CN103954594B - 不同光电倍增管电压下三维光谱数据的峰值换算方法 - Google Patents
不同光电倍增管电压下三维光谱数据的峰值换算方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103954594B CN103954594B CN201310666446.3A CN201310666446A CN103954594B CN 103954594 B CN103954594 B CN 103954594B CN 201310666446 A CN201310666446 A CN 201310666446A CN 103954594 B CN103954594 B CN 103954594B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- peak value
- voltage
- under
- dimensional fluorescence
- data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 title description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 claims abstract description 14
- AKYHKWQPZHDOBW-UHFFFAOYSA-N (5-ethenyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-7-yl)-(6-methoxyquinolin-4-yl)methanol Chemical compound OS(O)(=O)=O.C1C(C(C2)C=C)CCN2C1C(O)C1=CC=NC2=CC=C(OC)C=C21 AKYHKWQPZHDOBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000001576 FEMA 2977 Substances 0.000 claims abstract description 12
- LOUPRKONTZGTKE-UHFFFAOYSA-N cinchonine Natural products C1C(C(C2)C=C)CCN2C1C(O)C1=CC=NC2=CC=C(OC)C=C21 LOUPRKONTZGTKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229960003110 quinine sulfate Drugs 0.000 claims abstract description 12
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 4
- 238000012921 fluorescence analysis Methods 0.000 claims description 4
- 238000001506 fluorescence spectroscopy Methods 0.000 abstract description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 abstract 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000002284 excitation--emission spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 2
- 238000012549 training Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000205 computational method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
本发明公开了一种不同光电倍增管电压下三维荧光谱的峰值换算方法。本方法包括数值校正和峰值换算两个步骤。数值校正包括：设定测定条件，分别测定去离子水和校准试剂硫酸奎宁的三维荧光光谱，读取去离子水三维荧光光谱中激发波长Ex=发射波长Em=350nm处的瑞利散射值和硫酸奎宁溶液在相同条件（PMT电压，激发-发射扫描范围）下的峰值。并对二者进行线性拟合，根据该线性拟合结果判断得到的三维荧光数据的准确性。峰值换算包括：将已知电压下特定波长范围内样品的峰值与相应电压下去离子水三维荧光光谱在Ex=Em=350nm处的瑞利散射值进行线性拟合，根据得到的线性方程式可将样品的峰值换算成在不同电压下的相应峰值。
Description
技术领域
本发明涉及一种不同光电倍增管电压下三维光谱数据的峰值换算方法，该方法包括数值校正和峰值换算两个步骤，巧妙应用水的散射值定量评估不同光电培增管功率，具有较好的创新性。可以快速、准确、高效的实现不同光电倍增管电压下三维荧光谱图峰值的换算。
背景技术
三维荧光光谱（亦称总发光光谱或激发-发射图）是20世纪80年代在荧光光谱分析的基础上发展起来的一种分析新技术，它不仅可以提高测量灵敏度和对分子结构的选择性，而且能够更加全面地展现样品的荧光信息，有利于综合考察样品的组分分布及构型变化特征。因此三维荧光光谱分析技术得到了广泛地研究和应用。三维荧光的三个维度是指荧光激发、发射波长和荧光强度，它表现的是荧光强度随激发和发射波长同时变化的信息。一般获取三维荧光数据的方法是在不同激发波长位置上连续扫描发射光谱，并利用各种绘图软件将其以等角三维荧光投影图（Ex-Em-If）或等高线光谱（Ex-Em）等形式图像化表现。
对于荧光数据来说，一般在进行分析之前有相关的校准步骤，首先是进行仪器光谱性质的校正，这是由于仪器直接记录的光谱（成为未校正光谱）受荧光光度计光源灯或探测器波长特性的影响，并不是荧光物质本身的真实光谱；接着是样品吸收性能的校正（通常成为内部过滤效果）；但是通过前两个步骤，荧光信号的强度并没有得到校准，在相同情况下，谱峰的位置会受到仪器光电倍增管的影响，荧光信号的强度也非常依赖于光电倍增管电压。然而最后的这个关键的校正步骤常被忽略。
目前基于不同光电倍增管电压的荧光强度的校准方法研究非常少，有文献提出使用水的拉曼峰面积（图1中圆圈中横坐标为400nm左右的峰）来校正（参见论文A.J.LawaetzandC.A.Stedmon.JAppliedSpectroscopy,2009,63(8)936-940），图1中的小图是拉曼峰的放大图，可以看到400nm处有众多干扰噪音，拉曼峰的具体位置难以准确判定，且谱图在计算峰面积时受计算方法、曲线平滑方法的影响，误差较高。
在进行大批量数据处理时，只有同一电压下得到的数据才有比较的意义。而处理不同电压数据时，数据的换算统一就尤为重要。
发明内容
针对上述现有的所存在的问题和不足，本发明的目的在于提出一种在不同光电倍增管电压下三维光谱数据的峰值换算方法，应用水的散射值定量评估不同光电培增管功率，可以快速、准确、高效的实现不同光电倍增管电压下三维光谱数据的峰值换算。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种不同光电倍增管电压下三维荧光检测的峰值换算方法，其特征在于：包括数值矫正和峰值换算两个步骤；
所述数值矫正步骤包括如下步骤：
（1）设定三维荧光测定条件，其中光电倍增管电压依次设为500V、650V、800V、900V，测定去离子水的激发-发射光谱，得到激发波长-发射波长-荧光强度的数据；测定荧光分析专用试剂硫酸奎宁溶液的激发-发射荧光光谱数据。
（2）用硫酸奎宁溶液在相应电压下相应波长范围内的峰值与所述步骤（1）得到的数值进行线性拟合。
（3）将样品在已知电压下的峰值与相同电压下去离子水在激发波长Ex=发射波长Em=350nm处的瑞利散射值进行线性拟合；
（4）根据步骤（3）中所得的线性方程，求得其他电压下样品的峰值。
由于三维荧光光谱中存在的瑞利散射强烈的掩蔽了荧光信号，导致数据偏离三线性模型，因此上述步骤中在求得硫酸奎宁和样品的三维荧光谱图峰值时已扣除瑞利散射。
本发明方法根据不同电压下待测溶液的三维荧光谱图的峰值与相应电压下去离子水在激发波长Ex=发射波长Em=350nm处的瑞利散射值的线性拟合结果可以判断不同电压下样品三维荧光谱图峰值的准确性，并用得到的线性方程式对数值进行校正。不同光电倍增管电压下三维光谱数据的峰值数据可以直接读取三维荧光光谱数据测定值，无需附加计算，方便快捷且准确度高。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1、本发明首次提出应用水的散射值定量评估不同光电倍增管功率，具有创新性。
2、运用本方法进行数据处理时，可快速的进行不同电压下的峰值换算，方便样品在同一基准电压下进行比较，准确度高于文献中提出的面积积分法。
3、本方法中涉及的不同光电倍增管电压下三维光谱数据的峰值数据可以直接读取三维荧光光谱数据测定值，无需附加计算，方便快捷。
附图说明
图1为激发波长Ex=350nm时，500V、650V、800V和900V电压下的去离子水的发射波长-荧光强度图。
图2为不同电压下荧光强度的校准图。
图3为不同电压下同样硫酸奎宁溶液的峰值图。
图4为进行峰值换算时，峰值与去离子水在Ex=Em=350nm处瑞利散射值的线性关系图。
具体实施方式
本发明的优选实施例结合附图详述如下：
实施例一：
参见图1~图4，本不同光电倍增管电压下三维荧光谱数据的峰值换算方法，包括数值校正和峰值换算两个步骤：
所述的数值校正步骤包括如下步骤：
（1）设定三维荧光测定条件，其中光电倍增管电压依次设为500V、650V、800V、900V，测定去离子水的激发-发射矩阵光谱，得到激发波长-发射波长-荧光强度的数据；
（2）用荧光分析专用试剂硫酸奎宁溶液在相应电压下相应波长范围内的峰值与所述步骤（1）中所得数据进行线性拟合。
所述的峰值换算步骤包括如下步骤：
（3）将样品在已知电压下的峰值与相同电压下去离子水在激发波长Ex=发射波长Em=350nm处的瑞利散射值进行线性拟合；
（4）根据上述步骤（3）中所得的线性方程，求得其他电压下样品的峰值。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处是：根据不同电压下待测溶液的三维荧光谱图的峰值与相应电压下去离子水在激发波长Ex=发射波长Em=350nm处瑞利散射值的线性拟合结果可以判断不同电压下样品三维荧光谱图峰值的准确性，并用得到的线性方程式对数值进行校正。不同光电倍增管电压下三维光谱数据的峰值数据可以直接读取三维荧光光谱数据测定值，无需附加计算，方便快捷且准确度高。
实施例三：
本实验中荧光分析专用试剂硫酸奎宁溶液浓度为1×10-7mol/L，所用样品为水厂水样，使用带有10mm石英荧光样品池的高灵敏荧光分光光度计（上海棱光F97XP/F97Pro/F97，China）进行三维荧光激发-发射光谱（3DEEM）测定。激发光源为150W氙灯，带宽：激发带宽为10nm，发射带宽为10nm；响应时间：自动；扫描速度：15000nm/min；激发波长范围为Ex=200-700nm（间隔5nm），发射波长范围为Em=250-750nm（间隔5nm），实验按不同的光电倍增管电压分为四组，分别为：500V、650V、800V和900V，每组先测去离子水，再进行样品的测定，样品测定前保持温度恒定。所得的三维荧光谱图以激发-发射荧光强度矩阵形式给出，在Matlab平台上对数据进行相应处理。
根据去离子水的三维荧光图谱，取瑞利散射区域激发波长Ex=350nm时，500V、650V、800V和900V电压下的发射波长-荧光强度作图，如图1所示，Em=350nm时的瑞利散射值分别为0.41、8.46、68.77、209.5。相应电压下，硫酸奎宁的峰值依次为：0.38、3.51、29.35、87.72。将二者进行线性拟合，如图2所示。图中横坐标分别为500V、650V、800V和900V电压下去离子水在Ex=Em=350nm处的瑞利散射值，纵坐标为相应电压下硫酸奎宁的峰值，二者线性相关，R2=0.9999。因此我们可以看出不同电压下待测溶液的三维荧光谱图的峰值与相应电压下去离子水在Ex=Em=350nm处的数值具有很好的线性相关性。所以可以按照本方法判断不同电压下样品三维荧光谱图峰值的准确性，并用得到的线性方程式对数值进行校正。
本实验中以自来水厂的水样为例详细说明换算方法。在某次水样三维荧光检测中电压分别设定为500V，800V和900V，得到的峰值分别为：0.93，426和1332。由于在后期数据处理时，需换成换算成650V电压下的峰值方可以与其它测定数据一道进行数据处理。从图3可见，横坐标为光电倍增管电压，纵坐标为相应电压下硫酸奎宁的峰值，可以看出光电倍增管电压与相应峰值并无线性关系，我们无法直接通过电压进行峰值的换算。然而通过上述校正我们已经很清楚不同电压下样品的峰值与相应电压下去离子水在Ex=Em=350nm处的瑞利散射值具有很好的线性相关性，作图4。图中横坐标分别为500V、800V和900V电压下去离子水在Ex=Em=350nm处的瑞利散射值，纵坐标为相应电压下样品的峰值，二者线性相关，R2=0.9999，并得到了二者的线性方程式，将我们所需换算电压下的去离子水在Ex=Em=350nm处的数值代入方程中，得到该电压下样品的峰值为47.9，从而实现了不同光电倍增管电压下三维荧光检测的峰值换算。实验中我们将样品在650V电压下进行了实际测定，得到的峰值为48.0，与我们求得的数值基本一致。故该方法具有很高的准确性，且方便、高效易操作。
Claims (2)
1.一种不同光电倍增管电压下三维荧光谱数据的峰值换算方法，其特征在于：包括数值校正和峰值换算两个步骤：
所述的数值校正步骤包括如下步骤：
（1）设定三维荧光测定条件，其中光电倍增管电压依次设为500V、650V、800V、900V，测定去离子水的三维荧光光谱数据：激发波长-发射波长-荧光强度数据；
（2）用荧光分析专用试剂硫酸奎宁溶液在相应电压下相应波长范围内的峰值与所述步骤（1）中所得数据进行线性拟合；
所述的峰值换算步骤包括如下步骤：
（3）将样品在已知电压下的峰值与相同电压下去离子水在激发波长Ex=发射波长Em=350nm处的瑞利散射值进行线性拟合；
（4）根据所述步骤（3）中所得的线性方程，求得其他电压下样品的峰值。
2.如权利要求1所述的不同光电倍增管电压下三维荧光谱数据的峰值换算方法，其特征在于：根据不同电压下待测溶液的三维荧光谱图的峰值与相应电压下去离子水在激发波长Ex=发射波长Em=350nm处瑞利散射值的线性拟合结果可以判断不同电压下样品三维荧光谱图峰值的准确性，并用得到的线性方程式对数值进行校正。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310666446.3A CN103954594B (zh) | 2013-12-11 | 2013-12-11 | 不同光电倍增管电压下三维光谱数据的峰值换算方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310666446.3A CN103954594B (zh) | 2013-12-11 | 2013-12-11 | 不同光电倍增管电压下三维光谱数据的峰值换算方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103954594A CN103954594A (zh) | 2014-07-30 |
| CN103954594B true CN103954594B (zh) | 2016-05-25 |
Family
ID=51331899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310666446.3A Expired - Fee Related CN103954594B (zh) | 2013-12-11 | 2013-12-11 | 不同光电倍增管电压下三维光谱数据的峰值换算方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103954594B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104613986B (zh) * | 2015-02-05 | 2017-05-24 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于最小二乘法拟合曲线补偿光电编码器基准电压的方法 |
| CN109961424B (zh) * | 2019-02-27 | 2021-04-13 | 北京大学 | 一种手部x光图像数据的生成方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005308594A (ja) * | 2004-04-22 | 2005-11-04 | National Institute For Materials Science | レイリー散乱光除去方法及びその装置 |
| JP2011058818A (ja) * | 2009-09-07 | 2011-03-24 | Hitachi High-Technologies Corp | 分光蛍光光度計 |
| CN102998294A (zh) * | 2012-12-20 | 2013-03-27 | 中国环境科学研究院 | 一种三维光谱数据校正方法 |
-
2013
- 2013-12-11 CN CN201310666446.3A patent/CN103954594B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005308594A (ja) * | 2004-04-22 | 2005-11-04 | National Institute For Materials Science | レイリー散乱光除去方法及びその装置 |
| JP2011058818A (ja) * | 2009-09-07 | 2011-03-24 | Hitachi High-Technologies Corp | 分光蛍光光度計 |
| CN102998294A (zh) * | 2012-12-20 | 2013-03-27 | 中国环境科学研究院 | 一种三维光谱数据校正方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 三线性分解方法用于激发-发射矩阵荧光数据中一阶瑞利散射的扣除;聂瑾芳;《中国科学：化学》;20111120;第41卷(第11期);全文 * |
| 矿物油-乙醇溶液三维荧光光谱的实验研究;肖雪;《光谱学与光谱分析》;20100630;第30卷(第6期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103954594A (zh) | 2014-07-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102187203B (zh) | 分光测定方法 | |
| CN102798602B (zh) | 一体化双光束水质cod在线检测传感器 | |
| RU2009145112A (ru) | Способ и устройство для измерения ph слабощелочных растворов | |
| JP2014518390A5 (zh) | ||
| Ding et al. | Smartphone-based spectrometer with high spectral accuracy for mHealth application | |
| CN103630523A (zh) | 一种用于水质光学分析仪表的激光诱导光谱生成装置 | |
| CN105548128A (zh) | 一种双光路法海岸带水体叶绿素原位监测方法及装置 | |
| CN112461806B (zh) | 基于智能手机的荧光光谱检测方法 | |
| CN106596499A (zh) | 一种拉曼光谱实时校准方法 | |
| CN102359817A (zh) | 一种上转换发光绝对量子产率测试系统 | |
| CN101813519B (zh) | 光谱仪杂散光校正方法 | |
| CN103954594B (zh) | 不同光电倍增管电压下三维光谱数据的峰值换算方法 | |
| CN111781154A (zh) | 基于多光谱传感器的低成本牛乳成分分析方法与装置 | |
| US20210254125A1 (en) | Method and device for estimating number of cells | |
| CN111766209A (zh) | 基于紫外/可见光谱的牛乳成分分析方法与装置 | |
| RU108844U1 (ru) | Лазерный флуориметр | |
| CN107478632B (zh) | 一种通过pH试纸的荧光检测pH值的方法 | |
| CN103398966A (zh) | 光谱仪在有机溶液中测定tmc浓度的方法 | |
| JP2013186004A (ja) | 分光光度計および吸光光度測定法 | |
| CN105784671A (zh) | 一种液芯光纤共振拉曼光谱在线检测亚硝酸盐方法 | |
| CN205941338U (zh) | 一种利用磁光光纤测量旋光溶液浓度的旋光仪 | |
| CN111504497B (zh) | 一种基于荧光光纤的测温方法 | |
| CN111829997A (zh) | 一种基于荧光产率指数的原油激发路径系统 | |
| CN111024644A (zh) | 一种基于单波长的水的pH值快速光学检测方法及装置 | |
| CN218412255U (zh) | 一种探测端及检测设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160525 Termination date: 20181211 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |