姚志湘 1,2,3,*粟晖 1,2韩莹 4徐记各 4[ ... ]忻欣 4
作者单位
摘要
1 广西科技大学生物与化学工程学院, 广西 柳州 545006
2 广西科技大学广西糖资源绿色加工重点实验室, 广西 柳州 545006
3 广西蔗糖产业协同创新中心, 广西 南宁 530004
4 西派特(北京)科技有限公司, 北京 100029
荧光是直接测定的拉曼光谱中背景的最主要来源, 需要采用真实、 准确的方法消除, 以得到纯净的拉曼响应。 基线拟合消除和查找荧光贡献扣除是解决背景问题的两条思路, 目前多采用基线拟合方法, 其优点是满足用户“视觉”要求, 无需额外硬件, 但并非机理或实质上的解释, 因而难以保证数据的真实性与合理性; 查找荧光的方法, 更为真实, 但是目前提出的方法, 需要增加光源等额外设计和成本。 另外, 在实验方法上, 也有采用消荧光剂和长时间照射漂白的, 存在操作繁琐、 效率低等不足。 利用稳定体系中拉曼和荧光的时间差异解决体系中荧光问题。 在微小的时间段内, 例如几个毫秒, 激发光不会导致体系性质发生显著变化, 荧光具有寿命周期, 会随激发时间延长强度下降的“褪色”, “褪色”的强度差异可以被认为是整体荧光的一个微元; 与此同时, 由于体系组成未发生显著变化, 拉曼光对于短时间照射可以保持稳定。 利用此差异可以区分出混合信号中的荧光和拉曼光。 根据该原理, 提出了荧光褪色差分法(FBDA), 实现拉曼光谱的背景校正。 方法的主要步骤: 测量微小时刻内的多张直接拉曼光谱, 求取系列光谱的差分, 对差分值作高频滤波降噪, 可获得荧光强度微元; 然后, 多个荧光微元平均归一化后, 得到荧光强度单元。 以拉曼光谱2 000~2 500 cm-1的静默区, 即通常不会出现拉曼信号的频段为基准, 对荧光单元作逆差分, 逆差分累计值与原始光谱在此频段一致时, 得到整体荧光响应; 最终, 从原始光谱中扣除荧光成分, 完成背景扣除和基线校正。 以盐酸二甲双胍片的拉曼测量为例, 说明和讲解了所提出的原理和方法, 验证方法的有效性。 与目前效果较好的基线校正方法(不对称最小二乘和自适应迭代再加权惩罚偏最小二乘)进行了对比, 表明FBDA方法更为客观真实, FBDA的另一个优势是不需要额外的设计和成本, 所有数据都是在现有设备直接采集和完成。 需要说明的是, 微小时刻光谱差异的要求, 可以确保FBDA光谱实时性, 长时间的光谱差异, 将会影响结果的准确性; 另外, 对于光化学反应体系和其他非荧光引起的复杂背景, FBDA的适用性有待改善。
拉曼 荧光 光褪色 差分 降噪 Raman Fluorescence Photobleach Difference Denoise 
光谱学与光谱分析
2019, 39(7): 2034

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