健康人体乳腺傅里叶变换红外光谱特征参数分析

通过应用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)的中红外光导纤维并联合衰减全反射探头(ATR)对招募的200名女性健康志愿者的右侧乳腺外上限部位皮肤进行扫描采集相应的傅里叶变换红外光谱,由此共获取200条正常人体乳腺的傅里叶变换红外光谱图。进一步对所得的200条正常人体乳腺傅里叶变换红外光谱图中与脱氧核糖核酸、核糖核酸、蛋白质、脂类、糖类等生物化学成分相关的12条特征谱带进行分析研究,并对这些特征谱带的峰位(P)、峰强(I)、半高宽(F)等36个特征性红外光谱参数进行统计学分析,同时计算相应特征红外光谱参数的90%正常参考值范围、均值、标准差等数值。研究结果首次对正常人体乳腺傅里叶变换红外光谱图相关特征光谱参数的数据建立了正常参考范围,同时为傅里叶变换红外光谱技术进一步实现其在乳腺良恶性疾病诊断方面无创、快速、高效的特有临床应用价值提供相应的理论依据。     

用衰减全反射傅里叶变换红外光谱定量测定PEG/PE共混物的表面组成

应用衰减全反射傅里叶变换红外光谱法 (FTIR ATR)对聚乙二醇 /聚乙烯共混物 (PEG/PE)薄膜的表面组成进行测试。利用ATR校正程序 ,以相应的特征峰强度比作为定量测定的基准 ,可以减少测试误差。通过工作曲线法 ,定量地分析了共混物薄膜表面层中聚乙二醇链节和聚乙烯链节的相对组成 ,并提出了采用FTIR ATR定量分析共混物薄膜表面层组分时应遵循的基本步骤和原则。     

正常人体甲状腺体表傅里叶红外光谱图的特征分析

应用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)并联合衰减全反射(ATR)探头经体表方式测定120名健康受试者的双侧甲状腺,由此获得240张正常人体甲状腺体表傅里叶红外光谱图;通过分析比较正常人体左右两侧甲状腺体表红外光谱12个谱带的峰位、相对峰强及半高宽等35个FTIR光谱参数以探讨双侧甲状腺体表红外光谱有无差异;同时明确甲状腺体表红外光谱中蛋白质、脂质、核酸和糖类等生物化学成分相应特征吸收峰的变异特征。结果表明：正常人体左右两侧甲状腺体表红外光谱图大体趋于一致,仅F_{1 640} P_{2 920} P_{1 040}和I_{2 920}/I_{1 460},4个光谱参数差别存在统计学意义;并计算得到一系列正常人体甲状腺体表傅里叶红外光谱特征谱带光谱参数的90%正常参考值范围及绘制出能充分代表正常人体甲状腺基本特征的标准平均红外光谱图,进一步为傅里叶变换红外光谱应用于临床甲状腺疾病诊断提供参考。     

用衰减全反射/傅里叶变换红外光谱法测定羧酸的离解常数

建立了一种衰减全反射/傅里叶变换红外光谱(ATR/FTIR)测定有机羧酸的离解常数(Ka)的方法。根据Beer-Lambert定律和有机羧酸的电离平衡推导出羧酸(HL)-羧酸盐(L-)溶液pH值与lg(A-L/AHL)存在线性关系,通过线性曲线的斜率方便地求出有机羧酸的pKa,从而实现有机羧酸离解常数的准确测定。     

惊恐对鼠体组织损伤和中药保护机理的FTIR光谱法研究

首次利用微钻石衰减全反射傅里叶变换红外光谱法 (ATR/FTIR)研究了天敌惊恐对小鼠组织的损伤。结果表明 :惊恐后小鼠肾与足表面脂类化合物明显增高 ;服用补肾天然药物后 ,与正常对照组相比 ,脂类化合物变化不明显 ,进而说明药补可缓和压力 ,起到一定的调节作用。惊恐后小鼠心、肝和脑组织的红外谱没有变化 ,这是因为各个脏器对皮质激素的敏感程度不完全一样。     

FTIR结合主成分分析对棕榈科植物鉴别研究

采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合主成分分析(PCA)对棕榈科植物2个亚科4个族的植物叶片进行了光谱研究。结果显示,棕榈科同族不同种和同科不同族的植物在红外光谱上表现出差异。用二阶导数光谱进行主成分分析,显示可以将样品进行正确分类。研究表明傅里叶变换红外光谱在鉴别分类植物方面具有应用潜力。     

色谱—傅里叶变换红外光谱联用技术

色谱和傅里叶红外光谱的联用是现代分析化学中重要的联用技术之一。本文介绍了最常用的气相色谱(GC)、高效液相色谱(HPLC)以及最近发展的超临界流体色谱(SFC)与傅里叶变换红外光谱(FTIR)联用技术的最新进展,并对联用中常用的两种接口方式,即流动池法和色谱流动相消除法的优缺点作了讨论。     

傅里叶变换衰减全反射红外光谱法鉴定皮革产品

ATR-FTIR(傅里叶变换衰减全反射红外光谱法)技术分析皮革材料的结构,依据不同物质所得ATR谱的不同,从而快速、简便地分析出真皮革和人造革。该实验技术对样品具有非破坏性,能够准确地对皮革样品进行鉴定。     

太平天国侍王府壁画表面修复材料的原位无损FTIR分析

太平天国侍王府壁画是中国南方壁画的典型代表,具有重要的历史、文化和艺术价值。历史上曾对多幅壁画进行过化学保护,部分壁画表面形成了一定厚度的有机物涂层,分析研究壁画保护修复材料成分对于文物保护具有重要的理论和现实意义。由于文物的珍贵性与不可再生性,原位无损分析技术的研究和应用是未来文物分析的发展趋势,基于便携红外光谱仪的反射红外光谱技术是对文物表面材质较为理想的无损分析手段。利用反射傅里叶变换红外(FTIR)光谱对侍王府壁画的地仗层和表面修复材料涂层进行了现场原位无损分析,这在我国古代壁画及其保护修复材料分析中属首次。首先测试了无涂层壁画白色背景位置反射FTIR光谱,并与标准无机矿物光谱比对确定了壁画地仗层成分主要为方解石和生石膏。在此基础上,分析了无涂层和有涂层壁画表面的红外反射特性及地仗层化学成分对表面涂层反射FTIR光谱测试的影响,探讨了应用Kramers-Kronig(K-K)变换处理数据的可行性,确定了K-K变换的应用范围,分析了壁画涂层K-K变换后反射光谱与衰减全反射(ATR)光谱的差异,并通过显微ATR FTIR光谱和热裂解气相色谱质谱联用(Py-GC/MS)技术分析验证了原位反射FTIR光谱测试结果的可靠性,扫描电子显微镜(SEM)测量了涂层厚度,证明不同厚度涂层均能得到可解析的高质量反射FTIR光谱。最终确定侍王府壁画曾使用过聚醋酸乙烯酯、聚二甲基硅氧烷和三甲树脂三种高分子材料进行过表面加固,并得出壁画保存现状和修复材料及涂层厚度有较大关系。证明了基于反射模式的FTIR光谱技术能准确有效地获取文物表面有机物和部分无机物成分信息。该方法对表面有机涂层尤为敏感,是壁画类文物较为理想的无损分析方法,在壁画保护研究领域具有十分广阔的应用前景。同时,该研究弥补了我国壁画类文物表面有机物原位无损分析的不足,为该领域研究提供了一条新思路。     

NFPS/上海光源BL01B同步辐射红外谱学线站的应用综述

同步辐射(Synchrotron Radiation,SR)红外光具有亮度高、光谱范围宽等优异的性质。基于上海同步辐射光源(Shanghai Synchrotron Radiation Facility,SSRF)建设的国家蛋白质科学研究(上海)设施(National Facility for Protein Science,NFPS)BL01B红外线站可进行高分辨的傅里叶变换红外(FTIR)显微研究,空间分辨率可达衍射极限。自2015年红外线站正式开放以来,来自多个领域的课题组与红外线站合作做出了诸多创新性的重要成果。本综述将对近三年内BL01B红外线站的用户应用成果进行介绍,并对同步辐射傅里叶变换红外光谱(SR-FTIR)技术的发展和应用进行讨论。这些应用涉及材料科学、环境科学、药物科学、细胞生物学和高压科学等领域。     

衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术的临床应用研究进展

系统回顾了衰减全反射傅里叶变换红外光谱(attenuated total reflection Fourier transform infrared, ATR-FTIR)技术在临床医学领域中的应用研究进展。ATR-FTIR光谱技术具有实时、简单、无创扫描生物组织样品的优势,通过结合多模式识别统计学方法并对照临床及病理学诊断结果,可对生物组织样本进行判别分析。目前,对甲状腺、乳腺,以及肺组织等新鲜离体组织的光谱学检测中,ATR-FTIR技术可达到较高的判别敏感性、准确性与特异性;尤其在对甲状腺和乳腺疾病患者的前哨淋巴结活检的研究中,应用ATR-FTIR技术,可对良、恶性组织进行敏感性、准确性与特异性均较高的鉴别研究,对辅助临床诊断具有潜在的重要价值。此外,利用ATR-FTIR光谱技术对生物体液进行光谱分析并进一步诊断疾病的研究也在逐步开展。由于血清中所含成分的改变对于提示疾病状况具有重要价值,因而血清ATR-FTIR光谱学诊断方法成为研究热点,已有应用ATR-FTIR技术对脑胶质细胞瘤、心肌梗死、肾衰、阿尔茨海默病、卵巢癌与子宫内膜癌等多种疾病进行分析的研究报道。目前已可通过ATR-FTIR技术对卵巢癌进行疾病分期的判别诊断,该技术有望成为卵巢癌筛查的重要方法。由于血清ATR-FTIR光谱学技术具有检测快速、判别准确、性价比高等优势,有望成为今后生物医学发展的重要方向之一。     

红外光谱技术在环境科学中的应用与展望

随着红外光谱仪的应用及化学计量学的发展,红外光谱法成为样品分析的有力工具和手段.特别是傅里叶变换红外光谱法较强的鉴别能力、准确的测定结果和快速的响应功能,使其在环境科学中的应用逐渐普及,在有机化合物和官能团鉴定方面的应用尤其广泛.文章综合论述了近10年来国内外红外光谱技术的发展及其在环境科学(液体环境、固体和气体环境监测,定性分析)中的应用,并对其应用前景进行了讨论.     

胶矾水中明矾对宣纸中纤维素、碳酸钙和明胶的影响

胶矾水是中国传统书画修复和装裱材料,但过量使用明矾会引起宣纸不同程度的酸化。为了解胶矾水中明矾对宣纸中不同成分的影响,明确传统胶矾水中明矾用量范围,减少其对宣纸的危害,采用傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)和X射线衍射(XRD)研究了明矾对宣纸中纤维素和碳酸钙的影响,并将傅里叶退卷积和二阶导曲线拟合的方法引入研究明矾对宣纸中明胶蛋白质二级结构的影响。XRD和ATR-FTIR结果表明明矾会不同程度溶解纸张中的结晶纤维素、非结晶纤维素和CaCO₃(生成CaSO₄),在明矾浓度超过5 Wt%后成分变化最剧烈。傅里叶退卷积和二阶导曲线拟合结果表明明矾会使宣纸中明胶蛋白质二级结构改变,使α-螺旋结构、β-转向结构和γ-随机结构向β-折叠结构转变。在明矾浓度超过5 Wt%后,蛋白质二级结构发生剧烈变化。研究得出了明矾对宣纸中不同成分的影响,在最小干预的文物保护原则基础上给出了明矾用量范围,为纸质文物中蛋白质二级结构研究引入了一种新方法,扩大了ATR-FTIR在纸质文物中的研究和应用范围。     

ATR-FTIR 分析技术在制浆造纸工业中的研究与应用

红外光谱技术在制浆造纸工业的原料分析、浆料检验及纸张检测等方面的应用已取得较大进展,且发挥着重要的作用.但传统的透射红外光谱在分析检测上存在破坏样品结构、制样过程复杂、测定时间较长等缺点,已不能满足现代制浆造纸工业即时检测的需要.为了实现待测样品的在线无损分析,必须有一种快速而非破坏性的红外光谱技术予以辅助.傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)分析技术作为一项新的无损检测技术,能够迅速、准确地埘制浆造纸各生产工段的产品进行全面无损评价,目前已开始介入制浆造纸领域的相关科学研究中.并较为详细地介绍了现阶段 ATR-FTIR 分析技术在制浆造纸工业各生产工段的研究与应用进展.     

Atomic imaging and direct phase retrieval using anomalous surface x-ray diffraction

The application of multi-wavelength anomalous diffraction to thin films, interfaces and surface structures is presented. The method directly determines the amplitudes and phases of the complex surface structure factors from surface x-ray diffraction data, measured at three different energies around the absorption edge of one of the elements present in the film. Thereby, one is able to directly Fourier transform the data, which immediately provides meaningful and unambiguous electron-density distributions. These serve as a starting point for subsequent structural refinement. The robustness of the algorithm was evaluated on simulated data as a proof of principle. The experimental limitations and their effect on the method will be discussed as well as stability tests for the algorithm, such as the positions of the anomalous scatterers and the interfacial roughness. It will be shown that the method can be applied to real structures. The algorithm was tested on real data from a thin film of SrTiO(3) grown on NdGaO(3)(110).     

ZnO thin film characterization by X-ray reflectivity optimization using genetic algorithm and Fourier transformation

Zinc oxide (ZnO) thin film was fabricated by sol-gel spin coating method on glass substrate. X-ray reflectivity (XRR) and its optimization have been used for characterization and extracting physical parameters of the film. Genetic algorithm (GA) has been applied for this optimization process. The model independent information was needed to establish data analyzing process for X-ray reflectivity before optimization process. Independent information was exploited from Fourier transform of Fresnel reflectivity normalized X-ray reflectivity. This Fourier transformation (Auto Correlation Function) yields thickness of each coated layer on substrate. This information is a keynote for constructing optimization process. Specular X-ray reflectivity optimization yields structural parameters such as thickness, roughness of surface and interface and electron density profile of the film. Acceptable agreement exists between results obtained from Fourier transformation and X-ray reflectivity fitting.     

金属表面硅烷试剂膜结构及性能表征方法

综述了用硅烷试剂处理金属表面而形成的保护膜性能及结构的表面分析方法。详述了X射线光电子能谱、红外光谱、次级离子质谱、椭圆光谱、电化学阻抗谱等方法在硅烷处理金属表面过程中的应用 ,通过对膜形成的机制、膜的键合方式、膜结构、膜厚度以及膜的耐蚀性等方面的研究分析 ,探讨了它们对膜性能的影响 ,并用各种不同的参数表征了金属基材上硅烷膜的特性。同时指出了所述各种表面分析方法用于金属表面硅烷膜分析和检测的优点和不足之处 ,讨论了将各种表面分析技术联用起来以期得到更多有用的化学信息 ,以此可以指导硅烷化金属表面处理工艺过程。此外还提到了其他可用于金属表面硅烷膜性能的表征的分析技术 ,展望了金属表面硅烷膜分析的研究。     

Applied validity of effortless method for design of sinusoidal surface microstructure

With the purpose of easily analyzing and designing the transmittance performance of a sinusoidal surface microstructure, the validity of effortless methods including scalar diffraction theory and effective medium theory has been evaluated quantitatively by the comparison of diffraction efficiencies predicted from scalar theory and effective indices theory, respectively, with exact results calculated with the rigorous vector method of Fourier modal method. Generally speaking, when the normalized period of surface microstructure is less than ten wavelengths of the incident light the scalar diffraction theory is believed to be inaccurate for designing and analyzing the diffraction efficiency of surface microstructure. But, in this paper, it is found that scalar diffraction theory can be used for predicting transmittance of the optical elements when the normalized period is more than three wavelengths of incident light within the error less than 5% at normal incidence. In addition, it is generally recognized that the effective medium theory is inaccurate for analyzing periodic surface microstructure when the normalized period is more than a tenth of the wavelength of incident light. However, the results in this study shows that effective medium theory is accurate as only zero-order waves are to propagate through the surface profiles, which the maximum difference between zero-order effective indices method and rigorous vector method reaches to 1%. Besides, the limitation of both simplified theories is dependent on not only the normalized period of a surface microstructure but also the normalized groove depth. Therefore, the range of applied validity of scalar theory and effective medium theory is expanded quantitatively compared to that of previous inaccuracy application for more easily designing and analyzing a sinusoidal surface microstructure.     

一种实现单步相移无透镜傅里叶同轴数字全息的倒频谱技术

在数字全息技术中无透镜傅里叶同轴数字全息具有高分辨,再现速度快等优点,因此有着广泛的应用前景,但它也存在再现像与直透光场及其共轭像重叠,较难分离的缺点。针对这一问题,在分析了无透镜傅里叶同轴数字全息图记录和再现原理的基础上,提出了单步相移倒频谱技术,并在理论上分析了该技术对分离出清晰再现像的可能性和该技术适用的关键条件。通过仿真实验进行了验证,结果表明:单步相移倒频谱技术能够较好地解决无透镜傅里叶同轴数字全息技术中再现像与直透光场及其共轭像重合这一困难,得到清晰的再现像;同时给出了实际实验中单步相移倒频谱技术能够适用的条件参数,这为后面的进一步实验提供了参考依据。