[發(fā)明專利]一種激光誘導(dǎo)多種光譜聯(lián)合指紋網(wǎng)絡(luò)在線檢測(cè)材料的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910056469.6
• 申請(qǐng)日: 2009-08-14
• 公開（公告）號(hào): CN101995395A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海鐳立激光科技有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/63
• 分類號(hào): G01N21/63;G01N21/64;G01N21/65;G01N21/01;G06F17/30
• 代理公司: 上海世貿(mào)專利代理有限責(zé)任公司 31128
• 代理人: 嚴(yán)新德

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及物理領(lǐng)域，尤其涉及光譜測(cè)量技術(shù)，特別是一種激光誘導(dǎo)多種光譜聯(lián)合指紋網(wǎng)絡(luò)在線檢測(cè)材料的方法。

背景技術(shù)：

光是一種電磁輻射波，具有一定的能量，不同波長(zhǎng)光的能量與分子或原子內(nèi)電子的某個(gè)量子化能級(jí)差相對(duì)應(yīng)，當(dāng)光作用于待測(cè)物質(zhì)時(shí)，會(huì)引起反射、吸收和散射等現(xiàn)象，從而產(chǎn)生入射光信號(hào)的變化，入射光信號(hào)的變化直接反映了化合物原子或分子電磁輻射的吸收量、反射量或散射量，光譜技術(shù)就是測(cè)量其變化，得到光吸收、反射或散射的光譜圖，從而進(jìn)行定性或者定量分析，識(shí)別化合物。

常用的光譜技術(shù)方法有紫外-可見吸收光譜法，也稱為紫外-可見分光光度法，多用于有機(jī)材料的分析。分析所用儀器的主要構(gòu)造包括光源、波長(zhǎng)控制裝置、吸收池和信號(hào)檢測(cè)器。光源有紫外線和可見光兩個(gè)系統(tǒng)，吸收池供放置檢材、樣本溶液之用。紫外線或可見光光束射入吸收池中的檢材或樣本溶液，有些波長(zhǎng)被吸收，有些波長(zhǎng)被通過，因而形成譜圖，通過檢測(cè)器記錄系統(tǒng)記錄下來或在熒光屏上顯示。然后對(duì)所形成的譜圖進(jìn)行分析，從而對(duì)檢材、樣本加以識(shí)別。

常用的光譜技術(shù)方法還有紅外光譜(IR)法，測(cè)定依據(jù)取決于檢材、樣品對(duì)紅外光的吸收波長(zhǎng)以及強(qiáng)度。習(xí)慣上，把紅外光譜按照波長(zhǎng)分為三個(gè)區(qū)域，即近紅外區(qū)(0.78u?m-2.5u?m)、中紅外區(qū)(2.5u?m-50u?m)、遠(yuǎn)紅外區(qū)(50u?m-1000u?m)，而其中特別有實(shí)際應(yīng)用意義的是中紅外區(qū)，各種物質(zhì)在這個(gè)區(qū)域的紅外線都有各自特有的紅外吸收光譜，往往把它和指紋相比，稱為“紅外指紋區(qū)”，所以利用紅外波段來進(jìn)行化合物、特別是有機(jī)化合物的識(shí)別，效果顯著。但需要強(qiáng)調(diào)的是，如果不對(duì)檢材、樣本進(jìn)行基體分離，就對(duì)其關(guān)鍵成分進(jìn)行分析，這種識(shí)別就可能不準(zhǔn)確，因其只能完成對(duì)化合物的主要功能團(tuán)的描述，另外也存在著一定的局限性。想得到一張高質(zhì)量的譜圖，除了需要好的儀器、合適的操作條件外，樣品的制備技術(shù)也很重要，要求在采樣過程中盡量避免對(duì)樣品的任何污染，才能保證樣品測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確有效。而且在分析微量氣體樣品和微量液體樣品方面也存在著困難，紅外吸收譜帶的位置、強(qiáng)度和形狀隨著測(cè)定時(shí)樣品的物理狀態(tài)以及制樣方法而變化。

常用的光譜技術(shù)方法還有激光誘導(dǎo)光譜分析法。激光具有下列特征：①光子通量大，峰值功率高；②空間相干性好，可將光束精確定位于小范圍內(nèi)；③時(shí)間相干性好，可得皮秒短脈沖，使檢測(cè)系統(tǒng)將激發(fā)信號(hào)和發(fā)射信號(hào)分開；④譜線窄且波長(zhǎng)可調(diào)。由于激光可聚焦成很小的光斑，使用不到1微升的試樣便可進(jìn)行分析，這極有利于生物化學(xué)的研究工作。激發(fā)誘導(dǎo)光譜檢測(cè)方法主要是利用強(qiáng)激光照射被測(cè)樣品，產(chǎn)生熒光、等離子體和發(fā)生拉曼散射等，通過光譜儀探測(cè)、檢測(cè)熒光、等離子體和拉曼散射的特性和強(qiáng)度，從而進(jìn)行物質(zhì)的定性分析或定量分析的方法。它是一種探測(cè)濃度極小的分子物質(zhì)的靈敏技術(shù)比常規(guī)的吸收光譜學(xué)的靈敏度提高了許多個(gè)數(shù)量級(jí)。而且對(duì)被測(cè)材料無損傷、測(cè)量環(huán)境要求低。

其中，激光誘導(dǎo)熒光譜的原理是：激光照射被測(cè)物質(zhì)上，被測(cè)物質(zhì)中的分子、原子吸收激發(fā)光的能量后，從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)。該高能級(jí)是不穩(wěn)定的，經(jīng)過一段時(shí)間后，分子、原子自發(fā)的從非穩(wěn)態(tài)的高能級(jí)躍遷到穩(wěn)態(tài)或亞穩(wěn)態(tài)的較低能級(jí)，同時(shí)發(fā)出一個(gè)光子。不同的原子、分子的能級(jí)是固定的，因此它們發(fā)出的光子能量是一定的，即波長(zhǎng)一定。我們只要測(cè)出該熒光的波長(zhǎng)，即可以識(shí)別所測(cè)物質(zhì)的元素和成份，而比較熒光強(qiáng)度，我們可以測(cè)出它的含量。熒光激發(fā)光譜可作為定性分析的一種手段，用以鑒定物質(zhì)。根據(jù)試樣的圖譜和波長(zhǎng)峰與已知樣品進(jìn)行比較，可以鑒別試樣和標(biāo)準(zhǔn)樣品是否同一物質(zhì)。

激光拉曼光譜法，主要用于識(shí)別物質(zhì)的種類，因?yàn)槊恳环N物質(zhì)(分子)都有自己的特征拉曼光譜，可以作為表征這一物質(zhì)之用。當(dāng)一束波長(zhǎng)為λ的光照射到物質(zhì)上之后，一部分光被反射，一部分光被透射，還有一部分光被散射，在散射光中，其中一部分光的波長(zhǎng)和入射光相同，一部分和入射光的波長(zhǎng)不同，與入射光不同的散射就稱為拉曼散射。由于拉曼散射與入射光的波長(zhǎng)無關(guān)，只與物質(zhì)本身的分子結(jié)構(gòu)和振動(dòng)有關(guān)，每個(gè)分子產(chǎn)生的拉曼光譜的譜帶數(shù)目、譜帶強(qiáng)度、位移大小等都直接與分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)，所以拉曼光譜屬于分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。使用拉曼光譜法進(jìn)行材料檢驗(yàn)，具有操作簡(jiǎn)便、快速、不破壞和污染檢材、無需準(zhǔn)備樣本或者進(jìn)行其他的特殊處理等優(yōu)點(diǎn)。