我国于2021年7月将合成大麻素类物质整类列入管制, 在一线查缉现场对疑似合成大麻素样品进行快速定性分析是办案民警的迫切需求。 研究系统考察了拉曼光谱对合成大麻素的整体区分能力, 比较了四款手持式拉曼光谱仪分析实际缴获样品时的结果差异, 探讨了制约拉曼光谱在一线查缉现场广泛应用的原因。 ProTT-EZRaman-A7便携式拉曼光谱仪的整体性能介于台式拉曼和手持式拉曼之间, 选用该仪器采集了90种合成大麻素对照品的拉曼光谱, 并利用兼容性强的KnowItAll软件建立了90种合成大麻素通用拉曼光谱库。 分析90种合成大麻素的拉曼光谱, 结果表明, 当不存在荧光干扰时, 拉曼光谱可以区分所有合成大麻素物质, 但对部分结构相差一个甲基、 卤素原子等的结构类似物区分度欠佳。 不同款拉曼光谱仪的性能差异大, 为考察其原因, 本研究选用了四款手持式拉曼光谱仪分别对120份实际缴获合成大麻素样品进行了测定, 随后使用KnowItAll软件并选用包含90种合成大麻素的通用拉曼光谱库对每张光谱图进行谱库检索。 四款手持式拉曼光谱仪的正确匹配率分别为71.7%, 68.3%, 46.7%和24.2%。 抗荧光干扰能力和分辨率的不同是造成不同拉曼光谱仪匹配结果差异的主要原因。 便携式拉曼光谱仪具有操作简单、 测样速度快, 可用于一线查缉站点快速检测的优点, 但考虑到实际缴获样品的纯度未知且可能存在荧光干扰, 不同拉曼光谱仪的抗荧光干扰能力、 分辨率及谱库完备程度均不同, 因此现阶段拉曼光谱的测试结果只能作为定性初筛使用。 该研究内容为法庭科学实验室和一线办案民警正确理解和应用拉曼光谱测试结果提供了指导。

危险化学品泄漏, 公共场所爆炸等安全问题时刻威胁公众安全, 亟需研究用于危化品现场检测的便携、快速、准确的探测装置。虽然现有的检测装置能够实现对样品的识别, 但由于体积大, 需要预处理, 不适合现场快检。因此, 提出了将拉曼系统与手机融合, 使其更加便捷, 便于实现对危险化学品的现场快速识别。该仪器采用了大数值孔径镜头(F/2.0)替换传统反射光谱仪中凹面反射镜(F/4.0), 光学收集效率提高了近4倍, 同时利用体相位全息光栅和狭缝空间耦合技术, 提高了系统的灵敏度。文中利用设计的拉曼系统对10种易燃易爆危险化学样品进行光谱测试, 实现了对危化品的现场检测, 10种危化品与数据库的匹配系数能达到95%以上, 具有快速、准确、无损的优势, 对日后的安检应用领域具有重要意义。

手持式拉曼光谱仪的探头系统为光照明和光收集共光路系统，由此产生了除瑞利散射杂散光之外的由于照明激光多次反射的杂散光，成为此类探头系统必须解决的问题。根据获得的实际样机的结构数据，运用实际光线追迹的方法，通过建立合理的杂散光分析模型和理论计算，获得了杂散光聚焦大小和位置、出射方向、到达狭缝处能量大小等信息。根据对杂散光的分析，提出了在探头系统中采用黑点板遮挡杂散光的新方法，并确定了黑点板的大小和位置。光学仿真分析结果表明，此方法对激光反射杂散光的抑制水平达到10-13数量级，满足手持式拉曼光谱仪系统对杂散光的抑制要求。采用黑点板技术，还可以将到达滤光片上的入射角大于2°的约50%的激光反射光滤除。

对不同种类的降糖药片进行拉曼光谱的核主成分分析(KPCA)-聚类分析, 实现快速、 简便的鉴别。 KPCA可以有效地避免主成分分析(PCA)只能处理线性问题和降维效果不明显的弊端。 它通过一个非线性变换, 首先将原变量空间映射到高维特征空间, 然后在这个高维特征空间中进行线性主成分分析。 采集得到的药片拉曼光谱的KPCA-聚类分析结果表明, 采用KPCA提取特征变量的聚类结果比采用PCA提取特征变量后进行聚类分析的效果好, 并且未经刮除表面包膜的降糖药片识别准确率为96.5%, 经过刮除表面包膜处理的降糖药片的识别准确率为100%。 便携式拉曼光谱仪结合该方法以其检测速度快、 准确率高、 使用简便、 无样品前处理等显著优势, 为药品的快速检验技术提供一种新的有效的鉴别手段