拉曼光谱检测方法以及设备技术

本公开提出了一种拉曼光谱检测方法和设备。该拉曼光谱检测方法包括：用具有第一波长的第一检测光和具有第二波长的第二检测光照射待测样品，以获得与第一波长相对应的第一拉曼光谱数据和与第二波长相对应的第二拉曼光谱数据，其中，第二波长不同于第一波长；基于第一拉曼光谱数据和第二拉曼光谱数据来确定待测样品的差分拉曼光谱；基于差分拉曼光谱进行重构得到待测样品的重构的拉曼光谱；以及对重构的拉曼光谱进行拟合。构的拉曼光谱进行拟合。构的拉曼光谱进行拟合。

【技术实现步骤摘要】
拉曼光谱检测方法以及设备


[0001]本公开涉及光谱分析处理
，更具体地，涉及拉曼光谱检测方法以及设备。

技术介绍

[0002]拉曼光谱是一种分子振动光谱，它可以反映分子的指纹特征，可用于对物质的检测。拉曼光谱检测通过检测待测物对于激发光的拉曼散射效应所产生的拉曼光谱来检测和识别物质。拉曼光谱检测方法已经广泛应用于液体安检、珠宝检测、爆炸物检测、毒品检测、药品检测、农药残留检测等领域。
[0003]在拉曼光谱检测中，当用激光照射样品时，除了能激发出拉曼散射光外，还有可能同时激发出荧光。通常，当样品在激发激光的波长具有较强的荧光激发效率时，则能够受激产生荧光，形成荧光发射效应。荧光是拉曼背景光中最受关注的一种，对检测结果会产生很大的干扰。因此，在拉曼光谱检测中，对背景荧光采取一定的抑制措施是非常必要的。
[0004]因此，如何在拉曼光谱检测中抑制荧光以获得较准确待测物的拉曼光谱，进而实现对待测物的准确识别，对提高拉曼光谱检测方法在各个应用领域检测的准确性具有重要意义。
[0005]目前，移频激发拉曼差分光谱法(Shifted Excitation Raman Difference Spectroscopy，或简称为SERDS)是广泛采用的一种荧光抑制方法。然而，在SERDS方法中，在对差分光谱进行重构时，传统的多阶拟合方法存在对微弱峰引入杂峰的问题，降低了检测的准确性。

技术实现思路

[0006]为了解决或至少减轻现有技术中的一个或多个问题，提出了一种拉曼光谱检测方法和设备，能够提高拉曼光谱检测的准确性。
[0007]在本公开的一个方面，提出了一种拉曼光谱检测方法，可以包括：用具有第一波长的第一检测光和具有第二波长的第二检测光照射待测样品，以获得与所述第一波长相对应的第一拉曼光谱数据和与所述第二波长相对应的第二拉曼光谱数据，其中，所述第二波长不同于所述第一波长；基于所述第一拉曼光谱数据和所述第二拉曼光谱数据来确定所述待测样品的差分拉曼光谱；基于所述差分拉曼光谱进行重构得到所述待测样品的重构的拉曼光谱；以及对所述重构的拉曼光谱进行拟合。
[0008]根据本公开的实施例，基于所述第一拉曼光谱数据和所述第二拉曼光谱数据来确定所述待测样品的差分拉曼光谱的步骤可以包括：将所述待测样品的所述差分拉曼光谱确定为所述第一拉曼光谱数据和所述第二拉曼光谱数据的差值。
[0009]根据本公开的实施例，基于所述差分拉曼光谱进行重构得到所述待测样品的重构的拉曼光谱的步骤可以包括：基于以下方程式对所述差分拉曼光谱进行累加积分，以获得所述待测样品的重构的拉曼光谱
[0010]S
n＝
S
n-1
+y
n
，
[0011]其中，S
n
和S
n-1
分别为第n和第n-1个频率点的重构的拉曼光谱，y
n
为第n个频率点的差分拉曼光谱。
[0012]根据本公开的实施例，对重构的拉曼光谱进行拟合的步骤可以包括：基于以下方程式对重构的拉曼光谱进行Lorentzian函数拟合
[0013][0014]其中，
[0015][0016]即为，
[0017][0018]其中，S为重构的拉曼光谱，L(v)表示Lorentzian函数，v表示波数，w表示拉曼光谱峰的中心位置，γ
L
表示峰的半高宽，B表示曲线背景，m表示拉曼光谱峰的数量。
[0019]根据本公开的实施例，对重构的拉曼光谱进行拟合的步骤可以包括：采用非线性最小二乘法，基于以下方程式从k＝0至k＝(m-1)按照每次k自增1的方式依次对重构的拉曼光谱S进行寻优计算
[0020][0021]其中，r为残差信号，且令k＝0时r＝S。
[0022]根据本公开的实施例，对重构的拉曼光谱进行拟合的步骤还可以包括：分别在m次寻优计算中的第(k+1)次寻优计算中，在r
k+1
中找到最高点并记录所述最高点的位置和半高宽，其中，r
k+1
表示第(k+1)次寻优计算的残差信号，0≤k≤(m-1)，并且其中，所述最高点的位置为第(k+1)个拉曼光谱峰的中心位置w
k+1
，所述最高点的半高宽为第(k+1)个拉曼光谱峰的半高宽
[0023]根据本公开的实施例，在采用非线性最小二乘法对重构的拉曼光谱S进行寻优计算之前，对重构的拉曼光谱进行拟合的步骤还可以包括：对重构的拉曼光谱S进行平滑处理。
[0024]根据本公开的实施例，所述第一波长和所述第二波长的差值可以小于等于2nm。
[0025]根据本公开的实施例，所述第一波长可以为784.7nm，所述第二波长可以为785.4nm。
[0026]在本公开的另一方面，提出了一种拉曼光谱检测设备，可以包括：光源，用于向待测样品照射具有第一波长的第一检测光和具有第二波长的第二检测光，其中，所述第二波长不同于所述第一波长；检测器，用于检测响应于所述第一检测光而发射的第一拉曼光谱辐射和响应于所述第二检测光而发射的第二拉曼光谱辐射；计算单元，所述计算单元被配
置为：基于所述第一拉曼光谱辐射和所述第二拉曼光谱辐射来确定所述待测样品的差分拉曼光谱，基于所述差分拉曼光谱进行重构得到所述待测样品的重构的拉曼光谱，以及对所述重构的拉曼光谱进行拟合。
[0027]根据本公开的实施例，所述计算单元还可以被配置为：将所述待测样品的所述差分拉曼光谱确定为所述第一拉曼光谱数据和所述第二拉曼光谱数据的差值。
[0028]根据本公开的实施例，所述计算单元还可以被配置为：基于以下方程式对所述差分拉曼光谱进行累加积分，以获得所述待测样品的重构的拉曼光谱
[0029]S
n
＝S
n-1
+y
n
，
[0030]其中，S
n
和S
n-1
分别为第n和第n-1个频率点的重构的拉曼光谱，y
n
为第n个频率点的差分拉曼光谱。
[0031]根据本公开的实施例，所述计算单元还可以被配置为：基于以下方程式对重构的拉曼光谱进行Lorentzian函数拟合
[0032][0033]其中，
[0034][0035]即为，
[0036][0037]其中，S为重构的拉曼光谱，L(v)表示Lorentzian函数，v表示波数，w表示拉曼光谱峰的中心位置，γ
L
表示峰的半高宽，B表示曲线背景，m表示拉曼光谱峰的数量。
[0038]根据本公开的实施例，所述计算单元还可以被配置为：采用非线性最小二乘法，基于以下方程式从k＝0至k＝(m-1)按照每次k自增1的方式依次对重构的拉曼光谱S进行寻优计算
[0039][0040]其中，r为残差信号，且令k＝0时r＝S。
[0041]根据本公开的实施例，所述计算单元还可以被配置为：分别在m次寻优计算中的第(k本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种拉曼光谱检测方法，包括：用具有第一波长的第一检测光和具有第二波长的第二检测光照射待测样品，以获得与所述第一波长相对应的第一拉曼光谱数据和与所述第二波长相对应的第二拉曼光谱数据，其中，所述第二波长不同于所述第一波长；基于所述第一拉曼光谱数据和所述第二拉曼光谱数据来确定所述待测样品的差分拉曼光谱；基于所述差分拉曼光谱进行重构得到所述待测样品的重构的拉曼光谱；以及对所述重构的拉曼光谱进行拟合。2.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述第一拉曼光谱数据和所述第二拉曼光谱数据来确定所述待测样品的差分拉曼光谱的步骤包括：将所述待测样品的所述差分拉曼光谱确定为所述第一拉曼光谱数据和所述第二拉曼光谱数据的差值。3.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述差分拉曼光谱进行重构得到所述待测样品的重构的拉曼光谱的步骤包括：基于以下方程式对所述差分拉曼光谱进行累加积分，以获得所述待测样品的重构的拉曼光谱S
n＝
S
n-1
+y
n
，其中，S
n
和S
n-1
分别为第n和第n-1个频率点的重构的拉曼光谱，y
n
为第n个频率点的差分拉曼光谱。4.根据权利要求1所述的方法，其中，对重构的拉曼光谱进行拟合的步骤包括：基于以下方程式对重构的拉曼光谱进行Lorentzian函数拟合其中，即为，其中，S为重构的拉曼光谱，L(v)表示Lorentzian函数，v表示波数，w表示拉曼光谱峰的中心位置，γ
L
表示峰的半高宽，B表示曲线背景，m表示拉曼光谱峰的数量。5.根据权利要求4所述的方法，其中，对重构的拉曼光谱进行拟合的步骤包括：采用非线性最小二乘法，基于以下方程式从k＝0至k＝(m-1)按照每次k自增1的方式依次对重构的拉曼光谱S进行寻优计算
其中，r为残差信号，且令k＝0时r＝S。6.根据权利要求5所述的方法，其中，对重构的拉曼光谱进行拟合的步骤还包括：分别在m次寻优计算中的第(k+1)次寻优计算中，在r
k+1
中找到最高点并记录所述最高点的位置和半高宽，其中，r
k+1
表示第(k+1)次寻优计算的残差信号，0≤k≤(m-1)，并且其中，所述最高点的位置为第(k+1)个拉曼光谱峰的中心位置w
k+1
，所述最高点的半高宽为第(k+1)个拉曼光谱峰的半高宽7.根据权利要求5所述的方法，其中，在采用非线性最小二乘法对重构的拉曼光谱S进行寻优计算之前，对重构的拉曼光谱进行拟合的步骤还包括：对重构的拉曼光谱S进行平滑处理。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述第一波长和所述第二波长的差值小于等于2nm。9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：左佳倩，王红球，耿琳，田旷达，
申请(专利权)人：同方威视技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：