微分消卷积法提高重迭谱图的分辨率

本文介绍了微分消卷积法的基本原理，通过对模拟谱图与各种类型的实测谱图进行微分消卷积处理，说明该方法能使谱峰宽度减小，从而提高重叠谱图的分辨率，提高了重叠谱图的解析精度。     

洛仑兹线型的微分自消卷积

用简捷的方法,在理论上获得了洛仑兹线型的微分消卷积算符,并给出了实用的消卷积算符。借助样条函数,利用所获得的算符可分辨出Eu~(3+)的~7F_0→~5D_1在水溶液中的谱带结构,提高了原始光谱的分辨率。     

研究傅里叶变换光谱超分辨率的一种新方法

应用傅里叶退卷积、自回归模型与截断奇异值分解相结合的方法，获得了比采用常规变换方法高得多的光谱分辨率。与研究光谱超分辨率的其它方法相比，用ＦＡＴ方法进行了光谱超分辨率估计，有分辨率高，谱线细锐、钪噪声能力强和无伪峰等许多优点。     

不同分辨率下气体样品傅里叶变换红外光谱的定量分析误差

通过分析牧场附近测量的大气FTIR光谱中NH3在4种分辨率(分别为1、2、4cm-1和8cm-1)下的浓度,系统研究了不同分辨率下气体样品FTIR光谱定量分析的误差。选择72个实测光谱作为研究对象,其中NH3的光程积分浓度(Path-integrated concentration,PIC)分布在40—1300(μmol/mol).m。分析了NH3的最大吸收峰和次大吸收峰的选取对定量的影响。结果表明:选用NH3的次大吸收峰的定量误差更小;在允许的误差范围内(本研究中设为5%),不需要制作校准曲线,通过选用多个浓度适当的参考光谱,直接应用Beer定律仍能实现气体样品的定量分析;并且分辨率越低,定量分析所需的参考光谱数目越多。本研究通过合理选用多个参考光谱,实现了不同分辨率下FTIR光谱的定量分析;既充分利用了Beer定律,又克服了吸光度-浓度在低分辨率下的非线性问题;为不同分辨率下气体样品FTIR光谱的定量分析提供了参考。     

二次谐波共焦成像的分辨率

通过与双光子荧光共焦成像过程比较,研究了非线性二次谐波的强度脉冲响应函数并对它进行频域分析,获得了横向、纵向截止频率和通频带.研究结果表明：二次谐波共焦成像具有更高的分辨率.     

傅里叶退卷积参量确定的一种新方法

根据干涉图的特征提出一种确定退卷积参量的方法,这种方法在优化退卷积光谱线型的同时有效地控制了噪音,文章给出了这一方法的仿真实验结果.     

傅里叶退卷积光谱噪音特性研究

通过数学推导给出了更为一般的计算傅里叶退卷积FSD（Fourier self-deconvolution）光谱信噪比变化率的公式.研究了在六种不同切趾函数情况下,当退卷积系数由小逐渐增大时,傅里叶退卷积光谱信噪比变化率随切趾长度的变化.研究结果表明,当傅里叶退卷积由欠退卷积过渡到完全退卷积再到过退卷积时,傅里叶退卷积光谱信噪比的衰减迅速加快.     

基于双二次微分的联合变换相关识别

提出一种提高联合相关识别的有效方法，该方法通过对识别图像和联合变换功率谱分别进行二次微分，抽取识别图像的特征信息，增强联合变换功率谱中调制条纹的对比度和调制条纹的结构，有效地提高了联合变换相关器的相关输出；在此基础上，构造了基于双二次微分的１ｆ实时光电联合相关识别系统，实验结果表明：该方法较二元联合变换相关，提高了图像相关识别能力     

二维傅里叶变换光谱实验方法简介

二维傅里叶变换光谱是近几十年来发展起来的一种先进光谱技术. 与其他超快光谱方法相比,它具有许多优点,并且为研究各种复杂系统提供了巨大的机会. 然而,二维傅里叶变换光谱的系统搭建、实验测量和理论描述仍面临许多挑战,从而限制了其广泛应用. 近年来,随着超快激光等各种相关技术的发展和革新,二维傅里叶变换光谱方法也逐渐发展成熟,进而大大降低了进行二维傅里叶变换光谱实验的技术壁垒. 对于二维傅里叶变换光谱实验装置的光学设计,目前存在许多不同的方法,每种方法都有其自身的优点和局限性. 但是目前还没有一个简单的教程可以帮助实验工作者选择搭建其第一套二维傅里叶变换光谱实验装置. 因此,本文旨在为计划搭建其第一套二维傅里叶变换光谱实验装置的初学者提供一个简短的介绍.     

聚四氟乙烯F-C-F弯曲振动二维红外光谱研究

在303~393K的温度范围内,分别测定聚四氟乙烯F-C-F弯曲振动模式(δ_(CF2(PTFE)))的一维红外光谱、二阶导数红外光谱、四阶导数红外光谱和去卷积红外光谱。研究发现:640和620cm~(-1)附近的吸收峰归属于F-C-F面外摇摆振动模式(ω_(CF2-A)和ω_(CF2-B)),550cm~(-1)附近的吸收峰归属于F-C-F剪式振动模式(δ_(CF2)),而500cm~(-1)附近的吸收峰则归属于F-C-F面内摇摆振动模式(ρ_(CF2))。最后研究了聚四氟乙烯二维红外光谱。研究发现:随着测定温度的升高,δ_(CF2(PTFE))吸收强度变化快慢的顺序为:550cm~(-1)(δ_(CF2))500cm~(-1)(ρ_(CF2))620cm~(-1)(ω_(CF2-B))640cm~(-1)(ω_(CF2-A))。本项研究拓展了二维红外光谱技术在聚四氟乙烯材料热变性的方面的研究范围。     

蜡样芽孢杆菌的二阶导数红外光谱研究

采用傅里叶变换红外光谱非破坏性地分析了蜡样芽孢杆菌,在获得完整全细胞组分的红外光谱信息基础上,进行了二阶导数光谱转换。结果表明,根据二阶导数光谱特征吸收峰可区分蜡样芽孢杆菌细胞的荚膜、芽孢、贮能物质等特殊结果物质。以1 654 cm-1附近的α-螺旋结构的蛋白酰胺带吸收峰与在1 601和1 403 cm-1附近显示的强羧基伸缩振动吸收峰可探测到细胞荚膜结构;根据1 617,1 372和1 569 cm-1附近的吡啶二羧酸(DPA)的吸收峰可认定细胞内芽孢的存在;此外,可在二阶导数红外谱图中同时找到多聚β-羟基丁酸(PHB)细胞粒、荚膜、芽孢的吸收峰。由二阶导数红外光谱可分辨重叠光谱来探测细胞多种结构物质,为从分子生物学与细胞生物学角度,为研究蜡样芽孢杆菌提供参考信息。     

红外光谱分辨率对气体定量分析的影响研究

利用不同分辨率(1, 2, 4, 8 cm-1)的红外光谱建立对多组分气体样本(一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮)的定量分析模型,研究了分辨率对气体定量测量精确性的影响。研究发现：对于样本中的各气体组分,在合适的分辨率下都有其最佳的测量精确性;而对于模型的整体精确性,在高分辨率1和2 cm-1以及低分辨率8 cm-1时模型都有较好的精确性,各组分相关系数(r)均值达到0.999 5以上,校正均方根误差(RMSEC)和验证均方根误差(RMSEP)的均值分别为18.36和15.43以下,而在分辨率为4 cm-1时,模型测量精确性陡然降低,r均值降到0.989 66,RMSEC均值为90.37,RMSEP均值为64.33。实验结果表明：光谱分辨率对气体定量分析有明显的影响。为提高定量分析测量的精确性,需要针对不同的待测气体和应用场合采用合适的分辨率参数。     

基于二阶导数谱与特征吸收窗的红外光谱定量检测方法

红外光谱分析技术已被液体、固体和气体混合物各组分的定量检测广泛应用。针对红外光谱定量检测过程中存在的计算过程复杂、受背景及噪声干扰、多组分谱线混叠的问题,一方面,通过获取谱线二阶导数去除背景及噪声干扰,并一定程度上区分混叠谱峰。在获取二阶导数谱线过程中运用Savitzky-Golay滤波器进行平滑滤波处理,并根据谱线频率特征选取Savitzky-Golay滤波器最佳滤波参数,解决了滤波参数缺乏标准化选取方法的问题。另一方面,根据被测组分的吸收分布情况生成特征吸收窗分别对待测原始吸收谱线以及二阶导数谱线加以处理,提取出在浓度计算过程中占据重要性更大的特征吸收的区域,从而排除非吸收区域中背景、噪声及其他组分对计算结果的干扰。以一组丙烷、丙烯和甲苯混合气体为例,运用二阶导数方法以及特征吸收窗方法进行定量检测,并与直接利用原始谱线的检测结果进行比较分析。实验结果表明采用二阶导数谱与特征吸收窗的定量检测方法精度更高,相对误差基本在5%以内。     

Study of the vibrational spectra of (CH3)3GeCl from experimental and DFT calculations

New infrared (for gas and liquid phase) and Raman (for liquid) spectra were measured for the chlorotrimethylgermane to obtain a complete assignment of its fundamental modes. The measurement of the low‐temperature infrared spectrum together with the application of Fourier self‐deconvolution to the Raman spectra resolves the C H vibrational modes into their components. The Rauhut and Pulay scaled quantum mechanical (SQM) force field methodology and the wavenumber‐linear scaling (WLS) method were used to predict the vibrational spectra as a guide to the assignment of the fundamental bands. A quantum mechanical analysis was carried out to obtain the harmonic force field. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。     

不同产地与采收期环草石斛的红外光谱研究

环草石斛Dendrobium loddigesii Rolfe是中药石斛的源植物之一,以茎入药,具有滋阴清热、益胃生津的功效。本文采用红外光谱法对不同产地、不同采收期的环草石斛分别进行分析比较。结果显示,不同产地环草石斛红外光谱中,1 035,1 051,1 078,1 156,1 500,1 511,1 736cm-1等附近峰的相对峰强皆有显著差异,表明不同产地环草石斛的多糖、酮、酯类等成分的组成和含量有明显差异。在二维相关红外光谱中,越南、云南、广西、贵州的环草石斛分别有7,8,8,9个自动峰,且广西环草石斛的最强峰在1 220cm-1附近,不同于其他三个产地样品(980cm-1)。不同采收期环草石斛的红外光谱中,1 034~1 023cm-1主强峰的波数,(1 617±4)cm-1次强峰的波数以及1 078(1 076,1 079)cm-1峰的有无,皆随季节呈现出明显的阶段性变化,显示了环草石斛生长过程中所含多糖、酮类等成分积累的阶段性变化规律。应用红外光谱法能较好把握环草石斛的生长状况,帮助全面了解其成分组成与含量变化,对环草石斛的合理开发与高效利用有重要意义。     

傅里叶自解卷积-红外光谱分析法应用于中药天麻的鉴别研究

采用水平衰减全反射-傅里叶变换红外光谱法(HATR-FTIR)对不同产地的野生及种植天麻与伪品芭蕉芋、芋及马铃薯进行了测定,并通过傅里叶自解卷积(FSD)进行了转换。在各种带宽因子及增强因子下对真伪品傅里叶自解卷积红外光谱的差异程度进行了分析研究,结果发现带宽因子在75.0～76.0,增强因子为3.2时,天麻与伪品的FSD-IR的差异程度最为明显。结果表明,尽管从FTIR中很难发现野生及种植天麻、无性繁殖及有性繁殖天麻之间的差异,但从FSD-IR中可以看出他们之间的差异。而天麻正品与伪品之间的FSD-IR差别也较大。因此该法可简便、快速、准确地识别不同的天麻及其伪品。     

Comparative Study of the Ratio Spectra Derivative Spectrophotometry,Derivative Spectrophotometry and Vierordt's Method Appued to the Analysis of Lisinopril and Hydrochlorothiazide in Tablets

Abstract

Three new spectrophotometric methods are described for the determination of lisinopril and hydrochlorothiazide in their binary mixturer: First derivative spectrophotometry ratio spectra derivative and Vierordt's method. The procedures do not require any prior separation. In the derivative spectrophotometry, the dA/dλ values in the first derivative spectra of the mixture were measured at 269.6 nm for lisinopril and at 279.8 nm for hydrochlorothiazide. The calibration graphs were linear in the range 25.56–129.50 μg.ml^?1 for lisinopril and 10.60–139.80 μg.ml^?1 for hydrochlorothiazide. In ratio spectra derivative spectrophotometry, the calibration graphs for 15.68–129.50 μg.ml^?1 lisinopril and for 5.98–139.80 μg.ml^?1 hydrochlorothiazide were obtained by measuring the signals at 253.7 nm and 243.6 nm for lisinopril and at 280.1 nm and 270.8 nm for hydrochlorothiazide. In Vierordt's method, A¹ ₁ (1 %, 1 cm) values of lisinopril and hydrochlorothiazide were determined at 259.8 nm and 272.7 nm in the zero-order spectra. The quantity of both compounds were calculated by using the A¹ ₁ (1 %, 1cm) values. The methods were successfully applied to a pharmaceutical formulation for determination of both active compounds.     

二阶导数光谱法快速测定硝酸盐氮和亚硝酸盐氮

紫外吸收方法中，硝酸盐氮(NO-₃-N)的紫外吸收峰在202.0 nm左右，而亚硝酸盐氮(NO-₂-N)的紫外吸收峰在210.0 nm左右，两者吸收峰位置距离很近，因此，在分析过程中两者的紫外吸收曲线严重重叠，相互之间严重干扰，不经过分离很难用单波长对二者的含量进行测定而常用的国标方法过程又过于繁琐，耗时较长。为了准确、快速、环保的实现环境水体和饮用水中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮快速监测，避免国标方法中对二者测定的诸多不足，结合紫外吸收和二阶导数光谱法，在不经过任何预先分离处理的情况下，建立了水体中这两种物质的快速分析方法，实现水样中二者的快速准确测定。研究采用优级纯试剂配制硝酸盐氮和亚硝酸盐氮系列标准溶液。以去离子水做参比，采用紫外-可见光分光光度计扫描其在195～250 nm范围内的紫外吸收光谱，之后采用Origin软件对所获得的光谱图做二阶导数处理，并采用Origin软件中的Savitzky-Golay方法对处理后的二阶导数光谱进行平滑处理以去除其他无关的干扰和噪声。通过观察上述所得两组二阶导数光谱图，得出以下结论，不同浓度的亚硝酸盐氮样品在223.5 nm处吸光度的二阶导数均为0，不同浓度的硝酸盐氮样品在216.5 nm处的吸光度的二阶导数也均为0。通过实验可见硝酸盐氮和亚硝酸盐氮混合样品的紫外吸收光谱的二阶导数在这两个特定波长处符合朗伯比尔定律。实验通过配制硝酸盐氮和亚硝酸盐氮混合样品，并扫描混合样品的紫外吸收光谱，采用上述方法对所得光谱做二阶导数及平滑去噪处理。研究混合样品二阶导数光谱图可以看出在硝酸盐氮浓度相同而亚硝酸盐氮浓度不同时，亚硝酸盐氮的浓度变化会对硝酸盐氮的吸光度的二阶导数有影响，但是各种混合样品的二阶导数光谱在223.5 nm处几乎交叉于一点，说明此处亚硝酸盐氮的浓度不同不会对硝酸盐氮的二阶导数吸光度有影响。且在223.5 nm处硝酸盐氮二阶导数吸光度随浓度增加而线性增加。因此，223.5 nm可作为混合组分中硝酸盐氮的测定波长。参照以上方法，可得亚硝酸盐氮的测定波长为216.5 nm。在223.5 nm处对单组分的硝酸盐氮的浓度值及其相应的吸光度的二阶导数进行线性回归，其线性关系良好，得到标准曲线的回归方程为C=438.69A+0.015，R2=0.995 9。同理，得到亚硝酸盐氮在216.5 nm处回归方程为C=-657.29A+0.068 8，R2=0.998。为了验证这种方法在实际水样测量中能否成立，取秦皇岛市新河、汤河以及戴河三种河水水样进行实验验证，结果表明，回收率在96.7%～103.0%之间，相对标准偏差在1.46～3.68之间。该方法结果较准确，且操作更加简便，成本较低，可同时实现硝酸盐氮和亚硝酸盐氮快速在线监测。