折衷。

根据约束条件，可以将上述最优分类面的求解问题转化为如下的凸二次规划寻优的对偶问题：

对于非线性分类问题，若在原始空间中的简单最优分类面不能得到满意的分类结果，SVM的解决思路是利用核函数，这一特点解决了算法中维数灾难问题。判别函数中只包含未知向量与支持向量机内积的线性组合，通过非线性变换将输入空间换到一个高维空间，然后在这个空间中求广义的最优分类超平面，然后进行分类，而计算复杂度却没有增加,此时的目标函数为：

概括的说，支持向量机就是首先通过用核函数定义的非线性变换将输入空间变换到一个高维空间，然后在这个空间求广义的最优分类面。

2.实验部分

2.1仪器部分

采用的仪器是NicoletMagnaIR-750型傅立叶变换红外光谱仪。该型号仪器具有不破坏样品情况下对样品直接测量的特点，可以快速准确地对复杂样品单组分进行定量分析，在测量开始之前需要提前搭设透射器件。该仪器适用于中红外和近红外光谱测量，在开机后经过一段时间的稳定和校正后，调整到可进行近红外光谱测量的状态后就可以对样本进行测量。采集系统如图1所示。

2.2样本采集及实验方法

利用光谱仪对收集的样本进行近红外光谱采集，通过仪器中相应的处理软件获取红外光谱图，采集到的数据输送到计算机中，通过软件编写算法对光谱数据的处理,数据处理部分采用matlab软件进行编写。在算法处理部分中，引入支持向量机算法，在60组样本数据中，选出40组作为训练集，事先知道训练样本所属的类别，然后设计分类器，再用该分类器对测试样本进行识别，进而也对模型进行优化，得到分类结果，支持向量机处理的示意图如图2图2.SVM训练和分类过程

本文中对生活中常见的4种塑料进行分类，样本来自生活中收集的各种塑料样本和购买的不含其他添加剂的标准样本，采集的光谱图如图3所示：

2.3光谱数据预处理和特征提取

在光谱获取的过程中，各种随机噪声、仪器漂移等对样本造成一定的影响，为了消除这些影响，需要对光谱数据进行预处理。对数据进行归一化和滤波，滤波的方法有均值滤波、中值滤波、高斯滤波等方法，本系统主要的噪声是高斯噪声，通过高斯噪声滤除噪声，提高了数据质量，将经过预处理的近红外光谱数据进行特征提取，因为物质内部的分子结构存在差异，不同分子的塑料样本会在近红外谱段的不同位置产生吸收峰，因此在样本多个吸收峰位置共同表征了该种样本的属性和特征，特征提取对于判定塑料属性十分重要，采用差分处理，根据差值正负符号的变化寻找光谱吸收峰位置[8]。

未知样本的采集光谱图及数据处理后的光谱图如图4所示：

图4未知样本及处理谱图

在图a中，曲线在1210.5nm,1419.4nm,1720.8nm附近有明显的吸收峰存在，但是谱线仍存在大量细小的峰值，对实验数据进行预处理，消除这些细小的毛刺，得到效果图b，然后再用支持向量机识别方法对其判别属于哪一种塑料成分。

2.4核函数的选择

在支持向量机分类方法中主要是用核函数定义的非线性变换将输入空间变换到一个高维空间，然后在这个空间求广义的最优分类面。Mercer定理将核函数解释为特征空间的内积，在本文中选择用高斯径向基核函数，原因主要有：

高斯径向基核函数具有良好的通用性，其有效性也已经在众多应用中得到证明。

2)对于分类，最终的判决式都是在多变量高斯分布下推导出来的，当数据服从多变量高斯正态分布时，将具有很好的处理效果，而高斯径向基核函数映射的数据在高维空间能够呈现较好的正态特征；

2.51-v-1SVMs

SVM最初是用于解决二分类问题，不能直接用于多类分类，但是对于塑料的分类是属于多类分类，本文章中采用了一对一分类方法来解决，该方法在每两类间训练一个分类器，对于一个k类问题，就有k（k-1）/2个分类器，每个分类器都对其类别进行分类，并为相应的类别投票，最后得到票数最多的类别即为该样本的类别[9]。

3.结果及讨论

本文中选用四种常见塑料进行分类，pp，pet，pe，pvc，根据一对一原则组成6个训练分类器，然后采取投票形式进行最终的结果判决，得票最多的一项就是与未知塑料成分相同，6个分类器如下:

X1=[pe;pvc]X2=[pe;pp]X3=[pe;pet]X4=[pvc;pp]X5=[pvc;pet]X6=[pp;pet]

用svc函数寻找训练样本的最优面，函数如下：[nsvalphalbias]=svc(X，Y，ker，C)

预测函数：predictedY=svcoutput(X，Y，testX，ker，alpha，bias)

对上述采集的未SVM 分类器1 分类器2 分类器3 分类器4 分类器5 分类器6

训练集 PP PET PP PVC PP PE PE PET PE PVC PVC PET

训练集标签 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1

分类结果 1 1 1

投票 1 1 1 由上表可知PET得票最多为3票，未知成分塑料判定为是PP。

支持向量机求解的是一个凸二次规划，所得解是唯一的最优解，对解决小样本、非线性等实际问题，具有很强的泛化能力，在本文中用大量已知样本建立数据库，并对训练模型进行优化，然后用支持向量机算法对未知样本进行预测，准确率达到85%以上，效果比较显著，时间也相对较短，符合快速检测塑料种类的要求，具有很大的应用潜力。

4.结语

支持向量机是一种专门研究小样本情况下机器学习规律的理论，是一种优秀的基于数据的机器学习方法，目前处于不断发展阶段，本文基于近红外光谱技术法结合支持向量机算法对常用塑料进行分类，并得到了很好的效果，说明支持向量机在小样本、多分类问题上具有很强的泛化能力，为分类提供了一种解决方法，有很好的应用前景。对快速处理废旧塑料，提高资源综合利用方面起到了积极的作用。

参考文献

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光谱技术论文范文第10篇

关键词：光谱解析；教学；改革

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2013）29-0104-02

有机化合物光谱解析作为结构鉴定的重要方法，是主要包括紫外光谱法、红外光谱法、核磁共振光谱法、质谱法，是药学、药剂、制药、中药学等专业的一门重要的专业基础课。波谱解析课程由于涉及知识面广、知识点抽象、信息量大、数据的经验性较强，难以用传统的板书教学形式表述清楚。因此，如何调动学生的学习积极性，熟练利用四大光谱的基本理论，分析谱图数据准确的解析化合物的结构，一直是授课教师积极探索的重要课题。

一、合理构建课程体系，激发学习兴趣

波谱解析以无机化学、有机化学、分析化学等课程为基础，知识面广，实用性强，理论抽象，是理论与实际相结合的学科。[1]因此，如何使学生尽快进入角色，激发他们的兴趣和自觉学习的行为，是教学成功的关键因素。学生在学习这门课程的过程中，普遍存在这样的现象：即使理解了四大光谱的基本原理，但让他们运用相关知识去解析具体化合物的谱图时却不知所措。因此，要合理构建课程体系，充分注意四大光谱需要掌握的重点和难点，谱图数据与化合物结构之间的关系。可以引入文献上或网络上的新药研究与结构解析方面的典型事例，如“反应停”事件解释立体结构确定的重要性，由吗啡结构确定长达150余年到当前谱学技术的快速发展，激发学生的学习兴趣，增强学习的动力。

二、关注学科前沿发展，及时更新教学内容

不断调整和更新教学内容，既要注重基本理论知识，又要注重学科前沿技术的发展，使二者很好地衔接起来并融入到课堂教学中，保持课程教学内容的先进性、科学性。例如近红外光谱技术对中药材和中成药的鉴别，核磁共振技术在药物活性筛选过程中的应用，有机化合物立体化学研究方法（CD谱、ORD谱以及Mosher法），二维核磁共振技术（HMBC、HSQC、1H-1HCOSY、NOESY）、二阶导数红外光谱、二维相关红外光谱，等等。同时，注重将教师的最新科研成果转化为教学内容，如将教师在科研工作中获得的新型骨架的天然产物的光谱图，在课堂上进行分析讨论，不仅有助于学生了解典型的天然产物的结构，而且能够使学生充分意识到这门课程的用途。还可以不定期地邀请国内外波谱学专家或天然产物化学家为学生进行专题讲座，介绍学科最新发展动态。

三、加强实践教学改革

有机化合物光谱解析实践性较强，实验课是该课程的重要组成部分，理想的实验教学能加强抽象的理论知识的理解。针对理论课内容理解和消化的关键环节，适当增加实验教学，学生不仅有助于熟练解析谱图，还能够掌握测试四大光谱时样品的预处理、仪器参数的选择等，具体包括对化合物纯度的要求、核磁和紫外光谱测试时溶剂的选择、红外谱图测试溴化钾压片的方法、根据化合物性质如何选择质谱的离子源，测试数据的处理，等等。教师在实验过程中可以针对仪器的注意事项和理论课的内容提出问题，让学生讨论分析，培养他们分析与解决实际问题的能力。实验结束后，要求学生总结四大光谱（UV、IR、NMR、MS）的原理，让他们掌握如何应用现有波谱学知识对实验得到的谱图进行解析的能力。要积极开展设计性实验，集天然产物的提取分离与结构解析为一体，激发学习的积极性与主动性，为学生日后从事科学研究奠定良好的基础。

四、采用启发式、互动式、联系对比式教学方法

有机化合物光谱解析知识点琐碎、内容抽象、大量为经验性数据，初学者普遍反映信息量大、枯燥无味。在传统的单向传授的教学模式中，教师灌输知识点，学生死记硬背，不利于激发学习的积极性和主动性。教学活动只有将教师的讲授和学生的主动思考有机结合起来，才能激发他们的好奇心和求知欲，他们才会对所学的内容记忆深刻。因此，要积极探索启发式、互动式教学方法，引导学生主动分析与思考，并通过精讲巧问来培养他们的独立思考和钻研问题的能力。在讲解具体的基本理论时，以幻灯片的形式将有代表性的化合物的实际测试图谱展示给学生，学生积极调动所学的理论知识，仔细地、深层次地分析光谱的特征信息和内在规律。解析的过程中，学生可以向授课教师提问、自由讨论，最后由学生得出结论，教师对学生得出的结论进行点评。通过这种灵活的互动式的教学方式，使学生更加深入地掌握理论知识。教师还要善于运用联系对比式教学方法，从某一具体化合物的光谱数据出发，总结这种类型的天然产物的光谱学特征，如根据槲皮素的光谱数据总结黄酮醇类化合物光谱特征，使学生掌握的光谱知识系统化，从而提高他们识谱、解谱的能力。

五、不断革新教学手段

随着计算机信息技术的发展，现代多媒体集图像、文字、声音于一体，成为最具潜力的教学手段之一。波谱解析的数据经验性较强，没有具体图谱的感性认识，学生会感到抽象难懂，教师可以将授课内容制成幻灯片，增加各类化合物的特征图谱和化合物的结构，涉及立体化学内容时充分利用分子模型模拟、Flash软件的功能进行教学，增加信息量的传授。将以往从数据到结构的教学模式转变为图谱――数据――结构的教学模式，提高学习效果。

六、多样的考核形式

考试是检验学生对该课程的掌握程度和评价教师教学效果的一种重要方式。[2]为了全面反映学生对知识的融会贯通能力和解决实际问题的能力，在有机波谱分析课程考核模式上进行改革，改变过去一张考卷定成绩的传统方式，采用三个结合的考试模式，即开卷考试和闭卷考试相结合、期末成绩和平时成绩相结合（平时成绩30%，期末成绩70%）、理论成绩和实验成绩相结合（实验课30%，理论课70%）。通过闭卷形式，学生在复习的过程中，自己总结四大光谱的原理，整理分析它们之间的联系与区别，理顺知识脉络，通过这样的复习过程，他们对所学知识的印象会更加深刻。通过开卷考试，主要考察学生对典型的已知小分子化合物的谱图的解析能力。这种评定方式更加突出学生的知能力和素质培养，调动了学生学习的积极性，提高了他们应用基础理论知识去解决实际问题的能力。

参考文献：

光谱技术论文范文第11篇

【摘 要】近红外光谱分析技术是光谱测量技术、化学计量学和基础测量技术的有机结合，可以快速、高效地对样品进行定性和定量分析。本文介绍了近红外光谱分析技术的特点，并重点论述了其在煤化工行业中的应用。随着计算机技术的快速发展，近红外光谱已成为最有效的分析测试技术之一。

【关键词】近红外光谱煤化工煤炭直接液化

1 引言

近红外(nir)谱区是指介于可见区(vis)和中红外(mir)区之间的电磁波。根据美国试验和材料协会(astm)规定，其波长范围为700～2500nm。近红外光谱为分子振动光谱的倍频和组合频谱带，主要指含氢基团(c-h，o-h，n-h，s-h)的吸收，包含了绝大多数类型有机物组成和分子结构的丰富信息。由于不同的基团或同一基团在不同化学环境中的吸收波长有明显差别，因此可以作为获取有机化合物组成或性质信息的有效载体。近年来，近红外光谱法(nirs)在仪器、软件和应用技术上获得了高度发展，以高效和快速的特点异军突起，被誉为分析巨人。

2 近红外光谱技术特点

现代近红外光谱分析是光谱测量技术、计算机技术、化学计量学技术与基础测试技术的有机结合。近红外光谱之所以成为一种快速、高效、适合在线分析的测试技术，是由其鲜明的技术特点决定的，主要表现在：（1）分析速度快。由于光谱的测量过程一般可在lmin内完成，因此，通过建立的校正模型可迅速测定出样品的组成或性质。（2）分析效率高。通过一次光谱的测量和已建立的相应校正模型，可同时对样品多个组成或性质进行测定。（3）使用方便，分析成本低，测试重现性好。（4）便于实现在线分析。由于近红外光在光纤中良好的传输特性，通过光纤可以使仪器远离采样现场，另外通过光纤也可测量恶劣或危险环境中的样品。

3 近红外光谱分析技术在煤化工行业中的应用

煤炭作为我国的主要能源，对我国国民经济的发展起着极其重要的作用。随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，人们对于煤炭的利用和研究也越来越广泛和深入。近年来，如何更加合理、洁净、有效地利用煤炭，是目前煤化学研究领域中所面临的一个重要问题。由于近红外光谱分析技术具有效率高、成本低等自身的优点而备受煤化学工作者的青睐。

3.1近红外光谱分析技术在煤化学结构研究中的应用

近年来很多学者对煤结构的研究虽已做了大量的基础工作，但仍然存在一些争论，部分原因就是煤的非晶态及不均一结构。对煤中某些官能团归属的确认及分析，对煤的反应性研究具有重要的理论和实用意义。随着光栅红外的退出，傅立叶变换红外以其高分辨率和对数据的处理能力的大幅提高，使以前一些含糊不清的，甚至有可能产生错误概念的结论被重新确认和改写。ft-nir分析技术采用模型化合物对标准浓度确定的方法，对影响煤反应性的官能团进行定量分析，如煤中的烃基、芳氢与脂氢的比例、煤中的含氧官能团、ch2的链长等方面，这一方法的优点是一旦有一条高质量的标准曲线，对任一样品中官能团的浓度就可以快速准确地进行标定。

琚宜文等应用傅里叶变换红外光谱(ftir)对不同类型构造煤结构成分的应力效应进行了分析。结果表明在各类构造煤中，芳香结构、脂肪结构以及含氧官能团的结构成分吸收频率几乎一致，但吸收峰的强度却不相同，这正是在构造应力作用下构造煤变形程度及变形机制不同所引起的。在低、中和高煤级变质变形环境形成的不同类型构造煤中，随着构造变形的增强，富氢程度降低，富氧程度也越来越低，而缩合程度增高，但不同类型构造煤结构成分的含量变化又有区别。该法应用于构造煤结构成分应力效应的研究，取得了较满意的效果。

李荣西应用显微傅立叶红外光谱对一煤源岩样中的荧光镜质体、角质体和树脂体进行了分析测试，并采用红外光谱分谱技术，应用计算机曲线拟合方法对其化学结构和生烃性进行了定量分析研究。结果表明镜质体含有较高的c=o结构，而角质体和树脂体含有较高的脂肪烃(ch2+ch3)结构，煤岩单组分化学结构特征决定了它们具有不同的生烃特征。

褚廷湘等对不同温度下的氧化煤样通过红外光谱分析其微观结构及特征，得到煤样在不同低温氧化阶段的基团变化，从微观角度掌握煤样氧化过程的变化规律。通过对唐口煤矿1302工作面煤样的低温氧化和红外光谱分析，得到唐口煤矿煤样在低温氧化阶段的自燃倾向性和氧化过程中微观结构的变化规律，该成果为制定矿井内火灾的防治技术提供了科学依据。

3.2近红外光谱分析技术在煤质分析中的应用

近红外光谱技术具有快速、在线、绿色、廉价等优势可以在不破坏煤样的基础上同时对入厂电煤或入炉电煤的热值、水分、灰分及挥发分等进行检测，也可以按产地对电煤进行实时模式分类。因此，有效地将近红外技术应用在电煤在线快速检测上，一方面，可以解决传统化学方法费时、费力的问题，效率提高显著；另一方面，相对于同类γ射线产品价格便宜近十倍，有助于广泛快速地推广。丁仁杰等通过对元宝山电厂实际用煤的实验，介绍了结合偏最小二乘方法和近红外技术，对煤质指标：水分、灰分、挥发分和热值等进行建模的过程，并证明了其可行性。同时针对电煤建模特点，进一步介绍了先定性后定量建模预测的方法。

燃煤发热量是动力用煤的重要质量指标，也是锅炉运行的一个重要的参考参数。在煤质的研究中，因发热量（干燥无灰基）随煤的变质程度成较规律的变化，所以根据发热量可粗略地推测与变质程度有关的一些煤质特征，如粘结性、结焦性等。因为近红外光谱分析方法对含c-h的有机物比较敏感，而且发热量与挥发分之间有一定的相关性，所以从理论上讲，近红外测发热量可行。李凤瑞等将近红外分析技术应用于煤质在线分析，对某些标准煤样的近红外光谱进行了阅读分析，并采用多元线性回归方法对数据进行分析和处理，建立了多元线性模型，由此得出煤质发热量的预测值与人工化验标准值之间的相关系数为0.92，所建模型的定标标准差为1.58。

3.3近红外光谱分析技术在煤炭转化产品分析中的应用

煤转化产物主要为烃类化合物，官能团为c－h，特别适合于做近红外光谱分析。近红外光谱可以快速分析煤直接液化产品、液体产物以及精制后馏分的组成及物化性质，如汽油的辛烷值(ron、mon)、馏程、密度、雷氏蒸汽压、汽油piona组成（链烷、异构烷、烯烃、环烷和芳烃）、航煤冰点、柴油凝点、十六烷值、闪点、沥青含量等。

张铭金等采用毛细管气相色谱/傅立叶变换红外光谱-色谱保留指数(gc/ftir-ri)联合解析技术，研究了高温煤焦油重油馏分的化学组成。分别从重油馏分300～330℃和330～360℃中分离并鉴定出70和61种化合物，了解到不同配煤工艺对煤焦油组成与性能的影响，从而获得了一些有意义的结果，为煤焦油的集中加工和新产品开发提供了重要依据。

4 结束语

近红外光谱在我国的发展较晚，经过仪器工作者的努力和与国外的交流的日益增多，特别是近年来在各领域的应用效益，人们对近红外光谱技术的认识越来越来深刻，随着近红外光谱技术的进一步开发，其在我国的应用越来越广泛。

参考文献：

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光谱技术论文范文第12篇

[关键词] AOTF近红外光谱；在线检测；淫羊藿

[中图分类号] R285.5 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2014）08（c）-0111-04

Detection of concentration from Epimedium brevicornum Maxim. in processing line with AOTF near-infrared spectroscopy

YANG Li LI Jing LIU Cuihong XU Dingzhou LI Yu ZHONG Ming

Guangzhou Hanfang Pharmaceutical Co.， Ltd.， Guangdong Province， Guangzhou 510240， China

[Abstract] Objective To achieve online detection of the Epimedium brevicornum Maxim. concentration process using the AOTF near infrared spectroscopy. Methods The near infrared spectroscopy of Epimedium brevicornum Maxim. in the concentration process was obtained with acousto-optic tunable filter （AOTF） near-infrared spectrometer. Meanwhile the real-time sample was measured using off-line UV spectrophotometer. The calibration models were built up by adopting the first-order differential equation and partial least-squares （PLS1） and the accuracy of the models was evaluated through external validation and internal validation. Results The near-infrared spectroscopy data and the off-line UV-detected data were correlated and the result was satisfactory. The correlation coefficient was 0.98. The relative deviation of the flavonoids concentration was 0.596 mg/mL via internal validation and 1.380 mg/mL via external validation using the established model， which satisfied the demands of the concentration progress. Conclusion AOTF near-infrared spectroscopy technology provides effective real-time monitoring on the product quality， solving the problems of hysteresis with off-line detection.

[Key words] AOTF near-infrared spectroscopy； Online detection； Epimedium brevicornum Maxim.

近红外光谱分析仪产生于20世纪50年代后期，经过50多年的发展，先后经历了滤光片、光栅扫描、傅立叶变换、多通道、声光可调滤光器（AOTF）五代技术。目前已广泛应用于农业[1-3]、石油化工[4]、食品工业和制药工业及临床医院[5-7]等领域。近红外技术在制药行业最初用于测定溶液中的胺和酰胺化合物的含量和氢键的研究[8]。1966年，Sinsheimer等[9]利用近红外光谱分析了压制药粒中活性组分铵盐的含量。1977年Zappala等[10]采用近红外光谱测定了药片、胶囊、注射液和悬浮液中眠尔通的含量[10]。1984年，马氏距离被应用于鉴别药品原材料的种类[11]。1986年，Whitfield[12]建立了测定兽药粒丸中林可霉素含量的方法，这是美国食品与药物管理局（FDA）认可的首个近红外方法[13]。1987年，Ciurczak[14]发表了近红外光谱法应用于鉴别药品原材料的种类。在国内，应用近红外定性定量方法，李睿等[15]研究了中国伞形科阿魏亚族植物的分类；何淑华等[16]对吉林人参进行定性分析；李国辉等[17]对栽培和野生中药材灯盏花进行鉴别；李彦周等[18]近红外光谱技术在中草药分析中的应用中对中草药定量和定性分析进行了综述。

本研究表明，近红外光谱技术可应用与中药生产浓缩环节的质量实时监控，为中药生产和质量控制提供新的方法和思路。

[参考文献]

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光谱技术论文范文第13篇

关键词：激光诱导击穿光谱技术 天麻 定性分析

中图分类号：O433.4 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）05-0352-01

1 引言

激光诱导击穿光谱技术（Laser-induced breakdown spectroscopy， LIBS）是利用高能量激光脉冲，在样品表面形成激光等离子体，采用光学系统采集发光信号，经光谱仪分光，ICCD记录光谱信号，通过光谱分析而定性或定量得到样品中所含元素的原子发射光谱分析技术。在最近的几十年，激光诱导击穿光谱技术发展很快，激光诱导击穿技术作为一种便宜、快速、有用的分析工具已经被广泛的研究，该技术被用于分析固态、液态、气态样品物质的元素组成[1-4]。在本文中，运用激光诱导击穿光谱技术对中药材天麻的固态样品进行了定性分析。

2 LIBS实验装置与样品制备

实验所用LIBS系统装置如图1所示，一台基频1064 nm、脉宽8 ns、重复频率10 Hz的Nd：YAG激光器（DCR-3D，Spectra Physics），通过5 cm焦距的聚焦透镜，聚焦在样品表面并产生激光等离子体。再通过10 cm的石英成像透镜，激光等离子体被1：1成像于光栅光谱仪的入射狭缝上（Shamrock SR-500i，diffraction grating of 2400 groves/mm）。光谱仪的出口安装有电感耦合探测器ICCD（iStar-DH734-18f-03，Andor technology）。数字延迟脉冲发生器（DG535，Stanford Research system）被用来使激光与探测器同步，同时控制初始等离子体与探测器之间的延迟时间。利用分辨率为0.1 mm的三维平移台，样品的运动被实现，这样激光烧蚀的每个点都是新点，同时避免在样品靶表面形成深坑。能量计用来监测激光能量的变化。

天麻药材用粉碎机粉碎成粉末，通过0.6 mm方孔径的标准检验筛过滤后，用分析天平称取天麻的粉末864.7 mg。最后在20 Mpa大气压条件下，用油压压片机把粉末压3 min，压成直径为20 mm、厚为4 mm的样品片。

3天麻LIBS光谱分析

中药材天麻的LIBS光谱如图2所示，光谱线被标定通过使用美国国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）原子光谱数据库[5]，一些元素的强线在图2中被标出。通过标定，谱线是P、C、Si、Mn、Mg、Fe、Al、Ca、Ti、Cu和Sr元素的原子线或一次离子线。

4结论

本文通过激光诱导击穿光谱技术对中药材天麻进行了定性分析，结果表明中药材天麻中含有P、C、Si、Mn、Mg、Fe、Al、Ca、Ti、Cu和Sr元素，利用该数据可以为鉴别中药材的品质或真伪提供一定的科学依据。

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光谱技术论文范文第14篇

【摘 要】近红外光谱分析技术是光谱测量技术、化学计量学和基础测量技术的有机结合，可以快速、高效地对样品进行定性和定量分析。本文介绍了近红外光谱分析技术的特点，并重点论述了其在煤化工行业中的应用。随着 计算 机技术的快速 发展 ，近红外光谱已成为最有效的分析测试技术之一。

【关键词】近红外光谱煤化工煤炭直接液化

1 引言

近红外(nir)谱区是指介于可见区(vis)和中红外(mir)区之间的电磁波。根据美国试验和材料协会(astm)规定，其波长范围为700～2500nm。近红外光谱为分子振动光谱的倍频和组合频谱带，主要指含氢基团(c-h，o-h，n-h，s-h)的吸收，包含了绝大多数类型有机物组成和分子结构的丰富信息。由于不同的基团或同一基团在不同化学环境中的吸收波长有明显差别，因此可以作为获取有机化合物组成或性质信息的有效载体。近年来，近红外光谱法(nirs)在仪器、软件和应用技术上获得了高度发展，以高效和快速的特点异军突起，被誉为分析巨人。

2 近红外光谱技术特点

现代 近红外光谱分析是光谱测量技术、计算机技术、化学计量学技术与基础测试技术的有机结合。近红外光谱之所以成为一种快速、高效、适合在线分析的测试技术，是由其鲜明的技术特点决定的，主要表现在：（1）分析速度快。由于光谱的测量过程一般可在lmin内完成，因此，通过建立的校正模型可迅速测定出样品的组成或性质。（2）分析效率高。通过一次光谱的测量和已建立的相应校正模型，可同时对样品多个组成或性质进行测定。（3）使用方便，分析成本低，测试重现性好。（4）便于实现在线分析。由于近红外光在光纤中良好的传输特性，通过光纤可以使仪器远离采样现场，另外通过光纤也可测量恶劣或危险环境中的样品。

3 近红外光谱分析技术在煤化工行业中的应用

煤炭作为我国的主要能源，对我国国民 经济 的发展起着极其重要的作用。随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，人们对于煤炭的利用和研究也越来越广泛和深入。近年来，如何更加合理、洁净、有效地利用煤炭，是目前煤化学研究领域中所面临的一个重要问题。由于近红外光谱分析技术具有效率高、成本低等自身的优点而备受煤化学工作者的青睐。

3.1近红外光谱分析技术在煤化学结构研究中的应用

近年来很多学者对煤结构的研究虽已做了大量的基础工作，但仍然存在一些争论，部分原因就是煤的非晶态及不均一结构。对煤中某些官能团归属的确认及分析，对煤的反应性研究具有重要的理论和实用意义。随着光栅红外的退出，傅立叶变换红外以其高分辨率和对数据的处理能力的大幅提高，使以前一些含糊不清的，甚至有可能产生错误概念的结论被重新确认和改写。ft-nir分析技术采用模型化合物对标准浓度确定的方法，对影响煤反应性的官能团进行定量分析，如煤中的烃基、芳氢与脂氢的比例、煤中的含氧官能团、ch2的链长等方面，这一方法的优点是一旦有一条高质量的标准曲线，对任一样品中官能团的浓度就可以快速准确地进行标定。

琚宜文等应用傅里叶变换红外光谱(ftir)对不同类型构造煤结构成分的应力效应进行了分析。结果表明在各类构造煤中，芳香结构、脂肪结构以及含氧官能团的结构成分吸收频率几乎一致，但吸收峰的强度却不相同，这正是在构造应力作用下构造煤变形程度及变形机制不同所引起的。在低、中和高煤级变质变形环境形成的不同类型构造煤中，随着构造变形的增强，富氢程度降低，富氧程度也越来越低，而缩合程度增高，但不同类型构造煤结构成分的含量变化又有区别。该法应用于构造煤结构成分应力效应的研究，取得了较满意的效果。

李荣西应用显微傅立叶红外光谱对一煤源岩样中的荧光镜质体、角质体和树脂体进行了分析测试，并采用红外光谱分谱技术，应用计算机曲线拟合方法对其化学结构和生烃性进行了定量分析研究。结果表明镜质体含有较高的c=o结构，而角质体和树脂体含有较高的脂肪烃(ch2+ch3)结构，煤岩单组分化学结构特征决定了它们具有不同的生烃特征。

褚廷湘等对不同温度下的氧化煤样通过红外光谱分析其微观结构及特征，得到煤样在不同低温氧化阶段的基团变化，从微观角度掌握煤样氧化过程的变化 规律 。通过对唐口煤矿1302工作面煤样的低温氧化和红外光谱分析，得到唐口煤矿煤样在低温氧化阶段的自燃倾向性和氧化过程中微观结构的变化规律，该成果为制定矿井内火灾的防治技术提供了 科学 依据。

3.2近红外光谱分析技术在煤质分析中的应用

近红外光谱技术具有快速、在线、绿色、廉价等优势可以在不破坏煤样的基础上同时对入厂电煤或入炉电煤的热值、水分、灰分及挥发分等进行检测，也可以按产地对电煤进行实时模式分类。因此，有效地将近红外技术应用在电煤在线快速检测上，一方面，可以解决传统化学方法费时、费力的问题，效率提高显著；另一方面，相对于同类γ射线产品价格便宜近十倍，有助于广泛快速地推广。丁仁杰等通过对元宝山电厂实际用煤的实验，介绍了结合偏最小二乘方法和近红外技术，对煤质指标：水分、灰分、挥发分和热值等进行建模的过程，并证明了其可行性。同时针对电煤建模特点，进一步介绍了先定性后定量建模预测的方法。

燃煤发热量是动力用煤的重要质量指标，也是锅炉运行的一个重要的 参考 参数。在煤质的研究中，因发热量（干燥无灰基）随煤的变质程度成较 规律 的变化，所以根据发热量可粗略地推测与变质程度有关的一些煤质特征，如粘结性、结焦性等。因为近红外光谱分析方法对含c-h的有机物比较敏感，而且发热量与挥发分之间有一定的相关性，所以从理论上讲，近红外测发热量可行。李凤瑞等将近红外分析技术应用于煤质在线分析，对某些标准煤样的近红外光谱进行了阅读分析，并采用多元线性回归方法对数据进行分析和处理，建立了多元线性模型，由此得出煤质发热量的预测值与人工化验标准值之间的相关系数为0.92，所建模型的定标标准差为1.58。

3.3近红外光谱分析技术在煤炭转化产品分析中的应用

煤转化产物主要为烃类化合物，官能团为c－h，特别适合于做近红外光谱分析。近红外光谱可以快速分析煤直接液化产品、液体产物以及精制后馏分的组成及物化性质，如汽油的辛烷值(ron、mon)、馏程、密度、雷氏蒸汽压、汽油piona组成（链烷、异构烷、烯烃、环烷和芳烃）、航煤冰点、柴油凝点、十六烷值、闪点、沥青含量等。

张铭金等采用毛细管气相色谱/傅立叶变换红外光谱-色谱保留指数(gc/ftir-ri)联合解析技术，研究了高温煤焦油重油馏分的化学组成。分别从重油馏分300～330℃和330～360℃中分离并鉴定出70和61种化合物，了解到不同配煤工艺对煤焦油组成与性能的影响，从而获得了一些有意义的结果，为煤焦油的集中加工和新产品开发提供了重要依据。

4 结束语

近红外光谱在我国的 发展 较晚，经过仪器工作者的努力和与国外的交流的日益增多，特别是近年来在各领域的应用效益，人们对近红外光谱技术的认识越来越来深刻，随着近红外光谱技术的进一步开发，其在我国的应用越来越广泛。

参考 文献 ：

[1]冯杰，李文英，李凡等.煤的结构与其反应性的关系[j].煤炭转化，1996，19(2)：1-8.

[2]flores d, suarez r i ,iglesias m j ,et al. application of ftir to the identification of some minerals present in the lignites from rio maior (portugal) [a].10th international conference of coal science [c].taiyuan:shanxi science and technology press.1999,65-68.

[3]solomon p r, pobert m c, ft-ir analysis of coal aliphatic and aromatic hydrogen concentration [j].fuel,1988,67:949-959.

[4]琚宜文，姜波，侯泉林等.构造煤结构成分应力效应的傅里叶变换红外光谱研究.光谱学与光谱析，2005，25(8):1216-1221.

光谱技术论文范文第15篇

关键词：船舶；维修；技术

中图分类号：F407文献标识码： A

一、船舶油液监测技术的概述分析

1、船舶油液监测技术的内涵

船舶油液监测技术就是对船舶机械在使用剂时发生的性能改变状况、极其内部的磨损颗粒状况等实行的动态检测、监督与探析，从中能够获得船舶机械的情况与磨损程度等多方面数据信息，同时对机械设备的工作概况加以分析和评价，对故障问题加以预测，科学精准地确定出船舶故障出现的原因、类型、方位等等。将这一技术用在船舶机械设备的维修中能够发挥广泛而深入的监测作用，能够有效适应各种环境条件，适用于多类船舶。特别是近些年来随着这项技术的发展与普及，其分析方法也得到了发展，能够确保监测走向细致与完善。

2、船舶油液监测技术的地位和作用

现阶段，国际社会中，船舶机械维修技术不断发展，其中油液监测技术具有典型的代表性，正在成为支持世界船舶机械维修的核心技术，这一技术多数用在判断、诊断故障，监督检测船舶运行状态等方面，北欧国家挪威积极推广并运用了油液监测技术，它能够通过对油料的分解与分析来有效延长船舶尾轴的检查、监测时间。其他一些世界发达国家则有效地将油液监测技术灵活运用在船舶维修当中。这一技术早在上个世纪八十年代在我国得到了发展和应用，经过十几年的运用与创新，油液监测技术被逐渐推广至船舶保养系统，全面提高了船舶机械维护与维修的安全性。又历经几十年的探索，这一技术逐渐取得了专业认证资格，成立了专门的监测技术机构，为这一技术的使用提供了服务，现阶段这一技术已经发展成一门综合型学科，在我国的很多机械维修领域都得到了运用。而且在维护船舶机械运行安全性等方面也具有积极有效作用。

二、油液监测技术在船舶机械维修决策中的应用

1、光谱分析法

1.1 原理概述

光谱分析技术目前主要有原子吸收光谱分析技术和原子发射光谱分析技术等。原子吸收光谱分析技术是将待测元素的化合物或溶液在高温下进行试样原子化，使其变为原子蒸汽，当锐线光源发射出的一束光，穿过一定厚度的原子蒸汽时，光的一部分被原子蒸汽中待测元素的基态元素吸收。透过光经单色器将其他发射线分离掉检测系统测量特征辐射线减弱后的光强度，根据光吸收定理就能求得待测元素的含量。原子发射光谱技术则是利用物质受电能或热能激发后辐射出的特征线光谱来判断物质组成。

1.2 获取的油液信息及监测内容

在原子发射光谱技术中，我们根据特征谱线是否出现来判断某物质是否存在，根据特征谱线强度的大小来判断该物质含量的多少。在原子吸收光谱技术中，则同样可以测得待测物质是否存在以及该物质的含量。可见，通过光谱分析，可以快速获得油中各种金属磨粒的组成元素和含量，并能根据各元素的含量及其变化情况，依据机器中各摩擦副的材质，来推断机器的磨损部位和磨损程度，从而预报可能发生的故障，并为维修提供指导，提高维修过程的效率和经济性。

1.3 优缺点

该技术的优点在于分析灵敏度高、适用范围广、取样量少、测试速度快、操作简便，同时由于一些轻便且全封闭仪器的出现，使得该技术也具备了现场监测的条件。但在失效过程太快、以及磨损微粒尺寸较大的情况下，光谱分析也存在一定的局限性，所以光谱分析宜在精密监测或轻度污染的条件下使用。光谱分析不能直接进行油液污染度等级评定。

1.4 主要分析仪器

目前，我国生产的一些原子吸收光谱仪分析精度高，分析功能强，而且价格适中，但是加热方式尚存在改进余地。国际上美国baird公司生产的光谱仪，如AFS―2C型直读式发射光谱仪、MOA型油液分析直读光谱仪，美国SPECTRO公司的M型光谱仪，以及美国PE公司的ICP光谱仪在光谱分析领域使用都已相当普遍。

2、铁谱分析法

2.1 原理概述

铁谱分析技术就是用磁性方法（采用磁谱仪）把混于油中的铁质磨粒分离出来，并按其尺寸大小依次、不重叠地沉淀到一块透明的基片上（即制作谱片），在显微镜下或用肉眼直接观察，以进行定性分析，即对磨粒的形态特征、尺寸大小及其差异等表面形貌和成分进行监测分析。同时也可利用加装在铁谱显微镜上的光密度计对谱片上大小磨粒的相对含量进行定量分析。

2.2 获取的油液信息及监测内容

由以上铁谱分析的原理可以看出，通过铁谱分析既可以监测磨粒的浓度和粒度，也可以分析磨粒的形态特征和成分，同时也可以进一步分析磨粒的增长速度。由摩擦学可以得知，磨粒的浓度和粒度与机器磨损程度有着直接联系，对磨粒形态特征和成分的分析则可以对机器磨损部位、磨损原因、磨损趋势等进行评估，对磨粒增长速度的监测可以分析机器磨损的速度。

2.3 优缺点

铁谱分析能直观地显示磨粒的分布情况，更能定量地监测机器的磨损情况，它监测速度快，表达信息量多，能为工程提供准确的油液信息。但是，一方面由于它无法监测非磁性污染物，因而有可能会导致测量结果产生偏差，另一方面分析铁谱对个人经验的依赖较强，结论的正确与否与分析者的个人经验关系极大，所以这给现场监测带来了困难。跟光谱分析一样，铁谱分析也不能直接进行油液污染度等级评定。

2.4 主要分析仪器

通常我们采用的仪器分为直读式铁谱仪、分析式铁谱仪和旋转式铁谱仪。使用较多的铁谱仪有：国产的L200-X型、TPF-2型、ZPT-X型、TPD-2型铁谱仪等，美国PREDICT公司生产的DRII型、FMII型铁谱仪等。

3、 油液污染度分析法

这一方法体现为颗粒计数方法，依托称重、过滤等手段来实现对颗粒的计数，不仅快捷、精准而且易于操作，而且对操作人员的技术水平要求不高，有无经验的人都能够使用。油液污染度分析法是专门以油液的污染为核心而研发的一门技术，利用这种技术能够高效控制油液中的污染物，从而对船舶机械系统发挥良好的保护作用。

4、常规理化性能分析法

这一技术是油液监测的一项基本技术，侧重利用剂的一些特性以及在一些特殊状态中所发生的反应来判断船舶机械设备的磨损程度，预防由于机械设备过度磨损而导致的机械故障性问题。可以利用这种方法来检查、监测剂的各项指标，例如：水分含量、年度、油性、污染物等等。常规理化性能分析法在船舶机械维修决策中得到了深入而广泛的运用，但是，任何一种技术或方法的使用，都要依托于其他科学科目的支持，例如：网络信息技术、维修工程技术、技术等等。

5、颗粒技术

5.1 原理概述

颗粒技术是通过测量单位体积内不同粒度污染物的数目（或重量）来进行油液污染度评定的一种技术。不同的颗粒技术所采用的原理也不同。目前使用的主要有：过滤称重法、颗粒自动计数器、电阻型磨粒监测器等，一些新型颗粒分析仪，如美国罗斯韦尔公司的台式油分析系统，也能进行颗粒分析。

5.2 获取的油液信息及监测内容

很显然，从上面的讨论中可以看出，无论采用的是什么原理，颗粒技术所监测的对象都是单位体积内油液中不同颗粒大小污染物数目（或重量）分布情况。与其他分析技术不同的是，颗粒技术并不监测污染物颗粒的组成元素与形态特征。对不同时期油液进行的颗粒分析可以得出磨粒的增长速度进而判断机器的磨损速度。

5.3 优缺点

颗粒技术具有准确、快速、简便的优点，与铁谱技术比较，它不依赖于个人经验，更有助于在线监测。但是由于颗粒技术只进行了磨粒含量的测定，仅能提供油液的污染度信息，在故障诊断方面存在着缺陷。

三、油液监测技术深入带动船舶机械维修的发展

伴随着现代信息技术的发展，这一技术也得到了全新的开拓与发展。现阶段，这一技术主要依托信息技术实现了离线监测分析，体现出积极的科学性、良好的优越性，但是在时间方面相对缓慢，而且对需要操作者拥有专业技术水平。现阶段，伴随着科学技术的飞快进步，离线油液监测技术也在不断发展升级，朝着在线油液监测技术发展，而且，现代技术人员也在积极探究，试图研究出能够作用在计算机中的集成式油液监测技术，正在探究一种高效节能、快速便捷的维修手段。

未来的船舶机械维修与保养技术势必要同当前的高端科学技术有效配合起来，研发出一种计算机技术，能够对机械设备的磨损程度进行判断和识别，再将其同船舶机械维修技术配合起来，实现网络在线监测，达到有效排除故障的效果，全面维护船舶运行的安全、稳定，同时，会逐渐创建一个与油液监测相关的信息数据库，达到维修方法与养护手段的分享，控制资源的浪费。

四、船舶油液监测技术的使用效果分析

油液监测技术在船舶机械维修中发挥了有效的功能与良好的作用，通过判断、分析机械设备中剂的成分、性质与功能等来找到剂中是否存在故障，对应采用科学的技术方法来分析并解除这些故障。机械设备中的油是支持机械设备运转的资源和能量，当船舶机械能够被有效时，船舶机械就能够得到有效保护，磨损程度得到控制，从而确保机械设备长时间使用，也能够有效控制船舶因机械故障而停止航行的现象出现，全面维护船舶机械运行安全，积极维护人员的生命安全，提高船舶运行质量。油液监测技术已经在船舶机械维修中发挥了有效作用，体现出高效、便捷的监测功能，极大地提高了船舶机械的使用效率，带动了船舶业的发展，支持了我国水运交通事业的进步。

结束语

油液监测技术是一种经过实践证明的科学技术，在船舶机械维修决策中发挥了有效作用，实现了船舶机械的高效、便捷维修，维护了船舶机械的正常运转，支持了船舶高效运输功能的发挥，是一项值得深入推广和使用的技术。

参考文献

[1]沈阳.试论油液检测技术在船舶机械维修决策中的作用 [J].机电信息,2011,13（24）:164-165.

[2]黄雄，谢志庭.油液检测技术在船舶装备维修中的应用分析 [J].科技网,2012，11（16）.38.