CN110231328B - 一种基于半峰高距离法的拉曼光谱定量分析方法 - Google Patents

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    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/65—Raman scattering

Abstract

本发明提供一种基于半峰高距离法的拉曼光谱定量分析方法，涉及拉曼光谱检测过程中不同浓度的样品定量分析方法，本发明解决了传统拉曼光谱无法定量分析的问题，能够将具备定性分析的拉曼光谱进行定量分析，大大提高拉曼光谱检测应用范围；本发明基于半峰高距离法的拉曼光谱定量分析方法，将待测样品的拉曼光谱图中使用最强的二个特征峰比值作为判断物质定量分析的依据，最大化减少其他物质的干扰；本发明基于半峰高距离法的拉曼光谱定量分析方法，充分考虑峰型及峰强，以及谱峰随物质浓度变化而产生变化带来的误差，最大化排除因检测过程中人为及客观环境造成的误差，准确可靠的检测出样品浓度。

Description

一种基于半峰高距离法的拉曼光谱定量分析方法
技术领域
本发明涉及光谱检测技术领域，具体为一种基于半峰高距离法的拉曼光谱定量分析方法。
背景技术
近年来随着经济的发展，现有的拉曼光谱无法实现定量测量，导致拉曼光谱应用严重受限，因此，在现有技术基础上，提供一款可以使拉曼光谱具备定量分析的技术，将对拉曼光谱在检测领域的发展具有十分重要的意义。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种基于半峰高距离法的拉曼光谱定量分析方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种基于半峰高距离法的拉曼光谱定量分析方法，涉及拉曼光谱检测过程中不同浓度的样品定量分析方法，具体方法步骤如下：
步骤一：取纯度为分析纯的化学物质作为拉曼光谱检测的标准样品，对标准样品进行拉曼光谱信号采集、分析，获取其标准特征峰和定位特征峰，其中标准特征峰为标准样品所产生的特征峰，标准特征峰作为与未知样品特征峰比对判断的标准，定位特征峰作为计算和对比依据的特征峰，计算该标准样品特征峰的数量和强度；特征峰数量的计算是在标准样品的拉曼光谱图中进行，统计信噪比大于一定值的特征峰，特征峰强度是根据特征峰的峰高进行统计；
步骤二：在标准样品的拉曼光谱图中找到二个最强的特征峰，并将二个特征峰的峰强度进行相除得到比值，对该比值进行阈值设定后，作为未知样品定性判断的依据；
步骤三：通过对标准样品进行拉曼测试，对收集拉曼光谱信号进行分析，根据特征峰的位置和峰高，分别找到最强二个特征峰的半峰高位置，在二个特征峰相靠近的侧边半峰高位置连接2个特征峰得到其连接线长度值为m；
步骤四：根据特征峰强度，将纯物质的最强二个特征峰半峰高连接线长度值作为标准样品浓度为100％时的标准上限值；对浓度含量为20％时的物质，取相应拉曼光谱中最强二个特征峰半峰高连接线长度值作为标准样品浓度为20％时的下限值；
步骤五：用标准样品配置浓度区间在20％-100％内多种不同浓度的样品，进行拉曼光谱检测，根据多次测量的不同浓度样品最强二个特征峰半峰高连接线长度值建立标准曲线；
步骤六：将未知浓度的样品进行拉曼光谱检测，将光谱中最强的二个特征峰的峰强进行相除得到比值，根据比值范围确定是否属于标准样品；利用未知浓度样品的最强二个特征峰半峰高连接线长度值，根据标准曲线的阈值，计算出该样品的浓度。
进一步，所述步骤二中最强二个特征峰的峰强进行相除得到比值的公式为K1＝H1/H2，K1为比值，H1和H2为特征峰的峰强度，再对比值进行阈值设定，此阈值为比值的上下波动范围，与测量误差及仪器误差有关，因此K＝K1+n％，n％为测量和仪器的误差值。
进一步，所述步骤三中的连接线长度值m的计算公式为
Figure GDA0003219273770000021
其中l为最强二个特征峰直线距离，h1、h2为半峰高。
进一步，所述步骤五中根据多次测量的不同浓度样品最强二个特征峰半峰高连接线长度值建立标准曲线的公式为y＝axw+bxz+c，其中a、b、c、w、z为常数，常数可以取负号，根据具体测量数值确定常数。
进一步，所述步骤二中特征峰的峰强度为H1小于H2。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明解决了传统拉曼光谱无法定量分析的问题，能够将具备定性分析的拉曼光谱进行定量分析，大大提高拉曼光谱检测应用范围；
2.本发明基于半峰高距离法的拉曼光谱定量分析方法，将待测样品的拉曼光谱图中使用最强的二个特征峰比值作为判断物质定量分析的依据，最大化减少其他物质的干扰；
3.本发明基于半峰高距离法的拉曼光谱定量分析方法，充分考虑峰型及峰强，以及谱峰随物质浓度变化而产生变化带来的误差，最大化排除因检测过程中人为及客观环境造成的误差，准确可靠的检测出样品浓度。
附图说明
图1为本发明的标准样品最强二个特征峰半峰高及半峰高连接线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参见图1，本实施例是一种基于半峰高距离法的拉曼光谱定量分析方法，涉及拉曼光谱检测过程中不同浓度的样品定量分析方法。通常拉曼光谱仅用作定性分析，无法准确定量检测出样品浓度，本方法解决检测过程中拉曼光谱定量分析，实时给出待测样品浓度；具体方法步骤如下：
步骤一：取纯度为分析纯的化学物质作为拉曼光谱检测的标准样品，对标准样品进行拉曼光谱信号采集、分析，获取其标准特征峰和定位特征峰，其中标准特征峰为标准样品所产生的特征峰，标准特征峰作为与未知样品特征峰比对判断是否为标准样品的标准，定位特征峰作为计算和对比依据的特征峰，计算该标准样品特征峰的数量和强度；特征峰数量的计算是在标准样品的拉曼光谱图中进行，统计信噪比大于一定值的特征峰，特征峰强度是根据特征峰的峰高进行统计；
步骤二：在标准样品(分析纯)的拉曼光谱图中找到二个最强的特征峰，并将二个特征峰的峰强进行相除，得到比值，对该比值进行阈值设定后，作为未知样品定性判断的依据；
根据峰高的大小，将最强的二个特征峰寻出，将二个特征峰的峰强度进行相除，得到一个比值，K1＝H1/H2，特征峰的峰强为H1小于H2，再对比值进行阈值设定，此阈值为比值的上下波动范围，与测量误差及仪器误差有关，因此K＝K1+n％；
步骤三：通过对标准样品(分析纯)进行拉曼测试，对收集拉曼光谱信号，分析，根据特征峰的位置和峰高，分别找到最强二个特征峰的半峰高位置，在二个特征峰相靠近的侧边半峰高位置连接2个特征峰；其连接线长度为m，公式如下：
Figure GDA0003219273770000031
其中l为最强二个特征峰直线距离，h1、h2为半峰高；
步骤四：根据特征峰强度，将纯物质的最强二个特征峰半峰高连接线长度值作为标准样品浓度为100％时的标准上限值；对浓度含量为20％时的物质，取相应拉曼光谱中最强二个特征峰半峰高连接线长度值作为标准样品浓度为20％时的下限值；
步骤五：用标准样品配置浓度区间在20％-100％内多种不同浓度的样品，进行拉曼光谱检测，根据多次测量的不同浓度样品最强二个特征峰半峰高连接线长度值建立标准曲线：y＝axw+bxz+c，
其中a、b、c、w、z为常数(可以取负号)，根据具体测量数值确定常数，连接线长度为m为标准曲线最高的2个峰半峰高连接线，未知浓度样品半峰高连接线的m1,m2……应该都比m小，以连接线建立起来的曲线公式，可以涵盖从20％----100％浓度所有任意值的结果落在这个曲线上，a、b、c、w、z的数值，根据公式建立时候具体数值而来，不同样品其测定的数值不一样，公式不同，a、b、c、w、z的数值也不同；
步骤六：将未知浓度的样品进行拉曼光谱检测，将光谱中最强的二个特征峰的峰强进行比对，根据比值范围确定是否属于标准样品；利用未知浓度样品的最强二个特征峰半峰高连接线长度值，根据标准曲线的阈值，计算出该样品的浓度。
监于以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本发明原理的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理的前提下进行的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于半峰高距离法的拉曼光谱定量分析方法，其特征在于：涉及拉曼光谱检测过程中不同浓度的样品定量分析方法，具体方法步骤如下：
步骤一：取纯度为分析纯的化学物质作为拉曼光谱检测的标准样品，对标准样品进行拉曼光谱信号采集、分析，获取其标准特征峰和定位特征峰，其中标准特征峰为标准样品所产生的特征峰，标准特征峰作为与未知样品特征峰比对判断的标准，定位特征峰作为计算和对比依据的特征峰，计算该标准样品特征峰的数量和强度；特征峰数量的计算是在标准样品的拉曼光谱图中进行，统计信噪比大于一定值的特征峰，特征峰强度是根据特征峰的峰高进行统计；
步骤二：在标准样品的拉曼光谱图中找到二个最强的特征峰，并将二个特征峰的峰强进行相除得到比值，对该比值进行阈值设定后，作为未知样品定性判断的依据；
步骤三：通过对标准样品进行拉曼测试，对收集拉曼光谱信号进行分析，根据特征峰的位置和峰高，分别找到最强二个特征峰的半峰高位置，在二个特征峰相靠近的侧边半峰高位置连接2个特征峰得到其连接线长度值为m；
步骤四：根据特征峰强度，将纯物质的最强二个特征峰半峰高连接线长度值作为标准样品浓度为100％时的标准上限值；对浓度含量为20％时的物质，取相应拉曼光谱中最强二个特征峰半峰高连接线长度值作为标准样品浓度为20％时的下限值；
步骤五：用标准样品配置浓度区间在20％-100％内多种不同浓度的样品，进行拉曼光谱检测，根据多次测量的不同浓度样品最强二个特征峰半峰高连接线长度值建立标准曲线；
步骤六：将未知浓度的样品进行拉曼光谱检测，将光谱中最强的二个特征峰的峰强进行相除得到比值，根据比值范围确定是否属于标准样品；利用未知浓度样品的最强二个特征峰半峰高连接线长度值，根据标准曲线的阈值，计算出该样品的浓度。
2.根据权利要求1所述的一种基于半峰高距离法的拉曼光谱定量分析方法，其特征在于：所述步骤二中最强二个特征峰的峰强进行相除得到比值的公式为K1＝H1/H2，K1为比值，H1和H2为特征峰的峰强，再对比值进行阈值设定，此阈值为比值的上下波动范围，与测量误差及仪器误差有关，因此K＝K1+n％，n％为测量和仪器的误差值。
3.根据权利要求1所述的一种基于半峰高距离法的拉曼光谱定量分析方法，其特征在于：所述步骤三中的连接线长度值m的计算公式为
Figure FDA0003219273760000021
其中l为最强二个特征峰直线距离，h1、h2为半峰高。
4.根据权利要求1所述的一种基于半峰高距离法的拉曼光谱定量分析方法，其特征在于：所述步骤五中根据多次测量的不同浓度样品最强二个特征峰半峰高连接线长度值建立标准曲线的公式为y＝axw+bxz+c，其中a、b、c、w、z为常数，根据具体测量数值确定常数。
5.根据权利要求2所述的一种基于半峰高距离法的拉曼光谱定量分析方法，其特征在于：所述步骤二中特征峰的峰强为H1小于H2。
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