LIBS/Raman光谱对称零面积变换自动寻峰方法研究

自动寻峰是进行光谱原位探测、实时自动分析的必要环节,对拓展光谱分析技术到长期海洋监测、石油录井等应用领域具有重要意义。该研究以实验室中获得的LIBS/Raman光谱数据,对Gaussian,Lorenz,Voigt三种线型函数构建的对称零面积变换函数进行了比较研究。结果证明各个光谱峰都存在一个最优的对称零面积变换函数,但三种变换函数在各自的最优化参数下获得的峰位、峰宽一致;以实验室中LIBS和Raman光谱定量实验数据对该方法的测试还证明,对称零面积变换寻峰方法对信号的大范围动态变化适应性强,弱峰识别能力达到或优于人工识别水平,有望应用于将来的LIBS/Raman自动原位分析中去。

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。

改进对称零面积变换寻峰算法在拉曼光谱中的应用

拉曼光谱法是一种高效、无损的化学信息获取分析方法。拉曼光谱中的特征峰位包含了物质的化学信息。对称零面积变换寻峰法是一种常用的寻峰方法,但在寻峰前需要输入有关谱线的各项参数,如窗宽、洛伦兹函数半峰全宽、高斯函数半峰全宽等等。对于不同的拉曼光谱,需要输入的这些参数可能不同。如果输入参数与当前拉曼光谱不符合,寻得的峰位可能不准确。本文对对称零面积法进行改进,将拉曼光谱谱峰的半峰全宽归一化,减少了需要输入的各项参数,并结合Whittaker Smoother去噪算法和非对称加权惩罚最小二乘(arPLS)去基线算法,形成WALPSZ寻峰算法。该算法提高了对不同分辨率的拉曼光谱寻峰的准确性和普适性。将该算法应用于Raman Open Database和实际测量的光谱数据的寻峰中,并将获取的峰位与相关文献的数据进行对比,验证了其可靠性和对不同拉曼光谱数据的适用性。

基于γ能谱反演的弱峰检测方法探讨

为了改善低分辨率γ谱仪的分析性能,本文提出了一种通过基于能谱反演提升弱峰检测能力的新方法。利用SuperMC蒙特卡罗模拟计算,构建了NaI(Tl)谱仪响应矩阵;模拟了弱^(137)Cs源被^(60)Co康普顿散射连续坪干扰的能谱,实测了弱^(137)Cs能谱以及弱源^(137)Cs、^(152)Eu被^(60)Co康普顿散射连续坪干扰的能谱;采用L-R反演算法与对称零面积变换法相结合的方法检测弱峰。结果表明:经过反演后,^(137)Cs和^(152)Eu弱峰的显著度都明显改善,寻峰成功率也得到有效提升。这证明基于能谱反演的弱峰检测方法能有效提升低分辨率谱仪的弱峰检测能力。

一种X射线荧光光谱数据批处理新方法的研究

论述了一种高精度、快速的能量色散X射线荧光(EDXRF)光谱自动分析方法,包括平滑、背底扣除和寻峰等计算过程。该方法不仅可用于单幅谱图的分析,也可用于大批量数据的批处理分析。对实验室测得的微区X射线荧光光谱数据的测试结果表明,该方法同常用的高斯拟合方法相比,结果基本一致,但算法更加简单,能够有效地识别出弱峰。在当前主流配置计算机上利用该方法进行多文件连续分析时,单个文件的平均用时小于1 s,能够有效缩短数据分析时间、提高工作效率。