[發明專利]基于除譜的拉曼光譜熒光背景扣除方法

有效

• 申請號: 201711003150.8
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107831157B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 林珂;王志強;鞠思文;張睿挺
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 廣東朗乾律師事務所 44291
• 代理人: 楊煥軍

基于除譜的拉曼光譜熒光背景扣除方法，步驟為：采集樣品的原始拉曼光譜及拉曼位移；獲取位移拉曼光譜、匹配拉曼光譜以及匹配拉曼位移；基于前述步驟得到的匹配拉曼光譜和位移拉曼光譜，計算位移拉曼除譜；觀察位移拉曼除譜中正負峰的位置，確定拉曼譜峰區域，并將匹配拉曼光譜中的非拉曼譜峰區域劃分為若干光譜區域；在匹配拉曼光譜中除去拉曼譜峰區域，然后根據光譜區域的劃分結果對已除去拉曼譜峰區域后的匹配拉曼光譜進行分段擬合，得到估計熒光背景；根據匹配拉曼光譜及估計熒光背景，計算扣除熒光背景后的拉曼光譜。本發明利用位移除譜來實現拉曼光譜熒光背景的扣除，具有應用范圍廣的特點，且算法簡單、價格低廉、人為誤差較小。

技術領域

本發明屬于數據處理技術領域，特別涉及一種拉曼光譜的熒光背景扣除方法。

背景技術

在拉曼光譜技術的實際應用中，拉曼光譜常常會伴隨很強的熒光背景。例如骨液、人類血漿、人類皮膚和藥品等生物/醫學相關樣品的拉曼光譜就伴隨著很強的熒光背景，熒光背景的存在會導致拉曼信號被淹沒在熒光背景中。為了獲得拉曼信號，需要對拉曼光譜的熒光背景進行扣除。目前已有很多方法被提出并用于扣除拉曼光譜中的強熒光背景。常用的熒光背景扣除方法主要包括以下幾種：基于樣品預處理的方法、基于拉曼光譜和熒光光譜特性差異的方法和基于數據分析的方法。

基于樣品預處理的方法主要包括樣品過濾法以及光漂白法(樣品長時間照射)。樣品過濾法需要過濾掉樣品中產生熒光的物質，光漂白法是通過長時間光照樣品來破壞熒光分子。這些方法可能會使樣品的物種組成或物質結構發生變化，而且不適用于待測體系本身就有很強熒光的拉曼信號的應用場景。

基于拉曼光譜和熒光光譜的特性差異的方法應用廣泛且種類眾多。例如，基于拉曼光譜和熒光光譜產生時間的不同，人們提出了時間分辨拉曼光譜的方法——通常熒光信號滯后于拉曼信號，因此可利用超短脈沖激光、ICCDs或克爾門等時間分辨裝置將熒光背景扣除。人們還基于拉曼光譜和熒光背景偏振特性的不同提出了偏振調制技術分辨拉曼光譜的方法——拉曼光信號通常為偏振光，而熒光是非偏振光，因此可利用偏振片將熒光背景扣除。人們還基于拉曼光譜和熒光背景的來源不同提出了改變激發光波長分辨拉曼光譜的方法——大多數物質很少吸收紫外和紅外光，使用紫外或者紅外光激發可以有效扣除熒光背景。還有基于當激發光波長移動一個微小的量時熒光光譜幾乎不變但拉曼光譜會隨之有一定位移的特性，人們提出了移動激發拉曼差譜方法——通過把激發波長調整一個很小的位移扣除熒光背景。但是以上方法都要配備特制的實驗設備，這些實驗設備通常結構復雜，價格昂貴，難以推廣應用。

基于數據分析的方法包括頻域濾波法、小波變換法及曲線擬合法。其中，頻域濾波法和小波變換法是通過域-頻域變化，以濾波的方式將熒光背景扣除，這兩種方法近十幾年內幾乎沒有得到任何發展和應用。曲線擬合法是目前最為常見的且應用范圍最廣的一種方法，其采用多項式曲線通過迭代優化的方式擬合背景基線，最后將擬合所得的基線從原始拉曼光譜中扣除。基于數據分析的方法在背景估計時會產生誤差，不適用于需要對一些光譜細節做更進一步討論的情況。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于除譜的拉曼光譜熒光背景扣除方法，可解決現有方法存在的成本高、適用范圍窄的問題。

為了實現上述目的，本發明采取如下技術方案：

基于除譜的拉曼光譜熒光背景扣除方法，包括以下步驟：

采集樣品的原始拉曼光譜I(λ)以及拉曼位移λ；