拉曼光譜傳遞與定量分析技術(shù)研究及其工業(yè)應(yīng)用.pdf

1、拉曼光譜技術(shù)是一種重要的分析手段，正在得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本文對(duì)拉曼光譜的標(biāo)準(zhǔn)化以及不同儀器之間的傳遞進(jìn)行了深入研究，對(duì)傳統(tǒng)定量分析方法進(jìn)行了改進(jìn)，相關(guān)研究成果被應(yīng)用于分體式在線拉曼分析儀的數(shù)據(jù)分析軟件。本文主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　 (1)色散型拉曼光譜儀容易受到環(huán)境溫度的影響，使測(cè)得的光譜重復(fù)性交差，產(chǎn)生波數(shù)漂移以及分辨率變化的現(xiàn)象。為此，本文提出了一種基于高斯函數(shù)卷積的光譜校正方法。該方法利用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)獲得光譜儀在不同溫度下

2、的儀器響應(yīng)函數(shù)，并以此構(gòu)造高斯函數(shù)，通過(guò)卷積運(yùn)算對(duì)溫度造成的波數(shù)漂移以及分辨率變化進(jìn)行校正。該方法直接基于拉曼譜分析，機(jī)理性強(qiáng)，無(wú)需選擇一組傳遞樣本。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法能有效去除溫度對(duì)色散型拉曼光譜儀的影響，使得不同溫度下測(cè)得的光譜一致性大幅提高。
　　 (2)本文研究了基于儀器信號(hào)響應(yīng)函數(shù)的拉曼光譜傳遞，提出了一個(gè)將拉曼光譜從高分辨率傳遞至低分辨率光譜儀的簡(jiǎn)便方法。該方法無(wú)需選擇一組有代表性的樣本建立統(tǒng)計(jì)模型，只需構(gòu)建一個(gè)高

3、斯函數(shù)進(jìn)行卷積運(yùn)算，就能消除源機(jī)與目標(biāo)機(jī)在分辨率上的區(qū)別;同時(shí)，結(jié)合現(xiàn)有的波數(shù)校正方法與相對(duì)拉曼強(qiáng)度校正方法，即可實(shí)現(xiàn)拉曼光譜的傳遞。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法借助于校正光源與標(biāo)準(zhǔn)熒光片，就能較好的實(shí)現(xiàn)拉曼光譜在一臺(tái)儀器上或者不同儀器之間的傳遞。
　　 (3)為了實(shí)現(xiàn)拉曼數(shù)據(jù)庫(kù)在不同儀器之間的應(yīng)用，本文提出了一種基于分段直接標(biāo)準(zhǔn)化(PDS)的拉曼光譜傳遞方法。該方法無(wú)需對(duì)光譜儀信號(hào)響應(yīng)進(jìn)行機(jī)理分析，只要通過(guò)少數(shù)傳遞樣本建立統(tǒng)計(jì)模型，就

4、能獲得不同儀器間的拉曼光譜轉(zhuǎn)換系數(shù)。對(duì)于傳遞樣本的選擇，使用了基于馬氏距離的Kennard-Stone樣本選擇方法。實(shí)驗(yàn)將離線分析儀測(cè)得的汽油樣本光譜傳遞至在線分析儀上，建立了辛烷值(RON)的拉曼分析模型。結(jié)果表明，傳遞模型達(dá)到了與重建模型相近的性能，基于PDS的拉曼光譜傳遞方法具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　 (4)針對(duì)常用軟建模、硬建模方法的各自局限，本文提出了一種基于拉曼光譜合成的定量分析方法。該方法利用各組分光譜的線性疊加擬合

5、混合物的拉曼光譜，并以此計(jì)算組分的濃度。建立定量模型時(shí)無(wú)需獲得大量真實(shí)樣本，計(jì)算方便，適合于工藝穩(wěn)定、變化緩慢的分析對(duì)象。將拉曼光譜合成模型應(yīng)用于甲醇汽油的甲醇含量分析，并與PLS方法進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，在建模樣本數(shù)量有限時(shí)，拉曼光譜合成模型的整體預(yù)測(cè)性能與PLS模型接近，但在外推時(shí)具有更低的風(fēng)險(xiǎn)。
　　 (5)本文介紹了一種基于拉曼光譜的在線分析儀表，適用于甲醇汽油的調(diào)和過(guò)程。在線分析儀的主機(jī)安置于遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的操作室，利用長(zhǎng)光