二维色谱/光谱重叠峰的定性定量方法研究(I)——水中多种酚二维色谱/光谱重叠峰的分辨与定性定量

探讨了HELP法在水中酚类色谱重叠峰的分辨与定性定量分析中的应用.实验结果表明,各组分浓度比为1:50的范围内分辨光谱与真实光谱十分吻合.在10^-4～10^-6g/mL的浓度范围内分辨色谱的定量结果线性关系良好.分辨下限3.0×10^-7g/mL,相对标准偏差为5.0%.     

联用色谱数据的双窗口因子分析

利用组分光谱的特征信息,发展了一种能直接对联用色谱重叠峰中组分进行定性定量分析的新方法──双窗口因子分析（dualwindowfactoranalysis,DWPA）。该法可从多组分重叠峰中定性目标组分,且在未经其它组分的分辨下可直接对目标组分的光谱、色谱进行分辨。因此更适应于联用色谱对复杂体系中待测组分的定性定量分析。用该法成功地对4组分重叠峰进行了分析,实验结果令人满意。     

Adaptive signal enhancement for overlapped peaks based on weighting factor selection

Peak-sharpening is an effective method for the peak position detection of overlapped spectra. However, the weighing factor parameter strongly affects the sharpening performance, and the derivative adopted in the peak-sharpening method is sensitive to noise. In this paper, an adaptive peak-sharpening method based on weighting factor selection is proposed. The relationship between the sharpening ratio and weighting factor is studied. In addition, the Savitzky–Golay filter is adopted due to its excellent noise reduction and peak shape retention abilities. First, the smoothed signal and second-order derivative signal are obtained by the Savitzky–Golay filter. Then, the parameters of the overlapped peaks are estimated for the weighting factor selection. Next, the peak position is detected by the peak-sharpening method. After that step, the estimated parameters are updated, and the above steps are iterated until the detection of the peak position converges. Finally, the converged results are considered to be the final detection results. The experimental results using a simulated dataset, a virtual mass spectra dataset and a polarography dataset show that the proposed method is effective for peak position detection.     

浓度序列对基于双异步正交样品设计构建的二维异步谱峰信噪比的影响

双异步正交样品设计(DAOSD)是通过对样品体系施加浓度的微扰,诱导光谱信号产生动态变化,并通过数学处理研究样品中物质间相互作用的二维相关光谱方法。提高二维谱图的信噪比对于谱图中交叉峰的分辨乃至物质间相互作用的考察有着十分重要的意义。通过计算机模拟考察了DAOSD构建二维相关光谱的方法中样品浓度序列对光谱行为影响。结果表明,在溶液数量较少的情况下,通过改变样品的浓度和组合顺序,可以有效提高交叉峰的信噪比,从而得到更高质量的二维谱图。     

对称零面积变换结合L-M拟合自动识别重叠光谱峰

Raman光谱分析中,由于仪器光谱分辨率的限制和复杂的目标成分,经常存在着谱峰重叠现象。容易导致谱峰参数提取乃至样品成分分析错误,更为现场光谱的自动分析处理增加了难度。重叠光谱峰的识别已成为现场光谱学处理的难点,针对这个问题,建立了一套自动识别重叠谱峰的方法：以多个高斯峰的组合作为重叠光谱解析模型,首先以对称零面积变换寻峰方法确定高斯峰的个数和初步的峰位、峰高、宽度参数,并以Levenberg-Marquardt方法对获得的初始高斯峰参数进行拟合优化,最终获得各个独立谱峰的拟合参数。对该方法进行了测试,其中以仿真数据进行的算法实验证明,对称零面积变换寻峰获得的初始参数与真实值较为接近,在此基础上进行的参数优化收敛速度快,对峰参数的提取可获得较高的准确度;以具有不同信噪比的实测Raman光谱数据进行的算法实验证明,该方法可以适用于信噪比在较大范围变化的信号,但对信噪比过低的实测信号则容易产生虚假峰和漏峰。研究证明,以对称零面积变换寻峰结合L-M拟合自动识别重叠光谱峰的方法具有一定的实用价值。     

太赫兹技术对二甲基苯甲酸六种同分异构体的识别

选取了在化工、医药生产中常见的中间体——二甲基苯甲酸作为研究对象,利用太赫兹时域光谱（THz-TDS）系统研究了室温条件下,二甲基苯甲酸的六种同分异构体在太赫兹波段的吸收光谱。实验结果表明,在0.2～2.2 THz波段范围内,六种物质的特征频谱响应有非常明显的区别,而红外光谱仪的测量结果则显示,在1 450～1 700 cm-1波段范围内不同的异构体表现出相似的吸收特征。利用密度泛函理论(DFT)对六种物质的吸收频谱进行计算,并对它们的吸收峰产生的原因进行分析,可知在1 450～1 700 cm-1范围内六种物质的吸收峰均是由苯环的骨架伸缩振动和羧基上CO的伸缩振动引起的,而在0.2～2.2 THz波段,由于六种物质分子中整个苯环与相对位置不同的三个支链之间存在面外相对摆动,造成了集体振动模式的差异,从而表现出不同的吸收特征。通过分析发现,六种样品在两个频率范围分别表现出的差异和相似的吸收特征,源于其分子结构间的差异性和相似性,而利用太赫兹波段吸收特征的差异,可以实现对二甲基苯甲酸六种同分异构体的鉴别。上述研究结果表明,利用太赫兹和红外光谱技术研究同分异构体光谱特性的差异性和相似性是可行的,也为快速鉴别二甲基苯甲酸异构体种类和检测该化工中间体的纯度提供了一条有效的途径。     

中药色谱指纹图谱组分保留时间漂移的校准

基于光谱相关色谱方法判断复杂中药色谱指纹图谱的组分相关性,实现同一中药样本在不同实验条件下所得的色谱指纹图谱的相同组分的色谱保留时间漂移的局部最小二乘校正,为合理评价指纹图谱的品质提供较为实用的工具。     

Double magnetic entropy change peaks and high refrigerant capacity in Gd1-xHoxNi compounds in the melt-spun form

Gd_1-xHo_xNi melt-spun ribbons were fabricated by a single-roller melt spinning method. All the compounds crystallize in an orthorhombic CrB-type structure. The Curie temperature (T_C) was tuned between 46 and 99 K by varying the concentration of Gd and Ho. A spin reorientation (SRO) transition is observed around 13 K. Different from T_C, the SRO transition temperature is almost invariable for all compounds. Two peaks of magnetic entropy change (ΔS_M) were found. One at the higher temperature range was originated from the paramagnet-ferromagnet phase transition and the other at the lower temperature range was caused by the SRO transition. The maximum of ΔS_M around T_C is almost same. The other maximum of ΔS_M around SRO transition, however, had significantly positive relationship with x. It reached a maximum about 8.2 J kg⁻¹ K⁻¹ for x = 0.8. Thus double large ΔS_M peaks were obtained in Gd_1-xHo_xNi melt-spun ribbons with the high Ho concentration. And the refrigerant capacity power reached a maximum of 622 J kg⁻¹ for x = 0.6. Gd_1-xHo_xNi ribbons could be good candidate for magnetic refrigerant working in the low temperature especially near the liquid nitrogen temperature range.     

双波长相移光纤光栅的光谱特性及传感应用

建立了双波长相移光纤光栅的理论模型,对双波长相移光纤光栅的透射谱特性进行了数值仿真,结果表明透射波长间隔会分别随相移量、折射率调制深度和光栅长度的变化而有规律地增减.借助光纤布拉格光栅的法布里-珀罗腔谐振相位条件计算了透射峰间隔的表达式,该表达式得到的透射峰间距曲线与数值仿真得到的曲线相符合,验证了数值仿真结果的正确性.最后,在光栅透射谱波长间隔变化规律的基础上提出一种传感方案,并对光栅的温度传感特性进行分析,理论推导得到灵敏度约为60pm/℃.     

分子构象聚类中的K-means密度峰值搜索算法

分子构象的聚类是搜索分子动力学模拟轨迹中代表构象的主要方法。 它是分析复杂构象改变或分子间相互作用机制的关键步骤. 作为一种基于密度的聚类算法,密度峰值搜索算法因其聚类的准确度而被应用于分子聚类过程中. 但随着模拟时长的增长,密度峰值搜索算法较低的计算效率限制了其应用的可能. 本文提出K-means密度峰值搜索算法的聚类算法,它是密度峰值搜索算法在计算效率方面的一个扩展版本,用于解决密度峰值搜索算法中巨大的资源消耗问题. 在K-means密度峰值搜索算法中,首先,通过高效的聚类算法(例如K-means)进行初始聚类,得到的聚类中心被定义为具有权重的典型点. 然后,对加权的典型点通过密度峰值搜索算法实现二次聚类,并细化点为核心点、边界点、加细光晕点. 在与密度峰值搜索算法具有相似的精度的同时,计算复杂度由O(n²)降至O(n). 通过二面角,二级结构,关联图描述的分子构象,将KFDP用于多个模拟轨迹的聚类过程中. 并通过与K-means聚类算法,DBSCAN聚类算法的比较结果,验证了K-means密度峰值搜索算法的优势.