CN103674927A

CN103674927A - 温度波动条件下拉曼光谱定量检测中的修正方法

Info

Publication number: CN103674927A
Application number: CN201310696381.7A
Authority: CN
Inventors: 邹小波; 沈乐丞; 石吉勇; 赵杰文; 黄晓玮; 朱瑶迪; 李志华
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明公开了温度波动条件下拉曼光谱定量检测中的修正方法，包括制备乙醇水溶液样本：采用无水乙醇与超纯水乙醇水溶液样本10个，样本中乙醇体积浓度范围为10~100%，间隔为10%，温度为（T-ΔT）~（T+ΔT），T为设定的工作温度，ΔT为大于等于1的整数；采集拉曼光谱：设置拉曼光谱仪的参数，预热使拉曼光谱仪的信号输出稳定；从（T-ΔT）℃始，每隔1℃取2ml左右乙醇水溶液于3ml进样瓶中，先收集暗电流参考数据，再收集拉曼光谱，直至（T+ΔT）℃；建立乙醇水溶液浓度模型：温度为t时，以各个浓度下的拉曼光谱作为自变量X，以浓度作为因变量Y_t，得计算模型Y_t=F_t（X），T-ΔT<t<T+ΔT；建立浓度修正模型Y_t _’=f_修正（Y_T）。本发明可应用于修正拉曼光谱定量检测过程中温度波动对检测结果精度的影响。

Description

温度波动条件下拉曼光谱定量检测中的修正方法

技术领域

本发明涉及一种拉曼光谱定量检测方法：特指温度波动条件下拉曼光谱定量检测中的修正方法。

背景技术

20世纪以来，拉曼光谱检测技术（Raman spectroscopy of technolgy）已经成为一种重要的分析技术。拉曼光谱主要应用于医学生物材料、药物无损分析，宝物鉴定，公安与法学样品的分析等方面。结合光纤技术，拉曼光谱仪器开拓了全新的研究领域，如工业、食品等。由于水的拉曼散射很微弱，拉曼光谱是研究水溶液中的生物样品和化学化合物的理想工具。醇-水二元体系一直以来是一个热门的研究对象。乙醇水溶液的密度、声速等物理特性会随温度发生一定的变化，因此拉曼光谱定量检测乙醇水溶液浓度时温度波动对影响检测结果。鉴于此，本发明提出一种用拉曼光谱测定乙醇水溶液浓度时温度波动的校正方法。

发明内容

本发明的目的在于提供温度波动条件下拉曼光谱定量检测中的修正方法，为拉曼光谱测定乙醇水溶液浓度提供参考。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案包含如下步骤：

温度波动条件下拉曼光谱定量检测中的修正方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，制备实验样品，即乙醇水溶液样本；

步骤二，采集拉曼光谱；

步骤三，建立乙醇水溶液浓度模型；

步骤四，建立乙醇水溶液浓度修正模型。

所述步骤一中制备乙醇水溶液样本具体为：

采用无水乙醇与超纯水乙醇水溶液样本10个；所述乙醇水溶液样本中乙醇体积浓度范围为10~100%，间隔为10%；所述乙醇水溶液样品温度为（T-ΔT）~（T+ΔT）；T为设定的工作温度，ΔT为大于等于1的整数。

所述步骤二中采集拉曼光谱具体为：设置拉曼光谱仪的积分时间参数、平均参数、窗口滤波参数，并将拉曼光谱仪预热15min以上，使拉曼光谱仪的信号输出稳定；从温度（T-ΔT）℃开始，每隔1℃量取2ml±0.5ml乙醇水溶液于3ml进样瓶中，先收集暗电流参考数据，再收集拉曼光谱，直至温度达到（T+ΔT）℃。

所述步骤三中建立乙醇水溶液浓度模型具体为：温度为t时，以各个浓度下的拉曼光谱作为自变量X，以浓度作为因变量Y_t，利用化学计量学方法确定拉曼光谱与乙醇水溶液浓度的对应关系F_t，得计算模型

Y_t=F_t（X），T-ΔT<t< T+ΔT。

所述四中建立乙醇水溶液浓度修正模型具体为：所述步骤三中，当t=T时，有Y_T=F_T（X）；当溶液的温度漂移了Δt（Δt<ΔT）时，即温度t’=T±Δt时，有Y_t’=F_t’（X）；联立Y_T=F_T（X）和Y_t’=F_t’（X）可得Y_T和Y_t’的对应关系，即Y_t’= f_修正（Y_T）当温度由T漂移至t’时，将拉曼光谱定量检测结果Y_T=F_T（X）代入Y_t’= f_修正（Y_T）即可修正温度漂移对检测结果的影响。

本发明的有益效果是：利用不同温度下乙醇水溶液的拉曼光谱特征和其浓度的关系，提出了针对温度波动条件下乙醇水溶液浓度的修正方法，该方法可用于修正拉曼光谱检测过程中环境温度波动对检测结果的影响，进而提高拉曼光谱检测技术的检测精度。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

以校正20℃下拉曼光谱定量检测乙醇水溶液溶度时温度波动ΔT =1℃为例子，详细阐述本发明的具体实施方式。

1）实验样品的制备：采用无水乙醇（分析纯，99.7%），国药集团化学试剂有限公司）与超纯水（Ultra-pure water）配置待测溶液，共配制乙醇水溶液样本10个，乙醇体积浓度范围为10~100%，间隔为10%。样品温度为19~21℃。

2）拉曼光谱的采集：采用美国EnWave Optronics 的HRC-10 便携式近红外拉曼分析仪，积分时间为20s，平均参数为2，窗口滤波参数为0。使用前预热 15 min，使输出达到稳定。从19℃开始，每隔1℃量取2ml左右乙醇水溶液于3ml进样瓶中，先收集暗电流参考数据，再收集拉曼光谱，直至21℃。

3）乙醇水溶液浓度模型的建立：温度t=19℃时，以各个浓度下的拉曼光谱作为自变量X，以浓度作为因变量Y₁₉，利用化学计量学方法确定该温度下拉曼光谱与乙醇水溶液浓度的对应关系F₁₉，得到浓度计算模型Y₁₉=F₁₉（X）；同理，当温度t=20℃时，确定该温度下拉曼光谱与乙醇水溶液浓度的对应关系F₂₀，得到浓度计算模型Y₂₀=F₂₀（X）；当温度t=21℃时，确定该温度下拉曼光谱与乙醇水溶液浓度的对应关系F₂₁，得到浓度计算模型Y₂₁=F₂₁（X）；

4）乙醇水溶液浓度修正模型的建立：当温度漂移1℃即温度由20℃漂移至21℃时，根据步骤3中的浓度模型Y₂₀=F₂₀（X）和Y₂₁=F₂₁（X），可得Y₂₀与F₂₁的对应关系，即Y₂₁= f_修正（Y₂₀）；当温度由20℃漂移至21℃，将拉曼光谱定量检测结果Y₂₀=F₂₀（X）代入Y₂₁= f_修正（Y₂₀）即可修正温度漂移对检测结果的影响。

Claims

1.温度波动条件下拉曼光谱定量检测中的修正方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，制备实验样品，即乙醇水溶液样本；

步骤二，采集拉曼光谱；

步骤三，建立乙醇水溶液浓度模型；

步骤四，建立乙醇水溶液浓度修正模型。

2.如权利要求1所述的温度波动条件下拉曼光谱定量检测中的修正方法，其特征在于所述步骤一中制备乙醇水溶液样本具体为：

3.如权利要求1所述的温度波动条件下拉曼光谱定量检测中的修正方法，其特征在于所述步骤二中采集拉曼光谱具体为：设置拉曼光谱仪的积分时间参数、平均参数、窗口滤波参数，并将拉曼光谱仪预热15min以上，使拉曼光谱仪的信号输出稳定；从温度（T-ΔT）℃开始，每隔1℃量取2ml±0.5ml乙醇水溶液于3ml进样瓶中，先收集暗电流参考数据，再收集拉曼光谱，直至温度达到（T+ΔT）℃。

4.如权利要求1所述的温度波动条件下拉曼光谱定量检测中的修正方法，其特征在于所述步骤三中建立乙醇水溶液浓度模型具体为：温度为t时，以各个浓度下的拉曼光谱作为自变量X，以浓度作为因变量Y_t，利用化学计量学方法确定拉曼光谱与乙醇水溶液浓度的对应关系F_t，得计算模型

Y_t=F_t（X），T-ΔT<t< T+ΔT。

5.如权利要求1所述的温度波动条件下拉曼光谱定量检测中的修正方法，其特征在于所述四中建立乙醇水溶液浓度修正模型具体为：所述步骤三中，当t=T时，有Y_T=F_T（X）；当溶液的温度漂移了Δt（Δt<ΔT）时，即温度t’=T±Δt时，有Y_t’=F_t’（X）；联立Y_T=F_T（X）和Y_t’=F_t’（X）可得Y_T和Y_t’的对应关系，即Y_t’= f_修正（Y_T）当温度由T漂移至t’时，将拉曼光谱定量检测结果Y_T=F_T（X）代入Y_t’= f_修正（Y_T）即可修正温度漂移对检测结果的影响。