基于光电导天线探测的THz-ATR 系统设计和性能研究

本文设计并搭建了一种基于光电导天线探测的太赫兹衰减全反射(THz-ATR)系统为痕量低浓度生化大分子水溶液传感检测做准备。不同于THz-TDS测试时太赫兹波与被测样品直接接触,THz-ATR系统利用在发生全反射的界面产生的倏逝波进行检测来避免检测时水溶液对太赫兹波的强吸收作用。系统太赫兹光由飞秒光激发砷化铟产生,探测使用半球硅透镜的光电导天线来延后时域光谱中的回波,从而获得高频谱分辨率。对搭建好的THz-ATR系统进行了性能测试,其频率范围为0.2-2THz,动态范围优于50 dB,信噪比为600:1,频谱分辨率可以达到3 GHz。最后探究了不同湿度环境下的光谱特性,为后续实验提供支持。

ATR-FTIR结合DSC法快速鉴别食品接触用塑料包装制品

研究了一种衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)结合差示扫描量热法(DSC)快速鉴别食品接触用塑料包装制品单一材质的方法。红外光谱图能准确反应塑料制品的内部结构,结合DSC曲线得出其具体成分。该方法快速、准确且几乎不破坏样品。

应用衰减全反射红外光谱无损鉴别中国传统手工纸的方法研究

纤维种类鉴别是古代纸张保护的重要基础工作。探究中国传统手工纸的无损纤维鉴别的方法对中国古籍、档案及纸质文物的研究和保护具有重要意义。该研究应用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATRFTIR)对已知纤维成分的17类64种中国传统手工纸标准样品进行了无损分析,参考纤维素和木质素的红外峰位及部分纸样的X射线衍射(XRD)分析结果确认纸样中的所有红外谱峰归属;并采用分波段比较分析的方法对相似度极高的谱图进行比对分析,分别总结各类纸张在4000~1800、1800~1500、1500~1200和1200~600cm^(-1)四个波段的谱图特征;同时对4cm^(-1)精度的谱图进行二阶导数处理,分别总结各类纸张在1500~1200和1200~900cm^(-1)两个波段的二阶导数谱图特征;最后通过红外结晶指数及其他峰高和峰面积比值计算结果实现对纸类更细致的区分。应用上述方法对16个盲测样品进行了有效性测试,红外分析结果与显微纤维鉴别结果一致,初步证明了该方法在中国传统手工纸无损纤维鉴别上的可行性和有效性。实验结果表明,应用ATR-FTIR无损分析法可对麻、桑构皮、檀皮、瑞香皮和竹几大类原料的传统手工纸纤维类型作出快速而准确的鉴别,对于混料的宣纸也同样适用;但对于显微分析也难以鉴别的亲缘关系较近的植物原料如桑、构皮之间的精细鉴别仍有一定局限性。

FTIR-ATR法对人体胆结石中胆固醇和胆红素的定量分析研究

目的:建立傅立叶变换衰减全反射红外光谱法(FTIR-ATR)同时测定胆结石中的胆固醇和胆红素的含量。方法:无需溶解和提取,分别选择胆结石中互不干扰的胆固醇特征吸收峰1049 cm-1和胆红素特征吸收峰1245 cm-1作为各自的定量吸收峰,利用基线吸收度法,直接地同时测定胆结石中的胆固醇和胆红素的含量。结果:胆固醇和胆红素的浓度与其峰高的线性范围分别为32.1-45.2μg·mg-1和13.2-44.2μg·mg-1,相关系数分别为0.9995和0.9987,说明符合Beer-Lambert’s定律。胆固醇和胆红素的回收率分别为100.4%和99.2%,RSD分别为2.1%和2.0%(n=3)。并与HPLC方法所测结果做了比较,发现2个方法所测含量结果基本相符。结论:本方法操作简便,无污染,结果准确可靠,可用于胆结石中胆固醇和胆红素含量的同时测定。

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、准确地对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。

ATR-FTIR光谱技术在聚合物膜研究中的应用

红外光谱是聚合物研究中常用的一种表征手段,而衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)更是由于在研究聚合物薄膜方面具有显著的优势而被广泛使用。逐层组装(layer-by-layer assembly)技术是一种常用的组装聚合物超薄膜的方法,ATR-FTIR光谱技术的引入可以在获取膜组装过程中相应信息的同时有效地避免表征过程中对样品的损害。另一方面,ATR-FTIR方法与二维相关光谱技术(two-dimensional correlationspectroscopy,2D correlation spectroscopy)相结合也是研究小分子(主要是水分子)在聚合物薄膜中的渗透行为的有效手段。本文对ATR-FTIR的基本原理和显著特点作了介绍,并以实例阐述该方法在逐层组装技术和水分子在薄膜内渗透行为研究两方面的应用。

人乳腺离体肿瘤组织的ATR-FTIR谱鉴别方法的探索

衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)用于人乳腺离体肿瘤组织的研究是一种新的应用. 通过对38例人乳腺良、恶性肿瘤的衰减全反射红外光谱的对比研究发现,它们之间存在明显而规律的光谱差 异,反映了乳腺良、恶性病变组织中,蛋白质、核酸和脂类等生物大分子的构型与构象以及相对含量上的差别.研 究表明,ATR-FTIR可以从分子水平上揭示良、恶性肿瘤的分子结构信息,极有潜力成为一种临床原位诊断肿 瘤的新方法.

ATR-FTIR研究超支化聚酯对PEG型聚氨酯弹性体的力学性能及形态的影响

为改善聚乙二醇(PEG)型聚氨酯弹性体的力学性能,将改性超支化聚酯(HBP)引入形成共混体系,利用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)研究了聚氨酯胶片的化学结构。结果表明,超支化聚酯对PEG型聚氨酯弹性体具有较好的增强增韧作用,当加入0.4%的第三代超支化聚酯时,聚氨酯弹性体的拉伸强度比空白胶片提高了2.53倍,达到了4.70 MPa;当加入1.6%的第一代超支化聚酯时,聚氨酯弹性体胶片的断裂伸长率比空白胶片提高了1.43倍,达到了438%。超支化聚酯的加入显著提高了聚氨酯的总氢键化程度和聚氨酯软硬段的微相分离程度,使得聚氨酯弹性体胶片的力学性能得以提高。

ATR-FTIR技术在进口血竭掺伪鉴别中的应用

目的:利用傅里叶变换衰减全反射红外光谱技术(ATR-FTIR)对进口血竭中的掺伪物质进行快速鉴别。方法:根据进口血竭与松香、达玛树脂、国产血竭对照药材的红外光谱对比图来对进口血竭中的掺伪物质进行快速鉴别。结果:27批进口加工血竭中有13批掺入了松香,3批掺入了达玛树脂,4批为国产血竭冒充,严重影响了进口血竭的质量。结论:傅里叶变换衰减全反射红外光谱技术操作快速简便,适合中药的快速鉴别。

聚对苯二甲酸乙二醇酯C=O伸缩振动模式ATR二维相关红外光谱研究

采用变温傅里叶变换衰减全反射红外光谱技术(ATR-FTIR)结合二维相关红外光谱技术,分别研究了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的羰基红外伸缩振动模式(νC=O)。研究发现:玻璃转化温度(Tg)以下时,PET的νC=O的红外吸收频率包括1700cm^(-1)、1709cm^(-1)和1718cm^(-1),而随着测定温度的升高(313~343K),其红外吸收强度变化快慢顺序为:1709cm^(-1)>1700cm^(-1)>1718cm^(-1);而当在Tg以上时,PET的νC=O的红外吸收频率包括1709cm^(-1)和1718cm^(-1),而随着测定温度的升高(353~393K),PET的νC=O红外吸收强度变化快慢顺序为:1718cm^(-1)>1709cm^(-1)。本项研究拓展了ATR二维相关红外光谱技术在PET高分子材料热变性研究的范围。

糙米中黄曲霉毒素B_1的ATR-FTIR快速测定

拟建立基于衰减全反射-傅里叶变换红外光谱（attenuated total reflectance-Fourier transform infrared spectroscopy,ATR-FTIR）的糙米中微量黄曲霉毒素B1（aflatoxin B1,AFB1）的快速检测方法。首先将16份糙米样品经辐射灭菌后接种产毒菌株并在适宜条件下（28℃、相对湿度85%）贮藏30 d,测定其AFB1含量。其次将受AFB1污染样品磨粉后与空白糙米样品按质量比例进行精确混合,获得AFB1含量在0-890.20μg/kg内的糙米样品共计128份。ATR-FTIR建模分析结果显示,依据AFB1含量高低将样品划分为4类,临近算法判别分析模型的预测整体正确率达到83.3%。运用偏最小二乘回归分析建立的定量模型精度最优,预测相关系数、均方根误差和相对分析误差值分别为0.970、70.8μg/kg和4.0。结果表明,ATR-FTIR技术用于糙米黄曲霉毒素污染程度的快速分析与筛选具有一定可行性,但需进一步研究来提升对低AFB1含量样品的预测精度。

ATR-FTIR光谱技术在高聚物研究中的应用

本文对衰减全反射红外光谱(FTIR-ATR)的基本原理和特点作了简单介绍,并以橡胶和淀粉为实际例子,阐述了该方法在高聚物研究中的应用。

EDDS处理对硒胁迫下彩叶草根系FTIR-ATR、SEM-EDXS特征及生理特性的影响

为了解乙二胺二琥珀酸(EDDS)诱导植物耐受硒(Se)胁迫的生理机制,以彩叶草(Coleus blumei)为材料,采用营养液培养的方法、借助傅里叶变换-衰减全反射红外光谱(FTIR-ATR)和扫描电子显微镜-X-射线能量色散谱(SEM-EDXS)分析方法及生理指标的变化,研究1.0 mg/L Se胁迫条件下添加0、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0 mmol/L EDDS对彩叶草根系化学成分变化的影响。利用FTIR-ATR图谱分析发现,随着EDDS处理浓度的提高,彩叶草根系透射峰所对应峰形基本不变,而参与Se吸附的基团如羟基、酰胺基和指纹区等的透射峰发生了不同程度的位移。FTIR-ATR的特征峰与彩叶草根系响应Se胁迫的各生理指标变化趋势基本一致,且FTIR-ATR比传统的生理指标测定更敏感、便捷。SEM-EDXS扫描还发现随着EDDS处理浓度的升高,根系中K、Mg、Fe、Si等元素的含量升高,而营养元素Ca含量降低。该研究结果可为深入了解EDDS处理下彩叶草对Se胁迫的响应机理提供科学依据。

ATR-UV/Vis光谱传感技术原理及其应用于制浆过程分析

本文描述了衰减全反射法 (ATR)的光学原理 ,衰减全反射 -紫外 /可见光谱方法 (ATR -UV)的特征及其用于化学工业进行过程监测的应用技术。ATR -UV传感器能够同时检测过程中体系的多种主要组成的含量 ,其方法简单 ,迅速 ,准确 ,无需对试样进行预处理或稀释。本文列举了ATR -UV传感器在制浆造纸工业溶液监测中的一些应用实例。该技术对于在线或内置传感器监测其它的化学化工过程方面也将具有很大的应用前景。

ATR-FTIR结合GC-MS鉴别印油种类

建立了一种傅里叶变换衰减全反射红外光谱法(ATR-FTIR)结合气相色谱-质谱联用法(GC-MS)鉴别印章印文的方法。结果表明,在波数4000~1700 cm-1范围内,根据其红外光谱图特征峰的个数及峰位置可将15种样品分为5类;结合气相色谱-质谱联用法,可以有效区分同一品牌不同型号及不同品牌不同型号的样品。该方法具有样品制备简单、分析速度快、价格低廉、自动化程度高的优点,为物证鉴定中印章印文的鉴别提供可靠的检验方法,对物证鉴定中的文件检验分析具有较强的实践应用价值。

用ATR法测量晶体的压电系数和电光系数

提出了一种测量晶体压电系数和电光系数的新方法。晶体厚度和折射率的变化导致衰减全反射(ATR)谱的同步角发生移动,进而引起反射率的变化。选择两个不同阶导模的工作角,施加电压分别测出反射光强的变化,可得到压电系数和电光系数。反射率相对于厚度和折射率的灵敏度分别可达到108m-1和103。该方法可同时测量压电系数和电光系数,测量灵敏度高,样品结构简单,实验装置简便,所需的测量电压低。

ATR-UV光谱法分析亚硫酸盐废液中的生物抑制剂

酸性亚硫酸盐处理木质纤维素产生的废液含有木素磺酸盐、糠醛和羟甲基糠醛(HMF)等生物抑制剂,快速、同步测定这些物质对于生物质精炼具有重要意义。本文建立了衰减全反射(ATR)-UV光谱法用以快速、同步测定亚硫酸盐废液中三种生物抑制剂的浓度。使用单波长和双波长校正可以测定木素磺酸盐的浓度,这两种方法得到的数据非常接近。由于受到HSO3-和SO32-离子的干扰,总糠醛物质的浓度需用双波长校正才能获得;而糠醛和HMF各自的浓度则需要三波长校正方能获得。ATR-UV光谱法用于桉木亚硫酸盐预处理废液分析的结果表明,50%的木素磺酸盐和30%的糠醛类物质在预处理升温阶段即已生成。因此,本方法在生物质预处理的过程控制中有潜在的应用价值。

ATR-FTIR技术在小麦籽粒识别上的探索

为探索衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术(ATR-FTIR)在小麦籽粒品种(系)识别和籽粒性状突变体鉴别上的应用,本研究采集了91个小麦品种(系)和576个小麦M5突变体及235个对照株系籽粒的ATR-FTIR光谱,其中71个小麦品种(系)用于建立小麦籽粒ATR-FTIR识别模型,20个小麦品种(系)用于外部验证;对建模光谱数据进行7种预处理,在3 600~1 000 cm-1波段内建立小麦籽粒品种(系)识别模型,外部验证检验该模型的准确性;并应用该模型从M5突变株系中鉴定籽粒性状突变体。结果表明,使用多元散射矫正+Norris平滑(MSC+ND)预处理方法建立的小麦籽粒ATR-FTIR识别模型能完全鉴别71个小麦品种(系)的籽粒,且外部验证也证实了该模型的准确性;应用建立的小麦籽粒ATR-FTIR识别模型,从突变株系中鉴定了4个籽粒性状潜在突变体,突变率为0.69%。本研究建立了小麦籽粒ATR-FTIR识别模型,实现了对不同小麦品种(系)籽粒的区分,并将该模型应用于突变体鉴别,拓宽了ATR-FTIR光谱技术在小麦上的应用领域,同时为筛选小麦籽粒性状突变体提供了新的途径。

金属包覆多层ATR生物传感器的理论研究

利用衰减全反射 (ATR)方法进行角度探测 ,通过改进传统传感器只用单层金属膜激发表面等离子波 (SPR)进行探测的结构设计 ,利用金属包覆波导代替原来的单层的金属膜结构 ,并从理论上分析了和计算了金属包覆多层ATR生物传感器的检测机理 ,从而为研制高灵敏度、高解析力的ATR生物传感器提供了理论依据。

基于ATR-FTIR光谱技术的原油含水率测量方法

针对原油含水率的测量问题,提出一种基于衰减全反射-傅里叶变换红外(ATR-FTIR)光谱技术的检测系统。分别建立以光谱数据作为输入的主成分回归(PCR)模型和以光谱数据与含水率作为输入的偏最小二乘(PLS)模型,探究最优预处理方案下的模型性能。结果表明:偏最小二乘结合标准正态变换(SNV)、SG卷积平滑(7点)与二阶导数组合预处理方法的分析模型具有最高的准确率和预测精度。该方法的提出为原油组分快速检测及行业原油质量监督提供了良好的理论基础和技术支撑。