付里叶变换拉曼光谱及其应用

付里叶变换拉曼光谱(FT-Raman)是近年来发展的新技术。本文介绍了其发展概况、结构、特点及其应用。     

付里叶变换红外时间分辨光谱学

用红外光谱法跟踪化学反应变化,一直是化学工作者感兴趣的问题,因为所得中间产物的信息不但能使人们直观地了解其反应机理,而且对改进反应条件、提高产品收率有着重要的作用。人们也渴望能用红外光谱法来探索物质在动态过程中微结构的变化规律,例如塑料在变形过程中所发生的分子间滑移、结晶体的取向以及无定形体的拉伸等,以期能在充分了解产品结构与性能关系的基础上改善其性能。但因实验条件的限制,这些愿望长期以来未能实现。快速扫描付里叶变换红外光谱仪(FTIR)的出现,虽使样品扫描时间大为缩短,但仍无法直接跟踪反应过程,因为中间产物的寿命或微结构的变化过程只有数微秒至数百毫秒。因此需要寻找新的途径。     

红外光谱辐射的绝对测量方法研究

本文探讨自发参量下转换双光子场的产生机理，研究了基于自发参量下转换相关双光子绝对测量红外光源辐射功率的原理和方法。     

傅里叶变换红外光谱的取样技术

现代FTIR仪器能够获得非常低水平的噪声,它使样品处理有可能出现新的技术。从方形象变为圆形象使得测量小样品光谱的辅助装置可有新颖的和简单的设计。木文将讨论小样品的透射和反射光谱的测量问题。为了测量不均匀样品的不同部位的光谱,红外显微镜是非常有用的工具,因为它可以清楚地辨认要检测的部位。然而,复杂的传递光学元件的效率比较低。虽然遮蔽一个样品的放大象是很方便的,但在要检测区域的范围内会产生显著的不准确性。本文将对显微镜和非常简单的透镜聚光器作一比较。     

甲状腺癌的傅里叶变换红外光谱研究

应用傅里叶变换红外光谱仪,测定了17例甲状腺癌和23例良性甲状腺疾病术中新鲜离体组织的红外光谱。通过用统计学方法对比分析,发现甲状腺良恶性组织的傅里叶红外光谱之间存在明显差异,其中恶性肿瘤光谱有以下特征：(1)甲状腺癌组织的酰胺Ⅰ带明显红移(P<0.01),酰胺Ⅱ带却出现蓝移(P<0.05),癌组织光谱中I_{1 640}/I_{1 460}和I_{1 640}/I_{1 550}较良性组织明显升高(P<0.01),说明恶性肿瘤不仅蛋白质结构上发生了变化,蛋白质的量化上也有明显变化;(2)与脂类相关的2 955, 2 920, 2 870, 2 850和1 740 cm-1谱带出现概率明显变低,表明癌组织的脂类相对含量降低;(3)与核酸相关的1 241 cm-1谱带明显蓝移至(1 238.29±2.87)cm-1 ,I_{1 080}/I_{1 460}较良性肿物组织有升高(P<0.05),表明癌组织中磷酸二酯基团中PO₂增加,因为在癌细胞分裂增生加快,细胞核内DNA含量增加。研究结果表明,红外光谱有望成为术中快速诊断甲状腺恶性肿瘤的主要方法。     

食用菌的傅里叶变换红外光谱鉴别

利用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)研究了担子菌木耳目、非褶菌目和伞菌目6个科9个属的10种食用菌的子实体。将光谱分为5个区S1区(3 050～2 800 cm-1),S2区(1 750～1 500 cm-1),S3区(1 500～1 200 cm-1),S4区(1 200～950 cm-1),S5区(950～700 cm-1);在5个区中,强峰出现在S4区的1 080 cm-1附近和1 040 cm-1(1 020 cm-1)附近,以及S2区的1 640 cm-1附近,1 640 cm-1附近的峰为酰胺Ⅰ振动峰,前两峰为糖类振动峰。根据5个区光谱峰值和吸收强度比,可以鉴别不同的食用菌。700～950 cm-1范围有可能作为区分不同属蘑菇间的指纹区。     

小米的傅里叶变换红外光谱研究

本文利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合主成分分析和聚类分析对白小米、黄小米、糯小米、青小米、陈黄小米、黑小米和大黄米进行鉴别研究。所有样品的傅里叶变换红外光谱整体相似,二阶导数光谱存在明显的差异。选取1800~1400cm-1范围内的二阶导数光谱数据对52份小米样品做多变量分析,结果显示,主成分分析的分类准确率为84.6%,系统聚类分析的分类准确率为92.3%。结果表明傅里叶变换红外光谱技术结合化学计量学能有效地区分不同品种的小米,为不同小米的分类鉴定提供新的方法与途径。     

傅里叶变换红外光谱的实际应用

高性能的博里叶变换红外光谱仪不仅能改善某些红外分析的方法,而且可以改善那些希望得到解决的红外分析的问题。测量低透射率样品要求有高信噪比和光度计的稳定性这些FT的优点,它将做为估价能给以解决的这类问题的方法来描述。一个典型的例子是用红外显微镜测定高聚物中嵌夹物的光谱。文中给出的光谱图是测量直径约为250μm圆状样品得到的光谱。该光谱是含嵌夹物区域和邻近的高聚物区域的光谱之差的结果。作为第二个例子将介绍测定印刷纸币用的油墨的类型。未印刷和印刷部位的光谱分别为图2的曲线A和B所示,纸币未印刷部位的最大透射率仅是0.4%。     

块菌的傅里叶变换红外光谱研究

块菌是珍稀野生食用菌,其蛋白质和糖类含量较高,块菌多糖具有潜在的药用价值。文章利用傅里叶变换红外光谱技术(FTIR)对五种云南野生块菌作了研究。结果表明,块菌属真菌有其独特的光谱特征,全谱最强峰为出现在1 042和1 077 cm-1附近的强双峰。在脂分子的羰基峰1 742 cm-1及糖类异构体的指纹区1 200～750 cm-1,不同种类、不同产地块菌的光谱有明显差异,另外,正常块菌和霉变块菌的光谱亦有明显差异,主要体现在谱峰吸收强度的变化上,部分谱峰吸收强度比的变化表明,块菌样品变质前后,其蛋白质和糖类物质的含量发生了变化。FTIR光谱提供了块菌成分的有关化学信息,为鉴别块菌和区分块菌的种类、质量提供了简便快捷的手段。     

胆囊癌的傅里叶变换红外光谱研究

运用衰减全反射(attenuated total reflection,ATR)探头与傅里叶变换红外(Fourier transform infra-red,FTIR)光谱仪,测定并分析了新鲜离体的胆囊癌组织18例和良性组织139例的FTIR光谱。结果表明:(1)胆囊癌的1 167和1 123 cm-1谱带的峰位显著地向低波数移动(P0.05),而1 309 cm-1谱带的峰位显著地向高波数移动(P0.05)。(2)胆囊癌组织光谱多个峰的相对强度I2 856/I1 461,I1 167/I1 461,I1 123/I1 461和I1 082/I1 461明显升高(P0.05)。(3)1 167和1 082 cm-1谱带的半高宽显著升高(P0.05),谱带1 461 cm-1的半高宽则显著降低(P0.05)。(4)癌组织1 750 cm-1谱带的出现几率明显增加(P0.05)。与胆囊良性组织相比较,癌组织光谱中与脂类、糖和核酸相关的谱带均发生了明显的变化。     

锥形GRIN透镜的付里叶变换

对GRIN(梯度折射率)透镜的付里叶变换和传递函数进行了讨论。当调制传递函数M.T.F=0.5时,GRIN透镜的空间分辨率达45对线/毫米。     

离散付里叶变换的新算法

本文将实序列的离散付里叶交换(DFT)和离散哈脱莱变换(DHT)之间的关系推广到复序列,根据这种关系提出了利用DHT计算复序列DFT的新算法。这种新算法不仅可减少运算量,且适合于并行处理.     

基体隔离-傅里叶变换红外光谱

基体隔离法（简称ＭＩ）和傅里叶红外光谱技术（ＦＴＩＲ）在物理和化学的研究领域中已得到越来越广泛的应用．将两者结合起来的ＭＩ－ＦＴＩＲ技术是近十年来的新发展．基体隔离技术的原理示于图１．被研究的分子Ｍ在快速凝聚过程中为过量的惰性介质（如Ａｒ,Ｘｅ和Ｎ２等）分子Ｓ所捕集,当温度足够低（≤２０Ｋ）时,后者形成了刚性的“惰性”基体,把Ｍ分子彼此隔离,使它们之间的相互作用大大减弱．在Ｍ分子和Ｓ分子之间?...     

柳树病叶的傅里叶变换红外光谱研究

利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱技术对三种柳树正常叶和病叶,同一枝条的幼叶、成叶、黄叶、病叶进行光谱测试,旨在分析柳树病叶发生的一些生理变化,并探讨柳树病变对系统聚类的影响。谱图显示不同阶段的叶片光谱变化主要在1800~800cm-1。对此波段进行二阶导数处理,清晰可看到蛋白质和木质素的叠加区域1700~1500cm-1,草酸钙特征峰1621、1318cm-1,糖类特征峰1075cm-1附近峰强有明显变化,用吸光度比A1621/A3390、A1318/A3390、A1075/A3390来比较草酸钙和糖类相对含量变化,用1700~1500cm-1波段的拟合峰面积比S酰胺I/S木质素、S酰胺Ⅱ/S木质素和S酰胺Ⅱ/S酰胺I来比较蛋白质相对含量变化。结果显示,病叶的草酸钙相对含量增加、多糖和蛋白质相对含量在减少。将叶片1800~800cm-1范围的二阶导数进行系统聚类,发现病叶化学成分的改变没有影响聚类效果,聚类正确率达100%。     

乳腺癌的傅里叶变换红外光谱成像研究

傅里叶变换红外光谱(FTIR)成像技术可同时获得组织样本的空间分布信息和红外光谱信息。本文利用FTIR成像技术对离体原位乳腺组织样本进行原位研究,通过特征谱带吸光度比值(面积比值)图像结合FTIR光谱分析研究健康和癌变乳腺组织的差异。发现乳腺癌组织的特征带吸光度比值A1087/A1455、A1238/A1455、A1550/A1455、A1650/A1455相对于健康组织明显增大,A1160/A1087、A1740/A1550则减小。研究结果论证了乳腺组织癌变过程中大分子含量的变化规律,体现了FTIR成像技术在乳腺癌诊断方面的准确性、直观性和可行性,其有潜力成为基础研究和临床诊断的一种准确有效的技术手段。     

氮化硅粉末的傅里叶变换红外光谱研究

利用透射法和漫反射法,研究了纯氮化硅粉末和KTBr烯释后样品的红外光谱特征,比较了不同方法获得得的红外光谱的异同,实验发现,纯氮化硅粉末的曼反射光谱在约1200cm^-1处出现一尖锐的强峰,而KBr稀释样品的透光谱和温反射光谱不出现此峰,研究认为,该峰对应氮化硅颗粒表面Si-O键的振动。     

油菜根肿病的傅里叶变换红外光谱研究

用傅里叶变换红外光谱仪测试了成株期油菜正常植株和根肿病植株的花瓣、叶片、主根、须根四个部位的光谱。光谱显示:两种植株花瓣和叶片中的主要成分是蛋白质、多糖类和油脂类物质;正常植株主根中的主要成分是纤维素和木质素;根肿病植株主根中的主要成分是纤维素、木质素和蛋白质类物质;两种植株须根中的主要成分是木质素和纤维素。对正常和病变植株相同部位的光谱在3600～2800cm-1、1800～1200cm-1和1200～700cm-1三个范围进行了相关分析,花瓣间、叶片间的相关系数在0.971以上,相关度较高;然而主根间、须根间的相关度较低,主根在1800～1200cm-1光谱范围的相关系数只有0.688,须根在1200～700cm-1光谱范围的相关系数只有0.618。结果表明,FTIR可以区分根肿病对油菜不同部位的影响,有望为油菜根肿病的研究提供光谱信息。     

镰刀菌的傅里叶变换红外光谱鉴别

傅里叶变换红外光谱结合多元统计方法应用于微生物的快速鉴定及分类是近几年发展起来的一门新型技术。文章用傅里叶变换红外光谱研究了镰刀菌属五种6株镰刀菌。在获得分辨率高、重现性好的镰刀菌全细胞组分的红外谱图基础上,分析了主要吸收峰的归属,确定了镰刀菌红外谱图3 000～2 800 cm-1,1 800～1 600 cm-1与指纹区3个分析灵敏区。根据分析灵敏区的差异性区分了不同种的镰刀菌,并在此基础上进行了系统聚类分析并对镰刀菌种间进化亲缘关系进行了比较。结果表明,可根据光谱峰位、峰值及吸收强度比鉴别镰刀菌,而系统聚类分析方法能更科学合理地鉴别镰刀菌及呈现种间相似性程度,但不适合反映镰刀菌遗传亲缘关系。傅里叶变换红外光谱技术所具有快速、精确,易操作等优点是必将成为微生物研究领域的一个重要工具。