CN102879378A - 通过拉曼光谱法从含有干扰性荧光污染物的不纯组合物中检测海洛因 - Google Patents

通过拉曼光谱法从含有干扰性荧光污染物的不纯组合物中检测海洛因 Download PDF

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Abstract

一种用于鉴定不纯海洛因组合物中海洛因的存在性的方法，该不纯海洛因组合物包含海洛因以及至少一种干扰来自海洛因的拉曼信号的荧光污染物。该方法可以包括使该混合物与一种溶剂例如醇相接触，然后使所得的醇组合物与一个SERS表面相接触。然后将该表面暴露于来自一个手持式拉曼光谱仪的激光中以便检测来自海洛因的拉曼信号。还提供了一种用于执行该方法的装置。

Description

通过拉曼光谱法从含有干扰性荧光污染物的不纯组合物中检测海洛因
领域
本发明总体上涉及在不纯组合物中通过拉曼光谱法来检测海洛因的存在，该不纯组合物可能包含一种在正常情况下将干扰来自海洛因的拉曼信号的污染物。
背景
拉曼光谱法是用于鉴别和表征多种多样的物质的一种有效工具。在拉曼光谱法中，将典型地来自激光器并且具有已知波长(典型地为红外或近红外)的光导向一种样品。激光(有时也称为拉曼泵浦)与样品分子中的电子云相互作用，并且由于这种相互作用而经历了选定的波长偏移。这种波长偏移的精确的性质取决于该样品中存在的物质。每个样品产生独特的波长标志(典型地称为拉曼标志)。这种独特的拉曼标志允许对样品进行鉴定和表征。更确切地说，用光谱仪来分析从样品返回的光的光谱从而鉴定拉曼泵浦光中拉曼诱发的波长偏移，并然后将这个波长标志(例如通过计算机)与已知的拉曼标志库进行比较，由此鉴定样品的精确的性质。拉曼光谱法被广泛用于科学、商业和公共安全领域。最近的技术发展使之有可能显著减小拉曼光谱法系统的尺寸和成本。这进而增大了拉曼光谱法的潜在应用范围。例如，近来对于不同领域的用途而言，便携式单元已变为可得的，例如用于潜在有害物质的现场鉴定。
非法药物如海洛因的截获已经成为世界范围内的严重警务问题。相关领域的执法人员难以至少初始地鉴定可能是被禁物质的任何特定物质。这可能导致错误地逮捕或释放确实携带了此类非法药物的嫌疑人。虽然具有适合装备的实验室可以进行确定的分析，但典型的实验室设备不适合相关领域的执法人员来使用，因为它要么太重、麻烦、难以操作，要么太贵而不能广泛分配给大量的执法人员。
概述
于是希望提供一种仪器和方法用于提供对非法药物例如海洛因(二乙酰吗啡)的初始检测，并且该仪器和方法可以容易且经济地分配给各类执法人员来在本领域使用。即，在实验室之外或远离实验室使用、并且通常在可能遇到嫌疑人的地点附近使用，例如在街上或汽车里。
本发明了解到，虽然拉曼光谱法原则上适合于鉴定非法药物如海洛因，但是所出售或使用的非法海洛因实际上典型地是一种可能除海洛因外还包含多种污染物的海洛因组合物。这些污染物中的一些是“切削剂(cutting agents)”，由商贩有意添加到海洛因中来增大其体积，例如咖啡因、对乙酰氨基酚、氯喹、酚酞、甲喹酮、以及甘露醇。另一种污染物可能是单乙酰吗啡(典型地6-单乙酰吗啡)，它在几周后由海洛因的降解产生，特别是在海洛因被储存在潮湿环境或未酸化的水溶液中时。本发明了解到，此类污染物化合物通常是强烈荧光的并且可以干扰海洛因的拉曼信号特征。此外，非法海洛因可能是游离的二乙酰碱或者可以处于海洛因盐酸盐的形式，这本身是盐酸盐与游离的二乙酰碱形式的一个混合物，从而进一步使本领域检测海洛因的工作复杂化。
于是本发明在一些实施方案中提供了用于检测不纯海洛因组合物中的海洛因存在的一种方法和装置，该不纯海洛因组合物包含海洛因以及至少一种干扰来自海洛因的拉曼信号的荧光污染物。该方法可以包括：使该混合物与一种溶剂如醇、特别是挥发性溶剂如乙醇进行接触，然后使所得组合物与一个SERS表面进行接触。然后将该SERS表面暴露于来自一个手持拉曼光谱仪的激光中并且在一个拉曼光谱仪、例如手持拉曼光谱仪中检测海洛因的拉曼信号特征。
本发明进一步在一些实施方案中提供了一种可以用于本发明的方法中的装置或套件。该装置或套件可以用于鉴定含有海洛因以及至少一种如以上描述的荧光污染物的不纯海洛因组合物中海洛因的存在。这样的装置或套件可以包括一种有机溶剂如挥发性有机溶剂例如挥发性醇、并且特别地可以是乙醇的一个容器(例如，乙醇管或瓶子)。通过将在相同条件下获得的结果与一种参比溶剂进行比较，可以测试一种溶剂与待测试的适合表面以及组合物的适应性。该装置或套件可以包括一个SERS表面用于接收由乙醇或其他有机溶剂与该不纯海洛因组合物的接触而产生的乙醇或其他组合物。该装置或套件还可以包括如所说明的一个长形测试构件，它可以携带该SERS表面。可以将以上部件以两个或更多个、或全部的任何组合的形式(作为该装置或套件的一部分)任选地与一个在此披露的手持式光谱仪进行组合。
进一步提供了计算机程序产品，并且它们可以包括带有可以执行本发明的方法的计算机程序的任何计算机程序产品。一种计算机程序“产品”是一种实体的非瞬时性介质，它可以带有处于非瞬时性、但处于潜在地暂时性的形式的本发明的计算机程序(例如，磁性的、光学的、或固态的存储器)。
本发明还提供了一种拉曼光谱仪，该拉曼光谱仪带有将光导向表面的一个光源、以及从该表面获得拉曼光谱的一个摄谱仪。该光谱仪进一步包括一个处理器，该处理器可以执行本发明的任何方法。例如，该处理器可以将在其上不存在一种组分的表面的拉曼光谱与储存器中的一个或多个指标进行比较并且鉴定该表面适合还是不适合用于测试一种组分的存在。该处理器还可以将在其上具有一种待测试组合物的一个表面的拉曼光谱与储存器中的一个或多个指标进行比较，以便测试该组分的存在。该处理器还可以对使用者提供一种指示，即该表面是适合的还是不适合的，例如通过听觉和/或视觉警报。
附图简要说明
现在将对本发明的实施方案进行说明，其中：
图1是在根据本发明的实施方案中使用的一种便携式拉曼光谱仪的顶部透视图。
图2和3是图1的拉曼光谱仪的相反末端视图。
图3A和3B示出了图1的拉曼光谱仪的一部分，其中端口盖在图3A中是关闭的并且在图3B中是打开的。
图4是图1的拉曼光谱仪的光学器件的示意图。
图5是在根据本发明的实施方案中使用的一个含有测试条带的SERS表面的透视图。
图6是一个溶剂容器以及图5的SERS测试条带的一个实施方案的透视图。
图7是展示了用图1-5的拉曼光谱仪来使用图5的SERS测试条带的一个透视图。
图8是一个赤裸的SERS基底以及相同的、带有海洛因标准物的基底的光谱，示出了625cm-1主带。
图9是一种未稀释的街头海洛因样品(含有荧光污染物)、无溶剂的常规(无SERS)785nm反向散射测量结果(拉曼光谱)的拉曼曲线图，其中测量是穿过塑料袋对粉末进行的。
图10是在根据本发明的方法使用乙醇获得的、SERS基底上一种海洛因碱标准物(一种西格玛奥德里奇标准物，＞98％海洛因)(无荧光污染物或HCl盐)的拉曼曲线图。
图11是在与图10相同的条件下获得的拉曼曲线图，除了使用海洛因HCl标准物。
图12是街头海洛因样品在与甲醇接触后、并且然后使所得组合物与图10中相同的SERS基底接触后的一个拉曼曲线图。
图13与图12相同，是在相同的条件下并且使用相同的街头海洛因样品，除了使用乙醇代替甲醇。注意图10-13中的海洛因主带为625cm-1。
图14是展示本发明的方法的一个流程图。
发明实施方案的详细说明
本发明的实施方案提供了一种鉴定不纯海洛因组合物中海洛因的存在的方法，该不纯海洛因组合物包含海洛因以及至少一种干扰来自海洛因的拉曼信号的荧光污染物。样品中所含的海洛因的量的范围可以是从低至2％、10％、30％或50％到60％、70％、80％或甚至100％中的任何一个。这些百分比以及在此的任何其他百分比，除非另外确切地提及，否则是重量百分比。在本文中“海洛因”是指任何形式的海洛因，无论是盐酸盐或其他盐、或游离碱(即，不存在或基本上不存在盐形式)。上面已经说明了各种类型的荧光污染物。可以使用的此类污染物的量的范围可以是1％、5％、10％、30％、50％、95％中的任何一个或更多。这些污染物通过在多个波长上产生一种较宽的发射而干扰了海洛因的拉曼信号，这种发射全部或部分地与用来鉴定海洛因存在的拉曼光谱的任何部分相重叠。例如，用来表征海洛因的拉曼光谱可以在250至3200cm-1、或500至2000cm-1、300至1800cm-1、例如600-650cm-1、或甚至620-635cm-1的波长范围内的任何地方。那么，来自一种污染物的荧光如果产生覆盖该光谱的所有或任何部分(例如，覆盖10、20或30cm-1的范围)的实质性发射、特别是如果产生覆盖从400、500、或550cm-1中的任何一个到600、700、800或1000cm-1中的任何一个的范围的实质性发射，则可能干扰该光谱。在本文中“实质性”可以包括在无荧光的相同测量条件下将信噪比减小至少5％、10％、30％、50％或更多。虽然对检测到的拉曼光谱进行处理可以用来减小特定情况下的背景影响，但它的效果并不好，因为不同的切削剂和其他污染物影响了该组合物的荧光。在本申请中，关于拉曼光谱所给出的所有波数是从照明辐射波长的拉曼偏移，除非给出相反的指示。“鉴定”或“鉴定存在性”或类似术语包括定性评估(例如，该物质存在还是不存在)以及定量评估(即，存在多少)之一或二者。“适合的”是指某种东西(如一个表面)不满足任何预定的指标，例如不满足预定的性能指标或表明该表面不被许可用于特定仪器的指标。在本申请中“可以”是指某种东西是任选的，例如若是一个物品“可以”存在，则意味着该物品是存在或是不存在的。在本申请中“或”是指其中一个、或二者。例如，提供一种指示表明一个表面是适合的或不适合的，则意味着仅在该表面是适合的时提供一种指示、或仅在该表面是不适合的时提供一种指示、并且提供了一种指示表明是适合的以及不适合的两者。如在此使用的“处理器”是指能够执行要求它的步骤的任何硬件或硬件/软件的组合。例如，处理器可以是适合编程的微处理器或专用集成电路。处理器也可以是任何已知类型的存储器，例如只读存储器或读写存储器，该存储器保存了用于如以上说明的光谱仪操作的指令和数据。
在该方法的多个实施方案中，使该海洛因组合物与一种溶剂相接触，该溶剂是例如一种挥发性溶剂，特别是挥发性醇，例如乙醇。至少某个小比例的该样品可以由于这个接触步骤而溶解在该溶剂中。然后使所得组合物与一个SERS表面相接触。SERS是表面增强的拉曼光谱法，并且在本申请中使用的SERS表面是指：与不存在该表面但在相同条件下将会观察到的情况相比，增强了海洛因的拉曼光谱的一个表面。例如，在一些实施方案中，海洛因的平均或峰值拉曼信号可以在有意义的区域(即，如以上说明的用来表征海洛因的存在的波长或波数范围)内与不具有该表面的相同组合物相比增大任何量值。在通过该溶剂与一种如在此说明的不纯海洛因组合物接触而产生的混合物的情况下，对比将是在SERS表面上干燥的相同的所得混合物与溶液或已知不具有SERS活性的表面之间。这样的增大的信号量可以是例如至少100％，或者在一些实施方案中该信号可以被增大甚至至少10倍或100倍或1000倍、或甚至至少10,000倍。鉴定适合的SERS表面的一种方式是在相同条件下但没有该SERS表面的情况下检验以上增大的信号量。SERS是一种已知的现象，其操作过程在例如美国专利US7898658、US7880876、US7889334、US7867770、US7738096以及其他地方进行了描述。这些参考文献以及在此引用的所有其他参考文献都通过引用结合到本申请中，除非到了它们可能与本申请相冲突的程度，在此情况下本申请应该优先。
可以使用的SERS表面的例子包括金、银、或铜，或含有某个百分比、例如至少50％、60％、80％或95％的这些物质的表面。该SERS表面可以是一个连续表面。在本文中“连续表面”是指连续的表面积为至少1mm2、2mm2、5mm2、10mm2或20mm2的连续表面。替代地，SERS表面可以是不连续的，例如由可能具有例如从10至200nm(或甚至80至120nm)的直径的纳米颗粒所提供的。这样的连续SERS表面可以是有纹理的，即，不光滑。纹理化的连续表面可以是无规则地粗糙化的表面。形成这样的连续SERS表面的一种方式是将一个薄的银层沉积到一个粗糙化的硅基底上，例如通过电化学沉积或溅射，使得它覆盖该硅基底上并与之相接触。因此，如果该层足够薄，则它将遵循该基底的粗糙轮廓。这样的银层的厚度可以是从10、20、50、100nm或更多至200、500、1000nm或更多，并且可以通过任何熟知的用于沉积金属层的方法进行沉积。在本文中“粗糙化的”是指具有的RMS(均方根)表面高度变化在50nm至300nm之间的连续表面。例如，金、银、或铜的适合的粗糙SERS表面可以通过诸如以下的方法来制备：Dwight等人，“表面增强的拉曼光谱法检测毒性以及标记化学物：超灵敏且可重复的基底(Surface Enhanced RamanSpectroscopy for Detection of Toxic-and Marker-Chemicals：Ultra-Sensitive and Reproducible Substrates)”，NDIA国土安全会议，弗吉尼亚州阿灵顿，2004年5月25-28日；美国专利号US7450227和PCT专利公开WO/2006/137885，二者标题均为“展现均匀的高度增强和稳定性的表面增强拉曼光谱法(Surface Enhanced RamanSpectroscopy(SERS)Substrates Exhibiting Uniform High Enhancementand Stability)”。
可以将带有所得的醇组合物的表面暴露于足够强度的激光中以便产生有用的拉曼信号。该醇可以在暴露于激光中之前简单地通过在环境温度下蒸发到大气中而从该SERS表面蒸发。替代地，或除这样的干燥之外，具有足够强度的激光本身可以使该醇完全或部分地蒸发。例如，该激光可以将沉积在SERS表面上的醇蒸发掉至少1％、2％、10％、20％、30％、50％或80％。典型的激光波长可以在约500nm至900nm之间，例如785nm。SERS表面处的激光强度可以例如在50、100、或200mW中的任何一个至300、400、500mW中任何一个或更大的值之间。
可以在手持式拉曼光谱仪中检测拉曼信号。在本文中“手持式”是指重量小于10kg、并且更典型地小于5、2、1、或甚至小于0.5或0.2kg的光谱仪器，并且具有的尺寸可以在每个维度上小于50cm或30cm，并且其中一个维度(厚度)可以甚至小于10cm或5或3cm。“手持式”光谱仪通常是电池供电的，其中电池典型地匹配于上述尺度内并且包括在上述重量以内，但可以提供一个分开的电源并将其连接到该光谱仪上。
用于鉴定海洛因的存在的装置或套件可以包括上述任何类型的挥发性有机溶剂(如乙醇)的一个容器。“乙醇”或其他“溶剂”在此是指占该溶剂的至少10％、20％、50％、60％、80％或90％或更多(例如95％或99％或更多)的一种液体。该容器可以是长期保存该溶剂并防止其蒸发的任何适合的容器。在本文中“防止蒸发”是指例如，在储存于例如20℃时在一周、一个月或一年内蒸发了不超过10％或甚至不超过5％。
本发明还考虑了一种验证例程，该验证例程可以单独使用或者任选地与本发明的方法的其他方面相结合。在该验证例程中，使用来自该之前未用过的SERS表面的拉曼光谱根据该光谱仪来鉴定该表面是适合于检测海洛因、或与被许可由使用者在该光谱仪上进行选定的测试的光谱仪的一个表面相匹配的表面，或者来确定该表面是否被污染且不适合使用。在这个子例程中，用该光谱仪激光器照射该之前未用过的SERS表面，并通过光谱仪收集和分析所得的拉曼光谱来查看它是否满足任何预定指标。如果不，则可以向使用者提供一种视觉和/或听觉警告，指示该SERS表面或携带它的试验条不适合用该光谱仪进行选定的试验。这种匹配确定可以基于来自一个储存在存储器中的参比SERS表面拉曼光谱的任何预定指标并且可以与所讨论的SERS表面上的拉曼光谱进行比较。
本发明进一步考虑到，上述验证例程可以更普遍地在不同的测试中用于任何分析仪器。在此情况下，该SERS表面可以用另一种适合的表面替代，例如既起到增强该分析仪器(例如光学分析仪器)对一种组分的辨识的作用、并且同时还可以在其未使用的状态下用于该验证例程的一个表面。例如，该方法可以是用于验证一个表面适合用于在分析仪器上对一种组合物的一种组分进行测试的过程中增强该组分的辨识作用的方法。在这个实施方案中，该方法可以包括使该表面在该分析仪器上、在该表面上不存在该组分的情况下经受测量、并收集该测试的结果。可以将所收集的结果例如在一个处理器中与储存在存储器中的一个或多个预定指标进行对比。如果所收集的结果满足该一个或多个预定指标，则将在该表面暴露于该组合物中之后使该表面经受在该分析仪器上的测试。任选地，如果所收集的结果不满足该一个或多个预定指标，则可以对仪器的使用者提供一个视觉或听觉警告，指示该表面不适合这个测试。如已经提及的，这种方法可以用于测试一个适合的SERS表面。
本发明还单独地或在装置或套件中与在此描述的任何其他部件一起提供了处于测试条带或棒的形式的长形测试构件。这个构件携带了在第一末端处的一个测试表面，例如SERS表面，以及在与第一端相反的第二端处的一个第二区段，该区段从第一端横向地移位。该第二区段的形状是使得，该SERS表面可以被置于从该光谱仪侧面伸出的一个锥体的一个端口上，而该第二区段位于光谱仪侧面旁并抵靠该侧面。这可以辅助使用者在使用中将该SERS表面抵靠该端口保持在位。本发明进一步提供了一个测试构件，该测试构件可以是长形的、并且携带了一个测试表面，例如在此说明的SERS表面，该表面位于该构件的一端中的一个凹陷内。该凹陷的尺寸可以是在一个突出部(例如光谱仪或其他分析仪器的鼻状锥体)的一端上很好地适配，从而辅助将该测试表面在位于该突出部(例如该鼻状锥体)的一端处的一个端口附近保持在位。这个凹陷构型可以与刚才说明的第一端和第二区段构型相结合。在本申请中“锥体”是指从一个表面延伸离开的任何形状的突出部。该突出部典型地在截面积上离开该表面而减小、并且可以是圆锥形的形状(即，具有离开表面而渐减的直径的圆形截面)但可以具有任何其他形状(例如具有或不具有离开表面而减小的截面积的矩形或椭圆形截面)。
本发明进一步提供了如在此说明的、用于如在此说明的分析仪器的锥体的一种盖，并且这个盖携带了一个检测端口。这个盖具有一个内表面，在盖关闭时，这个内表面可以用作该分析仪器的参比或校准标准。
现在参考图1-7，展示了本发明的装置或套件的不同部件的一些实施方案。图1示出了一种手持式拉曼光谱仪10的透视图，该拉曼光谱仪包括一个壳体16、多个用户控件30、以及一个显示屏20，该显示屏显示用户指令并提供关于在组合物中是否鉴定出海洛因的结果。光谱仪10还包括一个鼻状锥体40，该鼻状锥体从壳体16的平坦侧面18伸出并且在远离侧面18的末端处具有一个端口42。在图1中，显示了端口42被一个处于帽形式的盖50覆盖，这个盖通过一个铰链52被安装至壳体16上以便可逆地在覆盖了端口42的位置(如图1和3A所示)与未覆盖端口42的位置(如图3B所示)之间摆动。在未覆盖的位置，可以将有待对一种化合物的存在性进行测试的一个样品、特别是带有一种组合物的SERS表面定位在端口42附近以便测试。盖50的内部可以携带一种适合于测试或校准该光谱仪的功能的材料(如聚苯乙烯)或由该材料制成。在工作中并且在端口42未被覆盖时，激光穿过端口42而发射到端口42上的一个样品位置上，并且所得的检测到的拉曼信号从该样品穿过端口42返回到壳体16中而被接收。
参见图4，光谱仪16包括一个发射出例如400至900nm或700至850nm、例如785nm的光的拉曼激光器。在测试一种样品组合物190的过程中，当盖50向后摆动时，所发射的激光沿着光路114在壳体16内前进并穿过末端42而离开。所得的散射光返回穿过了末端42并且沿着路径118在壳体116内前进而被检测到并且被一个摄谱仪120的光学部件130-150引导到摄谱仪120的一个检测器160上。检测器160收集所得的拉曼光谱并通过信号处理器180来进行信号处理和/或数字化。处理器180可以是适当编程的微处理器或专用集成电路，并且包括任何已知类型的只读存储器或读写存储器，该存储器保存了用于如在此说明的光谱仪操作的指令和数据。
参见图5，所显示的测试条200是由塑料制成并且具有一个弯曲的第一区段206以及更短的扁平的第二区段228。条带200的第一末端210具有一个凹陷，该凹陷携带了面朝第一方向的一个连续SERS表面220。该凹陷的尺寸是在鼻状锥体40的一个末端上很好地适配，从而辅助将表面220在端口42上方保持在位，如将要说明的。于是第二区段206是在与第一末端相反的第二末端处并且从该第一末端横向地移位(即，向最长尺寸的旁边)。该第二区段的形状是使得，该SERS表面可以被置于从该光谱仪侧面伸出的一个锥体的一个端口上，而该第二区段位于光谱仪侧面旁并抵靠该侧面。这可以辅助使用者在使用中将该SERS表面抵靠该端口保持在位，如将要说明的。SERS表面220可以具有以上提及的任何材料，例如由金、银、或铜制成的表面，基本上纯的或具有之前描述的一种组成。如已经提及的，由于该表面材料的一个薄层被沉积在一个粗糙化的基底如硅基底上，SERS表面220可能是粗糙化的。该基底可以通过胶粘或其他粘附方法附接到该测试条带的其余部分上、或者直接模制或沉积到该条带的其余部分上。粗糙度可以是以上所讨论的。测试条带226的第二末端226携带了一个凹陷，该凹陷面朝与该SERS表面220所朝的第一方向相反的第二方向。凹陷230可以用于测量一定量的用于测试的样品组合物，如将要说明的。
本发明的装置或套件可以包括一个处于测试条带200形式的长形测试构件，以及一个处于管300形式的容器。管300可以是玻璃或塑料并且具有一个末端310，该末端可以被一个帽或其他装置(未示出)密封，以便防止管300中所含的溶剂蒸发。所含的溶剂可以是一种挥发性有机溶剂，例如醇(特别是乙醇)，未示出。该装置或套件可以任选地包括该光谱仪16。本发明的任何管和测试条带可以在一个印刷有关于其共同使用的说明书并且带有一个光谱仪如光谱仪16的同一包装中一起进行运输。另外，任何管和测试条带可以与已经说明的类型的手持式拉曼光谱仪一起运输。
本发明的装置或套件可以用于本发明的方法中，例如在图14的流程图中显示的。当鉴定出一个嫌疑人或其他有嫌疑的海洛因来源时，可以开启光谱仪10(400)。光谱仪10在首次开启时可以接着进行一个自测试或校准(420)，这包括：照射盖50的内表面，并且处理器180评估所得光谱。如果信号处理器180确定，所得光谱未匹配预期的、在某个预定公差或参数之内的光谱(450)，则显示器20对使用者呈现一个信息，即应该维修该仪器(444)。如果处理器180确定(430)该光谱仪16作用正常，则这在显示器20上指示给使用者，并且使用者接着可以枢转盖50以打开端口42。使用者接着可以使用显示器20和控制件30来从不同的可能测试中选择进行一个测试，例如选择一个用于鉴定样品中的海洛因的测试。
在这一点，任选的验证子例程(460-480)允许使用者将一个新鲜的SERS表面220在端口42上方放置在位(460)以便用激光进行照射并收集所得的拉曼光谱。如果处理器180确定(470)该拉曼光谱不匹配一个适合于检测海洛因的SERS表面的拉曼光谱、或者匹配了一个被许可用于以光谱仪16来进行选定的测试的一个表面、或者该表面看起来被污染了，则在显示器480上显示一个警告(480)，即该SERS表面或测试条带200不适合或者不被许可用于该选定的试验。这种匹配确定可以基于预期的SERS表面拉曼光谱的任何预选指标与一个检验过的SERS表面拉曼光谱的任何预选指标的比较。如果处理器确定该SERS表面不适合或者不被许可用于该选定的测试，或者如果省略了任选的循环(460-480)，则使用条带200上的凹陷230来简单地通过大致填充凹陷230来大致测量(500)用于测试的组合物的量。
然后将凹陷230中的组合物暴露(520)于管300(其盖之前已经取下)中的之前未使用的溶剂中，这是简单地通过将末端228放置在溶剂中并将凹陷的内含物搅拌或倒入管300中。然后使SERS表面220与所得的组合物相接触，这是简单地通过将条带200的末端210放入管中，任选地伴随着搅拌。典型地，该样品的至少某个较小部分将溶解在该溶剂中。
然后将条带540从管300中取出，并任选地允许表面220在环境气氛中部分或完全干燥。然后将条带200的末端210置于端口42上方，如图7中展示的(其中为简单起见而省略了控制件30)并且使用控制件30来启动激光以使得光谱仪16从表面220收集拉曼光谱。要注意如何确定条带200的尺寸，使得当末端210被定位为使得表面220覆盖了端口42时，扁平区段228对于手持式光谱仪10的平坦表面而言是平的。这辅助使用者将条带200保持在位，使得表面200覆盖在端口42上。当表面220与端口42相邻时，末端210中的凹陷很好地配合在鼻状锥体40的末端上方，并且这也辅助了使用者将表面220在端口42上方保持在位。然后处理器180将所收集的拉曼光谱的一个或多个特征与存储器中针对海洛因的那些进行对比，并且基于一项或多项预定的要求来鉴定在所测试的样品组合物中海洛因的存在与否。然后在显示器20上对使用者呈现这种鉴定的结果，并且该结果可以包括指示肯定的鉴定结果、否定的鉴定结果、或在某些情况下不能做出鉴定。
如果要测试更多组合物(550)，则可以重复步骤500-540，每次使用一个之前未用过的条带200。当不测试更多组合物(550)时，则可以将盖50摆动回到其覆盖端口42的位置，并且通过控制件30手动地或通过处理器180自动地关掉(560)该仪器。
使用一个SERS表面与适当溶剂相结合、用手持式光谱仪来鉴定在一种不纯海洛因组合物中海洛因的存在性的有益作用可以从图8-13中看出。在图8-13所有之中，使用785nm的激光进行照射并且在使用一个表面进行参比时，如关于表面220所说明地，使用相同的SERS表面。注意如图8-13中使用的“基底”是指关于表面220所说明的一个连续SERS表面。
接着图8示出了一个裸露的SERS表面的拉曼光谱(顶部曲线)，并且不存在以625cm-1处为中心的的海洛因特征带。这个光谱虽然可以用来鉴定该表面是适合于在特定光谱仪上的海洛因测试还是被许可用于以特定光谱仪进行海洛因测试，如以上关于任选的验证子例程460-480。另一方面，带有纯海洛因标准物的基底(底部曲线)清楚地显示在625cm-1处的海洛因特征带。另一方面，图9展示了不含溶剂的海洛因街头样品的拉曼光谱，其中测量是穿过一个塑料袋对粉末进行的。“街头样品”或“街头海洛因”或类似术语是指可以从非法麻醉品销售者手中购买的典型的海洛因组合物。这样的海洛因组合物典型地是不纯的并且包含一种或多种如之前说明的荧光组分，这些荧光组分干扰了海洛因(纯净形式)的拉曼信号。在图9中，来自此类杂质的荧光完全遮盖了625cm-1处的海洛因特征拉曼信号。图10和11展示，来自纯的游离碱海洛因或HCl盐的海洛因特征信号(以在625cm-1左右为中心)在SERS表面上仍可以清楚地检测到。
从图9中很清楚，在现场并且使用手持式常规拉曼光谱仪，通过常规的拉曼光谱法不能鉴定街头海洛因中海洛因的存在性。图12在另一方面显示了当将街头海洛因样品暴露于甲醇中并且将所得组合物按以上详细说明的且根据本发明的方式施加在一个表面、如表面220上时的拉曼光谱。从图12中可见，使用本发明的方法和装置使得以625cm-1左右为中心的海洛因特征峰再次是可检出的。即使存在强荧光的污染物也是如此。图13展示了与图12中相似的效果。对于图13，除了溶剂为乙醇外，使用相同的条件。因此，本发明的方法和装置允许甚至在存在一种或多种强荧光污染物的情况下检测海洛因，这些污染物在其他情况下将完全遮盖常规拉曼光谱中的此类海洛因信号。
以上详细说明了本发明的具体实施方案。然而，要清楚的是，所说明的实施方案的变更和修改是有可能的。例如，将了解的是，所说明的这些方法中的操作可以按所说明的顺序或者按逻辑上可能的任何其他顺序来进行。在一个这样的变体中，图14中的步骤500、520可以例如在步骤400之前或者在步骤530之前的某个其他时刻进行。因此，本发明不受所说明的实施方案的限制。

Claims (22)

1.一种用于鉴定在不纯海洛因组合物中海洛因的存在性的方法，该不纯海洛因组合物包含海洛因以及至少一种干扰来自海洛因的拉曼信号的荧光污染物，该方法包括：
使该混合物与一种醇相接触；
然后使所得的醇组合物与一个SERS表面相接触；
然后将该表面暴露于来自一个手持式拉曼光谱仪的激光中；并且
在该手持式拉曼光谱仪中检测来自海洛因的拉曼信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中该荧光污染物包括单乙酰吗啡。
3.根据权利要求2所述的方法，其中该组合物包含5至95重量％之间的该荧光污染物。
4.根据权利要求1所述的方法，其中该表面包括金、银或铜。
5.根据权利要求4所述的方法，其中该表面是纹理化的。
6.根据权利要求5所述的方法，其中该表面是覆盖在一个硅基底上的一个银层的暴露表面。
7.根据权利要求5所述的方法，其中该硅基底是纹理化的。
8.根据权利要求1所述的方法，其中使用在500-2000cm-1之间的任何波长来检测来自海洛因的该所得的拉曼信号。
9.根据权利要求1所述的方法，其中使用在600-650cm-1之间的任何波长来检测来自海洛因的该所得的拉曼信号。
10.根据权利要求8所述的方法，其中获得了在250-2500cm-1之间的拉曼光谱。
11.根据权利要求1所述的方法，其中使用来自该拉曼光谱仪的激光来加速该溶剂在该SERS基底上的蒸发。
12.一种用于鉴定在包含海洛因以及至少一种荧光污染物的不纯海洛因组合物中海洛因的存在性的装置，该装置包括：
一种醇的一个容器；
一个SERS表面，该表面是用于接收从该醇与该不纯海洛因组合物的接触而产生的一种醇组合物。
13.根据权利要求11所述的装置，另外包括一个手持式拉曼光谱仪，用于检测来自海洛因的拉曼信号。
14.根据权利要求12所述的装置，其中该拉曼光谱仪可以获得在500-2000cm-1之间的拉曼光谱。
15.根据权利要求11所述的装置，其中该SERS表面包括金、银或铜。
16.根据权利要求13所述的装置，其中该SERS表面包括通过在一个纹理化的硅基底表面上沉积银而产生的一个纹理化的银表面。
17.一种拉曼光谱仪，包括：
将光引导至一个表面的一个光源；
从该表面获得拉曼光谱的一个摄谱仪；
一个处理器，该处理器将在其上不存在一种组分的一个表面的拉曼光谱与存储器内的一个或多个指标进行比较并且鉴定该表面是适合于或不适合测试一种组分的存在性的表面，并且还将在其上具有一种待测试的组合物的一个表面的拉曼光谱与存储器中的一个或多个指标进行比较以便测试该组分的存在性。
18.根据权利要求17所述的拉曼光谱仪，其中该处理器另外对使用者提供一种指示：该表面适合或是不适合用于测试一种组分的存在性。
19.根据权利要求17所述的拉曼光谱仪，其中该光谱仪可以获得在500-2000cm-1之间的拉曼光谱。
20.一种带有计算机程序的计算机程序产品，该计算机程序在载入可编程的处理器中时执行以下方法：
控制一个拉曼光谱仪来照射一个在其上不存在待测试的组分的表面；
从该表面接收拉曼光谱；
将在其上不存在一种组分的这个表面的拉曼光谱与存储器内的一个或多个指标进行比较，并且鉴定该表面是适合或不适合用于测试一种组分的存在性的一个表面；
控制该拉曼光谱仪来照射这个在其上不存在一种组分的表面以便测试该组分的存在性；并且
将这个在其上带有该组合物的表面的拉曼光谱与存储器内的一个或多个指标进行比较以便测试该组分的存在性。
21.一种用于验证一个表面适合用于在分析仪器上对一种组合物的一种组分进行测试的过程中增强该组分的辨识作用的方法，包括
使该表面在该分析仪器上、在该表面上不存在该组分的情况下经受测量，并收集该测试的结果；
在一个处理器中将所收集的结果与储存在存储器中的一个或多个预定指标进行对比；并且
如果所收集的结果满足该一个或多个预定指标，则在将该表面暴露于该组合物中之后使该表面在该分析仪器上经受测试。
22.根据权利要求21所述的方法，其中对该表面在用于鉴定海洛因的存在性的测试中用作SERS表面进行验证，并且该分析仪器是拉曼光谱仪。
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