基于多峰协同和纯元素特征峰面积归一化的重叠峰快速解析算法

由于元素间特征峰的相互干扰,受实验仪器能量分辨率的影响,当多个元素的特征峰峰位相近且展宽较宽时就会形成重叠峰。以分离度低且分解需求精度高的重叠峰为研究对象,提出一种基于多峰协同和纯元素特征峰面积归一化的重叠峰快速解析算法,并结合实际的X射线荧光光谱进行了新方法的验证。选取镝铁合金的X射线荧光光谱图作为实例,在该实验条件下镝Lα特征峰和铁Kα特征峰形成的重叠峰分离度约为0.2735,同时还存在分离度较大但荧光产额较低的镝Lβ特征峰和铁Kβ特征峰。首先,配置浓度范围(7.8~8.2 mg·mL^(-1))的镝标液和浓度范围(1.8~2.2 mg·mL^(-1))的铁标液进行测量获取到纯元素谱图,分别进行面积归一化处理并取平均得到镝Lα峰和铁Kα峰的归一化特征峰。然后,使用镝、铁标液混兑出铁元素质量百分比范围在19.1%~21%,梯度为0.1%的20组样品液进行测量。由于重叠峰部分仅由镝Lα峰和铁Kα峰组成,因此设定重叠峰中镝Lα峰权重加上铁Kα峰权重等于1,使用镝Lα峰和铁Kα峰的归一化特征峰进行重叠峰的拟合。通过镝Lβ特征峰和铁Kβ特征峰确定铁元素大概权重区间,结合粒子群寻优算法进行权重值寻优完成重叠峰的分解。通过寻优解出的铁元素权重与实际样品液的铁元素质量百分比进行拟合,得到一条镝铁样品液中铁元素权重到实际铁元素质量百分比的回归线。最后进行实际样品实验,对比该方法检测的铁元素含量值与国标重铬酸钾容量法测定的铁元素含量参考值,得出两方法测定结果偏差绝对值小于0.2%,低于国标允许差。结果证明:基于多峰协同和纯元素特征峰面积归一化的重叠峰快速解析算法能够解析分离度低且分解需求精度高的重叠峰。

一种锐化误差小波EDXRF光谱解析方法研究

在轻元素自身和实测元素间的特征X射线相互影响之下,受仪器能量分辨率的制约,实测X射线荧光光谱会产生严重重叠。以色谱分离度Rs判定谱峰重叠程度,针对Rs低于0.3的重叠峰,提出一种解析EDXRF光谱的新方法,并对模拟X射线荧光光谱进行了新方法的验证。首先,详细介绍基于四阶导的峰锐化法和提出误差小波变换。通过仿真结果发现:当Rs=0.27时,两种方法皆不能单独实现重叠谱峰的解析与识别;然而,原始信号在四阶峰锐化法处理后保留了峰位特征的同时,还出现了Rs明显增大的有利现象。因此,只需要通过调节四阶峰锐化法的权重完成对低分离度重叠峰的初步锐化处理,再对锐化后的信号进行误差小波变换,结果实现了对模拟重叠峰的分解,证明了结合后的新方法(锐化误差小波变换)针对极低分离度的重叠谱峰具有强大的分解能力。对两组重叠谱峰采用叠加的高斯函数进行模拟,分别是Mn的K_(β)能量峰与Fe的K_(α)能量峰的重叠光谱(Rs=0.19)以及Al的K_(α)能量峰与其K_(β)能量峰的重叠光谱(Rs=0.11)。用新方法对谱线进行处理,实现了重叠峰分解,结果表明针对极低分离度的重叠谱峰该方法具有可行性。通过锐化误差小波对实测的EDXRF光谱进行解析,通过对三组数据解析特定三种低分离度重叠峰进行对比实验,均成功解析与识别了低分离度的重叠谱峰。结果表明:针对极低分离度的重叠谱峰,锐化误差小波变换可以有效分解,具有突破性,实用性和创新性。

一种基于GA-NSVM的自适应洛伦兹分峰拟合识别红外光谱吸收重叠峰的方法

提出一种基于遗传算法-非线性支持向量机的自适应洛伦兹分峰拟合识别红外光谱吸收重叠峰的方法。利用单质特征吸收线型的根本性差异,将混合物光谱分解为满足特征吸收线型的多个洛伦兹单峰,采用非线性支持向量机对多个拟合单峰进行多分类筛选确定特定目标组分的谱峰。采集了400个混合烷烃气体样本的红外光谱数据,论证了该方法在高相似分子结构的光谱识别分类的可行性。实验结果表明该方法能有效分离烷烃中甲烷、乙烷、丙烷的红外吸收单峰,具有良好的准确性和鲁棒性,模型参数的解释能力更强。该方法能够加速光谱检测技术在生物制药、食品化工、油气勘探等领域的应用,尤其是在含同系有机物混合物的分析及应用场合。

衬底对粉末试样能谱分析结果的影响

选择不同的衬底对粉末试样进行能谱分析,研究了衬底对粉末试样能谱分析结果的影响。结果表明:当衬底中的元素与试样中的元素存在特征X射线谱峰重叠现象时,面扫描谱图中元素的亮点分布异常,导致无法获得理想的能谱分析结果。列举了几种常用衬底及与其谱峰重叠的元素,有利于快速地选择合适的衬底,以获得理想的能谱分析结果。

紫外-可见吸收光谱结合高斯多峰拟合技术测定甲基红酸离解常数(英文)

在一定pH值范围内,甲基红(MR)水溶液紫外-可见吸收光谱特征是酸式甲基红(HMR)最大吸收峰((530±15)nm)与碱式甲基红(MR-)最大吸收峰((435±20)nm)叠合在一起.本文用高斯多峰拟合技术实现了HMR和MR-叠合峰的分峰拟合计算.拟合计算输出两个吸收峰的积分面积即峰强度A1和A2,A1和A2之比与MR-和HMR浓度之比.进而计算甲基红水溶液酸离解平衡常数pKa.用本方法测量298.15K时的pKa值为4.76.拟合优度高,拟合度R2、拟合优度χ2分别达到0.998和10-5以下.深入探讨了表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)聚集行为对甲基红pKa的影响.与传统分光光度测量方法相比,紫外-可见吸收光谱结合高斯多峰拟合技术结果更可靠,测量步骤和数据处理过程更简单,更具有普适性.

一种基于光谱分析的二元不完全重叠高效液相色谱峰的分离解析方法

基于二极管阵列检测器获得的色谱-光谱数据,建立了一种二元不完全重叠液相色谱峰的解析方法:色谱数据经过去噪、归一化处理后,计算各时间点的光谱差异并进行系统聚类分析,提取特征光谱后,利用非负最小二乘法对色谱-光谱矩阵进行解析,得到基于特征光谱的流出曲线,进而得到分离后的色谱峰。将解析结果和纯标样的色谱峰进行比较,解析后的光谱图和纯标样的光谱图无显著差异,保留时间相差小于0.01 min。实验结果表明,该方法在二元不完全重叠液相色谱峰的解析方面能取得良好的效果。

基于多适应度量子遗传算法的X射线荧光重叠峰分解

智能算法在对谱峰重叠严重的复杂地质样品进行分析时,往往存在计算量过大、弱峰误差较大、收敛于局部极小值或不收敛等问题。量子遗传算法因其具有良好的收敛性,可用于X射线荧光光谱重叠峰的分解。针对X射线荧光分析过程中经常遇到的谱峰重叠问题,提出了一种基于元素关联高斯混合模型(GMM-ER)和多适应度量子遗传算法的重叠峰分解方法。首先介绍了基于元素K系和L系特征X射线的重叠峰GMM-EB模型。然后基于X射线荧光光谱的物理特性,对传统量子遗传算法进行了改进,引入了多适应度函数。由锰、铁、钴和镍的特征X射线产生一段谱峰严重重叠的模拟光谱,然后基于GMM-EB模型,分别用传统量子遗传算法和改进的多适应度量子遗传算法对模拟光谱进行了10次解析。实验结果显示,改进后的量子遗传算法的重叠峰分解精度平均提高了32.1%,最佳分解精度提高了73.9%。应用改进量子遗传算法进行分解时,含量比例低的元素分解精度得到较大改善,最佳情况下元素分解的相对误差范围缩小了64.5%。并且,改进算法收敛速度快于传统算法。该方法适合严重重叠谱峰的分解,且对弱峰有较高的分解精度。

基于自适应免疫算法重叠拉曼谱峰的解析

拉曼光谱测量速度快,可以实现原位实时测量,现已成为过程控制中物料检测的一种重要手段。但由于环境的复杂性以及拉曼光谱信号特点,目前在线检测时难免会出现一些重叠谱峰。基于免疫算法特点,将该方法用于芳烃重叠拉曼谱峰信号的解析中,提取混合物质中单个组分拉曼谱峰信息进行分析,结果表明该方法解析快速、定量准确,相对误差低于1%,是解析重叠拉曼光谱信号的有效方法。针对现场样品检测中出现的重叠谱峰伴随荧光背景信号,提出了结合独立成分分析的自适应免疫算法,有效地解析出荧光背景信号,为复杂样品的拉曼光谱检测分析提供了新的手段。

基于粒子群算法的重叠拉曼谱峰解析

在拉曼光谱技术的应用推广中,检测样品拉曼谱峰的重叠是不可避免的。为了快速解析并定量分析重叠拉曼谱峰信号,该文将粒子群算法分别应用于三组分拉曼谱解析三组分(甲苯,邻二甲苯和间二甲苯)、解析四组分(甲苯,邻二甲苯,间二甲苯和和乙基苯)和解析两组分(邻二甲苯和间二甲苯)芳香烃混合物。实验结果表明:此方法具有较好的分析精度,对于实验中的多组分芳香烃的定量分析,其误差均小于1%,准确率最高可达99.5%,并且占用机时较少,符合在线测量要求。分析结果表明,粒子群算法不但适用于将多种重叠拉曼谱峰进行相互分离,而且可以快速完成各个成分的定量分析,是在线拉曼分析中解析重叠拉曼光谱信号的有效方法之一。

用MassLynx 4.1软件提取液相色谱质谱联用部分重叠色谱峰的质谱图

目的两个化合物A和X采用液相色谱质谱联用法实现部分分离,并形成部分重叠峰。尝试在不改变分离条件的情况下获得化合物X的"较纯的"质谱图。方法运用MassLynx 4.1软件的"谱图合并(Combine Spectra process)"功能,扣除化合物A的信号。结果与预期相符,所获得的质谱图明晰,提示X可能是A的脱氢类似物,后经验证,与A脱氢类似物纯品的质谱图一致。结论 Masslynx 4.1软件的"谱图合并"功能可以帮助分析者更容易地获得清晰的质谱信息,并有可能节省传统方法中优化色谱条件所花费的时间,是液相色谱质谱联用分析的有力工具。

用离散变换主组分回归法处理重叠紫外吸收光谱

将离散小波变换、小波包变换、傅里叶变换和离散余弦变换与主组分回归方法结合构成4种离散变换主组分回归方法，编制了离散变换主组分回归方法的计算程序。将离散变换主组分回归方法用于处理水杨酸甲酯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸氢钾混合物的重叠紫外吸收光谱数据。实验结果表明，离散变换主组分回归方法优于主组分回归方法，试样质量浓度的预测值与实际值的相对标准误差由3．94％降至2．93％，回收率由90．5％～114．8％改善为91．0％～105．5％。

识别X射线能谱重叠峰的一种方法

本文提出了一种利用EDAX PV9900能谱仪半定量分析(SUPQ)中的峰背拟合(INTE)功能来正确识别X射线能谱重叠峰的可行方法,并以Ag-SnO_2-In_2O_3合金材料为试样给出了几则应用实例和相应的实验结果。初步研究表明,该方法结合定性分析(EDAX)中的谱线识别(ID)功能可正确识别两峰能量差△E仅为20-50eV,甚至△E～10eV,谱峰强度约为两倍背底标准差的重叠峰。

XRF分析仪在青海某铜矿的应用研究

目的基于高精度X荧光分析仪的应用研究。方法介绍了新一代IED-2000D型高精度XRF快速分析仪在青海某地铜矿的应用,并采用特散比法、分支比法对基体效应、谱线重叠效应进行效正。结果 X荧光技术是一种快速、经济、有效的方法。结论适合边远高寒地区铜矿石的测定。

X射线荧光光谱中低分离度重叠峰分解的方法研究

由于轻元素自身特征X射线以及测量元素间特征X射线的相互干扰,受仪器能量分辨率的影响,实测X射线荧光光谱会产生严重重叠。以色谱分离度Rs作为计算谱峰重叠程度的指标,Rs低于0.5的重叠峰作为研究对象,提出一种峰锐化法结合双树复小波变换分解低分离度重叠峰的新方法,并对模拟X射线荧光光谱和实测X射线荧光光谱进行了新方法的验证。首先,在详细介绍峰锐化法和双树复小波变换分解重叠峰原理的基础上,通过仿真结果发现:当Rs=0.38时,两种方法皆不能单独实现重叠峰的分解;然而,峰锐化法处理后的信号不仅保留了原始信号的峰位特征,还出现了分离度明显变大的现象。因此,可以通过调节峰锐化法的权值实现对低分离度重叠峰的初步锐化,再对锐化后的信号做双树复小波变换,结果实现了对模拟重叠峰的分解,验证了新方法分解低分离度重叠峰的优越性。其中,双树复小波变换的分解层数为2~6层,第一层选择near_sym_b滤波器,第一层以上选择qshift_d滤波器,且当细节系数放大倍数为1~10时,重叠峰的分解结果更准确。然后,模拟了K元素K_α能量峰与其K_β能量峰的重叠光谱(Rs=0.44)以及Fe元素K_β能量峰与Co元素K_α能量峰的重叠光谱(Rs=0.34),用新方法对谱线进行处理,结果实现了重叠峰分解,且分解后峰位和峰面积的相对误差分别在1%和6%以内,验证了该方法分解光谱中低分离度重叠峰的可行性。最后,用新方法对实测的Ca元素X射线荧光光谱进行处理,最终也实现了重叠峰分解,且分解后的峰位相对误差分别为0.8%和0.7%。结果证明:峰锐化法结合双树复小波变换能够有效分解低分离度重叠峰,且在解决X射线荧光光谱中谱峰严重重叠的问题上具有实用性。

X射线能谱仪谱峰重叠问题的探讨

针对X射线能谱仪在对样品进行定性分析时经常出现的元素谱峰重叠问题,进行机理分析和归纳总结,提出在物证检验中如何避免谱峰重叠带来定性分析偏差的方法.

激光拉曼光谱法测定生物燃气的气体组分

文章提出了一种基于激光拉曼光谱仪的生物燃气气体组分含量的快速分析方法,实现了生物燃气中C_1~C_3、H_2、O_2、N_2、CO、CO_2共11种气体成分的同时测定。通过实验测定、计算CH_4主峰处其他气体相对于CH_4的折算系数,解决了拉曼光谱中存在的重叠峰使CH4测量不准确的问题。同时通过实验和分析确定了合理的积分时间和气体压力。实验表明,所有组分都能被测量出来,并且测量的绝对误差小于1%,基本满足生物燃气组分含量的现场分析的精度和稳定性要求。

Gaussian fitting in gamma-ray spectral decomposition

In order to extract the information of 662-keV 137Cs spectra from the overlapping peaks with 583-keV 208Tl,609-keV 214Bi,the overlapping peaks are measured by in-situ γ-ray spectrometer using a NaI(Tl) detector.The spectral model is optimized by the Gaussian fitting algorithm,and the optimized fitting indexes for fitting/original value are from 0.96 to 0.99.Gaussian fitting verified by experiment is feasible for γ-ray spectrum analysis.The full energy peak of 137Cs is extracted correctly from the overlapping peaks,it is important for in-situ γ-ray spectrometer to estimate contamination of 137Cs in radiated environment and nuclear accident.

Origin多峰拟合法测定5-羟甲基糠醛和糠醛含量

提出一种基于Origin的Gaussian多峰拟合法对紫外分光光度计测定5-羟甲基糠醛(5-HMF)和糠醛(FFA)混合物吸收叠合峰进行分峰拟合,定量计算它们含量方法。5-HMF和FFA最大吸收峰分别为282 nm和275 nm,在波长240~320 nm有叠合峰,利用Origin的高斯多峰拟合方法可以有效地将两者的峰分开。实验结果表明:在5-HMF和FFA质量浓度范围分别为0.896~11.175μg·mL^-1和0.806~10.075μg·mL^-1内,用高斯多峰拟合方法得出的质量浓度与吸光度之间有良好的线性关系,其相关系数分别为0.999 3和0.999 5。该方法测定前无须加入显色剂,并且快速,操作简单,5-HMF和FFA的回收率均在95%~105%之间,以及相对标准偏差分别为0.16%和0.06%,可以用于5-HMF和FFA混合物定量检测。

一种低原子序数元素EDXRF的多次导-样条小波解析方法研究

能量色散X射线荧光(EDXRF)光谱分析待测元素的信息主要反映在能谱的特征峰峰位以及特征峰净峰面积中。对于特征峰的准确检测是EDXRF光谱分析的关键。特征X射线之间的能量在低原子序数元素中相差很小,在实际测量过程中由其他一些因素干扰会导致EDXRF光谱中特征峰产生严重重叠,以EDXRF光谱中低序列元素的重叠峰作为研究对象,提出一种四次导数结合三样条小波变换处理低序列元素重叠峰的新方法。通过数学模型模拟重叠峰检测了该方法的可行性,并仿真了实测X荧光光谱数据进行检测得到良好的效果,通过使用了CIT-3000SY X荧光元素录井仪实测T铅黄铜数据和混合轻元素数据荧光光谱作为验证。首先,介绍导数法以及三样条小波法分解重叠的原理。导数法阶数越高信号越畸形但可以有效提高重峰分离度,而三样条小波变换对低分离度重峰处理较为无力但能有效的保持峰型。通过Tsallis峰信号模拟重叠峰,模拟出3个峰信号,第1个峰和第2个峰的分离度R=0.33,第2个峰和第3个峰的分离度R=0.67,导数处理后信号任仍具有一部分重叠,但是导数处理后不仅保留了信号的峰位值,且出现了分离度变大的现象,而三样条小波对低分离度重叠峰的分解较为无力,但是对于分离度较大的重叠峰具有较好的效果,信号通过四次导增加分离度再进行三样条小波变换,通过调节样条小波分解层次的次数,然后对分解出的高频信号采取适当的系数进行放大,最后进行信号重构。实验实现了对模拟信号的分解。验证了此方法针对重叠峰分解具有可行性。实验采用分解4层的三样条小波变换以及放大6倍的高频信号。然后,处理仿真K元素的重叠光谱,实现了重叠峰的分解,通过仿真实验表明新方法能准确的识别峰位,结果表明只有1%之内的误差,证明了新方法对X荧光光谱重叠峰分解的适用性。最后用此方法对CIT-3000SY X荧光元素录井仪实测T铅黄铜元素数据以及混合轻元素数据X荧光光谱进行处理,实现了对重叠峰的分解,且分解后的峰位误差控制在1%之内,具有较高的准确率。实验结果证明:四次导数结合三样条小波变换能有效分离重叠峰,并且在处理X荧光光谱的重叠峰分解上具有实用性。

铜矿石中低含量锌的X荧光精确分析研究

由于谱线重叠、基体效应影响,实验数据容易受各种实验条件的影响,所以采集的数据偏差较大,导致后续的定量分析精度不高。介绍应用EDXRF(便携式X荧光)分析仪测量铜矿石样品中Zn含量时的谱线重叠、基体效应的影响,比较了半峰法和全峰法的优点。研究表明:Zn含量高于0.1%时,全峰法的准确度要比半峰法高,全峰法测定Zn含量的平均误差为0.001%;而Zn含量低于0.1%时,半峰法的平均误差为0.000 7%,半峰法的准确度更好。此方法适合测定边远高寒地区铜矿石中的低含量锌。