山药近红外拉曼光谱分析

采用785 nm半导体激光光源,全息光栅和近红外增强CCD探测器等光电器件,构建了一套近红外拉曼光谱探测系统,测试获得了山药的拉曼光谱及拉曼一阶导数谱。山药拉曼光谱谱中出现了477, 863, 936 cm-1等较强的特征峰,主要归属为蛋白质、氨基酸、淀粉、多糖等物质,与已知山药生化成分基本相符。在山药拉曼一阶导数谱中,467,484,870,943 cm-1处出现明显特征峰。对比山药拉曼光谱,在600～800 cm-1,1 000～1 400 cm-1区域内,山药拉曼一阶导数谱变化较为明显,可以更为清晰地表现山药拉曼光谱,能作为山药拉曼光谱分析的补充方法。     

谷氨酸钠溶液514nm激光拉曼光谱受环境光影响的研究

探讨了环境光的存在对谷氨酸钠溶液的514 nm绿色激光激发的拉曼光谱的影响.研究表明不同的环境光、自然光和室内荧光灯光均会对514 nm激光拉曼光谱产生干扰,存在着特征干扰峰.自然阳光干扰较小;而荧光灯光表现为1127、2107 cm-1和2170 cm-1等3个明显尖锐的脉冲峰,不能忽略.建议在进行谷氨酸钠溶液514 nm绿色激光拉曼光谱检测时,须在暗室或暗罩中进行,以完全隔离环境光的影响.     

双波长LD模块的拉曼光谱测试系统

荧光干扰是拉曼光谱检测过程中常见的干扰因素之一,而移频激发法是一种有效的克服荧光干扰的检测手段。移频激发法利用两个波长相近的激光分别激发被测物质,并将获得的拉曼光谱进行差谱。由于两次激发的荧光背景相同,而拉曼特征峰会产生平移,因此可有效地消除荧光背景的干扰,进而利用一定的算法还原拉曼特征峰。移频激发法的关键在于两个激发光波长的稳定性,不稳定的波长差将严重影响对拉曼特征峰的还原效果。本文研制了一种拉曼光谱测试系统,该系统的双波长LD模块能够产生两个波长稳定的激发光(分别为784.7和785.8 nm),满足移频激发法的测试要求。影响激发光波长稳定性的因素主要是光功率和温度,本系统中对这两个因素均进行了实时的监控,以保证激发光波长的稳定。系统的硬件部分主要包括ARM主控板、双波长LD模块及其驱动电路、温度控制板、数字光开关、光谱检测光路和光纤探头(两个高功率的蝶形封装激光器);软件部分可自动获取被测物质的拉曼光谱图,并对其进行后续的处理。在稳定性测试实验中,对系统驱动电源电流和激光器温度的稳定性均进行了测试。测试结果显示,电流波动范围小于0.01 mA、温度变化范围小于0.004 ℃,能够有效地保证激发光波长的稳定性。最后,对某品牌花生油进行了拉曼光谱检测,并对检测结果进行了处理,获得了良好的效果。     

噻菌灵农药的表面增强拉曼光谱分析

利用表面增强拉曼光谱技术(SERS)分析噻菌灵农药的拉曼特征峰。采用微波法制备银溶胶表面增强基底,利用激光显微共焦拉曼光谱仪分别采集514.5和785 nm激发波长下的噻菌灵农药拉曼光谱,解析不同激发波长下的拉曼特征峰并进行比较。结果表明：不同激发波长下噻菌灵的拉曼峰强度和拉曼频移差异较大,514.5 nm激发波长下的782和1 012 cm-1最强,是C—H变形振动较强特征峰,而785 nm激发波长下的1 284,1 450和1 592 cm-1最强,是环振动和CN伸缩振动较强特征峰。对比分析各个激发波长下噻菌灵的SERS谱图,找到了噻菌灵农药的5个较强特征拉曼峰：782,1 012,1 284,1 450和1 592 cm-1。这些特征峰可作为食品及农产品中噻菌灵农药残留定性定量判别的依据。     

激光拉曼光谱技术对氯代有机混合物的快速检测研究

为实现对有机物混合物的快速、无损检测,提出一种基于激光拉曼光谱技术的二维分析方法。研究结果表明,采用532 nm波长激光作为激发光源,观测到236.2,348.9,449.4,513.6 cm-1四条振动拉曼谱线,且这些谱线的强度比为6.4∶1.7∶9.4∶1.0,可确定四氯乙烯的存在。观测到707.5,1 087.9,1 175.8, 3 078.6 cm-1四条振动拉曼谱线,其强度比为9.6∶6.4∶1.0∶3.9,可确定氯苯的存在。即通过综合分析特征谱线及若干特征谱线的强度比,可快速判断有机混合溶液中某种物质的存在。在定量分析方面,采用多光谱分析结合最小二乘法拟合提高了测量的可靠性,所测样品浓度的准确率为98.4%。本研究为有机物混合物成分识别和浓度探测提供了一套可行的光谱测量方法,有着十分重要的应用前景。     

层析滤纸拉曼光谱特性研究

为了研究层析滤纸在表面增强拉曼光谱和层析技术联用中的影响。在785 nm激发波长下分别测试了层析滤纸, 涂布银胶后层析滤纸的拉曼特征谱, 以及氧化乐果在层析滤纸上的拉曼光谱和表面增强拉曼光谱(SERS)。结果表明, 层析滤纸在800~1500 cm-1光谱区域具有丰富的拉曼特征峰, 分析认为主要来源于纤维素, 并对其进行了归属; 涂布银胶后, 由于银颗粒的作用, 层析滤纸拉曼强度整体降低, 并发生特征峰相对强度的变化; 同时, 氧化乐果在层析滤纸上的SERS谱也表明涂布银胶能够有效抑制层析滤纸拉曼特征峰, 增强待测物质拉曼强度, 但在800~1500 cm-1光谱区域仍需考虑层析滤纸的影响。     

不同波长激发光对血清荧光光谱影响的实验研究

采用日本岛津荧光光度计RF5301,研究了血清的荧光光谱与激发光波长的关系。实验结果表明：在不同波长的紫外光激励下,血清产生的荧光光谱线型及峰值波长基本相同,与激励光波长无关,但荧光峰强度随激励光波长变化而变化。血清的荧光光谱有两个较强的荧光发射区,其中第一个发射区处于300～410 nm,第二个发射区处于410～530 nm。当激发光波长小于310 nm,荧光主要集中在第一发射区,荧光峰位于330和370 nm处,并产生竞争现象。当激发光波长大于250 nm时,只出现330 nm处的荧光峰,其最佳激励光波长为300 nm;当激发光波长大于320 nm,第一发射区的荧光变弱,在第二发射区的荧光变强,荧光峰位于452 nm。此研究为血液的光谱特性研究提供了实验依据,对光诱导荧光光谱诊断技术中激发光波长的选择具有一定的参考价值。     

蒜氨酸和甲基蒜氨酸的红外及拉曼光谱研究

利用傅里叶红外光谱和共聚焦显微拉曼光谱技术,比较分析了大蒜主要功能活性成分前体蒜氨酸和甲基蒜氨酸粉末纯品的红外和拉曼谱。在3 200～2 800 cm-1和1 700～200 cm-1波段检测到显著的红外和拉曼吸收峰,其中蒜氨酸在3 080,1 617,1 582,1 496,1 418,1 342,1 301,919 cm-1处有8个较强的红外吸收峰,以及在3 088,1 636,1 404,1 290,1 051,790,745,693,588 cm-1处有9个较强的拉曼振动峰,可作为蒜氨酸的特征峰;甲基蒜氨酸在1 644,1 481,1 395,1 370,1 233,1 068,1 004,892 cm-1处有8个较强的红外吸收峰,以及在1 644,1 310,1 073,1 011,998,893,846,702,676 cm-1处有9个较强的拉曼振动峰,可作为甲基蒜氨酸的特征峰。蒜氨酸和同系物甲基蒜氨酸的红外及拉曼光谱具有明显差异,红外及拉曼光谱技术为蒜氨酸及其同系物的快速、 简便的分析提供了方法。     

金刚石压腔蛇纹石原位拉曼光谱研究

在金刚石压腔中,运用激光拉曼光谱技术对高压下蛇纹石矿物结构及其稳定性进行了原位观测与研究。实验获得蛇纹石在常温下从0.1～5 140MPa的拉曼光谱数据。研究发现,蛇纹石低频拉曼谱峰388,471,692和705cm-1随压力增加有规律地向高频偏移;层内羟基3 664cm-1峰和层间羟基3 696cm-1峰与压力呈明显的正相关性。层内羟基3 664cm-1峰随压力变化的斜率为3.3cm-1.GPa-1,层间羟基3 696cm-1峰在2.0GPa时斜率由8.3cm-1.GPa-1变为1.1cm-1.GPa cm-1。在实验温压条件下,蛇纹石未发生脱水作用。     

激光波长对拉曼散射水温遥感系统测温精度及探测深度的影响

机载激光拉曼散射雷达技术可以快速获取次表层海水温度的三维分布,具有重要的实用价值和经济价值.首先,从理论上分析了水的伸缩振动拉曼谱峰值位置和半高全宽与激发波长之间的对应关系,发现随着激发波长的增大,拉曼峰逐渐向长波方向移动,且拉曼光谱半高全宽显著增大.然后,实验测量了不同温度下450 nm激光和532 nm激光激发的水的拉曼光谱,对比验证了上述理论分析结果.并采用单高斯峰拟合法分析了两组拉曼光谱,拟合出高斯峰峰值位置与温度之间的关系,分析了激发波长对温度测量精度的影响.研究发现,采用较长波长的激发光可以提高拉曼光谱的测量精度,从而改善测温精度.最后,建立了拉曼散射雷达方程,分析了拉曼散射系数与激光波长之间的关系,研究了激光波长对雷达系统探测深度的影响.结果表明,激光波长对雷达系统探测深度有很大的影响,采用480 nm以下波长的激光时雷达系统探测深度较大,而采用长波段激光时雷达系统探测深度会大幅降低.实际系统设计中选取激光光源时需要综合考虑上述两方面的影响.     

Laser wavelength dependence of background fluorescence in Raman spectroscopic analysis of synovial fluid from symptomatic joints

Gout is a disease process where the nucleation and growth of crystals in the synovial fluid of joints elicit painful arthritis‐like symptoms. Raman spectroscopy is evolving as a potential diagnostic tool in identifying such crystals; however, attainment of sufficient Raman signal while overcoming the background fluorescence remains as a major challenge. The current study focused on assessing whether excitation in 532–700 nm range will provide greater signal intensity than the standard 785 nm while not being impeded by background fluorescence. We characterized the fluorescence spectra, absorption spectra and Raman spectra of synovial fluid from patients who presented ‘gout‐like symptoms’ (symptomatic) and controls (asymptomatic). A digestion and filtration method was developed to isolate crystals from synovial fluid while reducing the organic burden. Spectral profile and photobleaching dynamics during Raman spectroscopy were observed under an excitation wavelength range spanning 532 to 785 nm. Absorbance and fluorescence profiles indicated the digestion and filtration worked effectively to extract crystals from symptomatic synovial fluid without introducing additional fluorescence. Raman spectral analyses at 532 nm, 660 nm, 690 nm and 785 nm indicated that both asymptomatic and symptomatic samples had significant levels of fluorescence at excitation wavelengths below 700 nm, which either hindered the collection of Raman signal or necessitated prolonged durations of photobleaching. Raman‐based diagnostics were more feasible at the longest excitation wavelength of 785 nm without employing photobleaching. This study further demonstrated that a near‐infrared (NIR) OEM‐based lower‐cost Raman system at 785 nm excitation has sufficient sensitivity to identify crystals isolated from the synovial fluid. In conclusion, while lower excitation wavelengths provide greater signal, the fluorescence necessitates NIR wavelengths for Raman analysis of crystal species observed in synovial aspirates. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

两类南红玛瑙仿制品的光谱学特征

南红玛瑙是我国珠宝市场上常见的红色玛瑙品种之一。南红玛瑙市场火热且仿制品层出不穷,但对于南红玛瑙仿制品在材质和谱学特征上与天然南红玛瑙差异的研究较少。选取市场中出现的两类南红玛瑙仿制品和天然南红玛瑙作为研究对象,对常规宝石学特征、显微特征、紫外-可见光谱、拉曼光谱以及红外吸收光谱进行了测试。研究结果表明：两类南红玛瑙仿制品主要成分与天然南红玛瑙相同,均为石英,其折射率、密度、硬度、颜色、光泽等物理性质与南红玛瑙相近,短波和长波紫外光下均呈惰性。第一类仿制品（FZP-1）仿制对象为樱桃红手链,紫外可见光光谱240～570 nm处存在一宽吸收带,呈浅橙红色。显微镜下观察到FZP-1呈粒状结构,见红色染料沿裂隙分布,呈“丝瓜瓤”状,是典型染色石英岩的结构特征;第二类仿制品（FZP-2）仿制对象为柿子红手链,紫外可见光光谱从240~540 nm处存在一宽吸收带,呈橙黄色。FZP-2呈隐晶质结构,表面可观察到条带状和“指甲纹”状构造,切面可见三层不同的颜色分带且明显沿打孔处分布,指示该仿制品经过染色处理与热处理。天然南红玛瑙（TR）为隐晶质结构,内部含有红色点状赤铁矿,与两类仿制品的内部结构具有明显的差别。两类仿制品与天然南红玛瑙红外光谱均显示仿制品具有石英的典型光谱特征,在1 100～1 250,600～800和300～600 cm-1范围内均存在吸收峰,分别归属于Si-O-Si的非对称伸缩振动、Si-O-Si的对称伸缩振动和Si-O-Si的弯曲振动。两类样品800 cm-1峰均存在分裂,指示结晶程度良好。FZP-1的显微红外光谱测试发现颗粒间隙在2 800～3 200 cm-1范围内存在有机物相关峰位,以2 916和2 848 cm-1强峰为特征,由C-H的伸缩振动引起。拉曼光谱测试结果显示,两种样品中除石英的有关峰位外,FZP-1在915和1 337 cm-1等处存在与其有机染料相关的峰,由饱和C-H的弯曲振动引起,与显微红外光谱结果一致。FZP-2的拉曼光谱显示在502 cm-1存在与斜硅石相关的峰。根据斜硅石与石英特征峰强度比值计算两者的相对含量,结果显示斜硅石与石英的相对含量比约为0.15～0.16,远高于天然南红玛瑙。根据国家标准第一类仿制品应定名为染色石英岩玉,第二类样品应定名为玛瑙。     

具有双共振吸收峰的Au纳米粒子制备及其拉曼表征

表面增强拉曼散射(SERS)很大程度的弥补了拉曼散射强度弱的缺点,迅速成为科研工作者们的研究热点,在食品安全、环境污染、毒品以及爆炸物检测等领域应用广泛。纳米技术的发展使得目前对于SERS的研究主要集中于金属纳米颗粒基底的制备,金属纳米粒子的种类、尺寸及形貌对SERS增强和吸收峰峰位均有影响,要获得好的增强效果,需要对金属纳米结构进行工艺优化。特别是,需要结合金属纳米粒子的结构和激励光波长,以期获得更好的增强效果。为了研究SERS增强和吸收峰之间的关系,开展了具有双共振吸收峰的金属纳米粒子的研究。首先利用FDTD Solutions仿真建模,主要针对金纳米颗粒直径、金纳米棒长径比及分布状态对共振吸收峰进行仿真,得到金纳米球理论直径在50 nm左右,金纳米棒理论长径比在3.5~4.5左右时,吸收峰分别分布在532及785 nm附近,符合多波段激励光拉曼增强条件;对于激励光偏振方向,其沿金纳米棒长轴方向偏振时吸收峰位于785 nm附近,沿金纳米球短轴方向偏振时吸收峰位于532 nm附近。然后采用种子生长法,制备了可用于多种波长激励光的双吸收峰表面增强拉曼散射基底。通过改变硝酸银用量(5,10,20,30和40 μL)、盐酸用量(0.1和0.2 mL)以及其生长时间(15,17,21和23 h)等多种工艺参数来控制金纳米棒含量,得到了同时含有金纳米球及金纳米棒的双吸收共振峰金纳米粒子。最后用该样品作为基底,罗丹明6G(R6G)作为探针分子,分别测试其在532,633和785 nm激励光入射时的SERS表征,对分析物R6G最低检测浓度均达到了10-7 mol·L-1,增强因子达到了~105,满足了多波段SERS检测的需要。     

老鹳草中药材红外光谱的分析与鉴定

采用红外光谱、二阶导数光谱和二维相关红外光谱对来自黑龙江、吉林、辽宁三省的老鹳草中药材进行了分析。不同产地的老鹳草的红外光谱都具有1 730和1 337 cm-1等表征鞣质类成分的特征吸收峰和1 618和1 318 cm-1波数表征草酸钙的特征峰。其中还发现在1 370 cm-1的C—H弯曲振动区和1 230 cm-1的C—O伸缩振动区三产地老鹳草具有一定的差异性。在高分辨的二阶导数谱中, 1 509,1 204,764和763 cm-1附近的表征鞣质类成分的吸收峰更明显,三产地老鹳草在CO羰基伸缩振动区表征了脂肪类化合物的不同;尤其是在二维相关光谱上,各自的自动峰具有显著的差异性,黑龙江的老鹳草出现了7个自动峰,其中1 621 cm-1处自动峰最强;而在吉林和辽宁产地的老鹳草中同样出现了4个自动峰,前者1 580 cm-1处的自动峰最强,后者在1 649 cm-1处自动峰最强。该方法直观、简单、方便、快速,可以作为鉴别和鉴定同种不同产地老鹤草的一种新方法。     

一种天然正长石的释光特性

应用RGB-3B型热释光仪和BG2003释光谱仪对一种正长石矿物的热释光和选频释光发光曲线进行测定,获得正长石的释光特性。研究表明：天然正长石的三个热释光峰峰温为148,197,310 ℃,辐照一定剂量后,出现197 ℃和263 ℃两个稳定的热释光峰。正长石的峰位温度随着增温速率的减小,向左移动。选频热释光290, 300, 310, 340, 400, 480 nm存在释光响应,选频绿光释光280, 290, 300, 310, 320, 400, 460, 480 nm存在释光响应,400 nm频道的光子计数随剂量的变化具有一定的线性关系,具有辐射剂量计的特性,具备释光测年的应用潜力。     

石油组分的拉曼位移特征统计分析Ⅰ: 链烷烃和芳香烃

烃类包裹体被用于含油气盆地中油气的生成、运移、聚集等研究中,确定其中的烃类分子类型具有重要意义。激光拉曼光谱技术作为单个流体包裹体非破坏性分析技术受到广泛重视,但在烃类包裹体研究方面受到两个方面的制约,一是油气烃类物质的复杂性导致不好识别;二是大部分烃类包裹体会发荧光而覆盖了拉曼信号。通过对大量石油组分常见的烃类分子拉曼光谱特征统计,总结了饱和链状烷烃和芳香烃的拉曼特征。结果显示,碳数大于10的正构烷烃可通过1 438,2 890和2 850 cm-1三个拉曼峰组合识别,而异构化烷烃(以C₈H₁₈为例)C—C(1 450 cm-1±)和C—H(2 875 cm-1±)的最强拉曼峰组合可作为识别含一个支链的异构烷烃的标志,含两个支链的异构烷烃有一个稳定的拉曼强峰在2 875 cm-1。含一个苯环的芳香烃可通过在1 600 cm-1附近的稳定双峰确定;以1 005 cm-1和3 060 cm-1两个特征峰组成的强拉曼组合峰可识别苯环上含单个支链的芳香烃;1 250 cm-1±和2 910～2 920 cm-1的拉曼强峰组合可识别苯环上含三个支链的芳香烃。含两个苯环的芳香烃不仅在1 600 cm-1处有稳定的拉曼双峰,而且在2 800～3 300 cm-1范围内具有一稳定的最强拉曼峰(3 060 cm-1)。本次总结的规律可以用于识别烃类包裹体中的链烷烃和芳香烃,而分析结果表明短波长光源(蓝光到紫外光)的拉曼光谱仪分析烃类包裹体可以有效避免荧光干扰。     

宝石级钠沸石的振动光谱表征

国际珠宝交易市场上最近出现了一批价值不菲的无色透明的宝石级钠沸石刻面成品,为提供快速区分其与仿制品材料的依据,文章通过红外光谱和拉曼光谱对三颗钠沸石样品的振动光谱进行了研究。结果表明, 其红外光谱主要表现为：4 000～1 200 cm-1的吸收峰是结构中水导致的吸收;1 200～600 cm-1 的强吸收与TO₄四面体的内部T—O(T为Si或Al)的反对称和对称伸缩振动有关。拉曼光谱散射峰主要分布在300～600和700～1 200 cm-1两个区间。300～360 cm-1处较弱强度的拉曼散射峰是由于结构中水分子所导致。482 cm-1处中等强度的峰归属于硅氧四面体内部由于变形导致的拉曼位移。726 cm-1处的拉曼散射峰归属于Al—O的伸缩振动;974,1 038,1 084 cm-1的三处拉曼散射峰都是Si—O的伸缩振动导致的拉曼位移。