一種基于太赫茲理論模擬光譜庫(kù)的三唑酮鑒別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種三唑酮鑒別方法，更具體地涉及一種利用太赫茲時(shí)域光譜分析技 術(shù)、化學(xué)理論模擬分析技術(shù)、二階導(dǎo)數(shù)太赫茲光譜以及最佳匹配篩選算法對(duì)三唑酮鑒別的 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 太赫茲（THz)波是指頻率在0. 1~10THz范圍內(nèi)的電磁波（ITHz=IO12Hz)。 THz光譜包含著豐富的物理和化學(xué)信息，可以對(duì)大量有機(jī)分子進(jìn)行THz波光譜響應(yīng)、動(dòng)力學(xué) 特性以及分子構(gòu)型、構(gòu)象進(jìn)行分析研究和種類(lèi)鑒別；太赫茲輻射的光子能量低，不會(huì)對(duì)被測(cè) 物質(zhì)產(chǎn)生有害電離，可以對(duì)物質(zhì)進(jìn)行無(wú)入侵無(wú)損檢測(cè)；太赫茲輻射對(duì)多介電材料和固體材 料具有良好的投射性。太赫茲波的一系列獨(dú)特性能，使得其成為近些年來(lái)快速發(fā)展起來(lái)的 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。
[0003] 目前，三唑酮常用的檢測(cè)方法是色譜分析法，但是色譜分析法樣品的前處理，無(wú) 法實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)條件要求高。利用光譜進(jìn)行三唑酮檢測(cè)成為研究熱點(diǎn)。紫外光 譜僅與分子中的生色團(tuán)和助色團(tuán)有關(guān)，很難獨(dú)立于分子結(jié)構(gòu)解析；拉曼光譜需要考慮熒光 和激光至熱對(duì)分子結(jié)構(gòu)造成的分解和破壞；紅外光譜是分子中基團(tuán)原子間振動(dòng)躍迀時(shí)吸收 紅外光產(chǎn)生，因此紅外光譜可以鑒別不同化學(xué)基團(tuán)的物質(zhì)，但是結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，卻很難區(qū) 分。太赫茲光譜彌補(bǔ)上述光譜的缺陷，由于一般情況下同一類(lèi)三唑酮分子具有相同的官能 團(tuán)和相似的分子結(jié)構(gòu)，因此將太赫茲光譜技術(shù)應(yīng)用于三唑酮檢測(cè)成為探索三唑酮光譜檢測(cè) 的新方法。
[0004] 但是相對(duì)紫外-可見(jiàn)光譜、紅外光譜、拉曼光譜，目前有關(guān)太赫茲光譜檢測(cè)應(yīng)用還 處于研究階段，有效的檢測(cè)方法和數(shù)據(jù)處理方法成為太赫茲光譜技術(shù)應(yīng)用于未知物檢測(cè)領(lǐng) 域有待突破的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有太赫茲三唑酮鑒別數(shù)據(jù)處理技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明提供一種利 用太赫茲時(shí)域光譜分析技術(shù)、化學(xué)理論模擬分析技術(shù)、二階導(dǎo)數(shù)太赫茲光譜以及最佳匹配 篩選算法進(jìn)行三唑酮鑒別方法。
[0006] 一種基于太赫茲理論模擬光譜庫(kù)的三唑酮鑒別方法，包括以下步驟： (1) 建立樣品指紋譜庫(kù)：借助化學(xué)理論模擬軟件，對(duì)三唑酮樣品分子進(jìn)行晶體理論模擬 分析，獲得樣品分子的太赫茲理論模擬吸收光譜，提取樣品理論模擬吸收光譜的特征吸收 峰，建立樣品標(biāo)準(zhǔn)特征吸收峰指紋庫(kù)X; (2) 獲取待測(cè)樣品二階導(dǎo)數(shù)特征吸收峰：借助太赫茲時(shí)域光譜裝置采集待測(cè)樣品太赫 茲時(shí)域光譜，進(jìn)而利用菲涅爾公式計(jì)算獲取待測(cè)樣品實(shí)驗(yàn)吸收頻譜圖；進(jìn)一步對(duì)待測(cè)樣品 實(shí)驗(yàn)吸收頻譜進(jìn)行二階微分處理，獲得待測(cè)樣品二階導(dǎo)數(shù)吸收頻譜圖，提取待測(cè)樣品二階 導(dǎo)數(shù)吸收頻譜圖的特征吸收峰7。
[0007](3)對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行鑒別：根據(jù)已建立的樣品理論模擬特征吸收峰指紋譜庫(kù)X，對(duì) 待測(cè)樣品二階導(dǎo)數(shù)吸收頻譜圖的特征吸收峰K進(jìn)行最佳匹配篩選，進(jìn)而對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行鑒 別。
[0008] 進(jìn)一步的，所述的太赫茲理論模擬吸收光譜和實(shí)驗(yàn)吸收頻譜圖的頻率范圍在 0. 4 ~2.OTHz。
[0009] 進(jìn)一步的，所述三唑酮樣品為三唑類(lèi)殺菌劑三唑酮或丙環(huán)唑。
[0010] 相對(duì)于傳統(tǒng)方法，本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)相對(duì)傳統(tǒng)指紋庫(kù)建立方法，用理論模擬方法，從分子振動(dòng)角度獲取三唑酮樣品分子 的理論模擬吸收譜，提取特征吸收峰峰位，作為被測(cè)物質(zhì)的指紋譜庫(kù)，具有相對(duì)唯一性和可 靠性。
[0011] (2)本發(fā)明建立二階微分處理模型，提取待測(cè)樣品二階導(dǎo)數(shù)譜的特征吸收峰峰位， 應(yīng)用最佳匹配篩選法對(duì)特征吸收峰進(jìn)行歸屬篩選。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1為實(shí)施例二的三唑酮理論模擬吸收光譜圖； 圖2為實(shí)施例二的三唑酮實(shí)驗(yàn)吸收頻譜圖； 圖3為實(shí)施例二的三唑酮二階導(dǎo)數(shù)的特征吸收峰吸收頻譜圖； 圖4為最佳匹配篩選法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 通過(guò)實(shí)例和【附圖說(shuō)明】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0014] 一種基于太赫茲理論模擬光譜庫(kù)的三唑酮鑒別方法，包括以下步驟： 1.建立樣品指紋譜庫(kù)： 借助化學(xué)理論模擬軟件，分別對(duì)三唑酮分子晶體進(jìn)行理論模擬分析，獲取這三唑酮的 太赫茲理論模擬吸收光譜，提取三唑酮理論模擬吸收光譜的特征吸收峰，建立樣品標(biāo)準(zhǔn)特 征吸收峰指紋庫(kù)X。如圖1。
[0015] 建立樣品標(biāo)準(zhǔn)特征吸收峰指紋庫(kù)_4勸:屬:
[0016] 其中X為樣品標(biāo)準(zhǔn)特征吸收峰指紋庫(kù)中第i種樣品，?為樣品標(biāo)準(zhǔn)特征吸收峰指 紋庫(kù)中樣品種類(lèi)數(shù)，此時(shí)，％為1|樣品的特征吸收峰，/?為_(kāi)樣品特征吸收峰總峰 數(shù)。
[0017]2.獲取待測(cè)樣品二階導(dǎo)數(shù)特征吸收峰： (1) 將三唑酮藥品作為待測(cè)樣品/,，和聚乙烯粉末以1:1比例進(jìn)行混合制備成圓形樣 本薄片； (2) 借助太赫茲時(shí)域光譜裝置測(cè)量待測(cè)樣品的時(shí)域波形，利用菲涅爾公式計(jì)算獲取 待測(cè)樣品實(shí)驗(yàn)吸收頻譜圖； (3) 進(jìn)而利用二階微分處理模型，對(duì)待測(cè)樣品實(shí)驗(yàn)吸收頻譜圖進(jìn)行二階微分處理，獲 得待測(cè)樣品實(shí)驗(yàn)吸收頻譜圖二階導(dǎo)數(shù)吸收頻譜圖，提取二階導(dǎo)數(shù)吸收頻譜圖的特征吸收 峰，建立待測(cè)樣品特征吸收峰庫(kù)/,，如圖3 ; 待測(cè)樣品特征吸收峰衿二1>丨、…其中為待測(cè)樣品的特征吸收峰，f為 待測(cè)樣品A的特征吸收峰總峰數(shù)。
[0018] 菲涅耳公式模型表示為：
公式中：、八~分別為待測(cè)樣品和參考信號(hào)振幅的比值和相位差，為樣品的厚 度，》為電磁波在真空中傳播的速度；:々為角頻率。
[0019] 二階微分處理模型表示為：
公式中為待測(cè)樣品實(shí)驗(yàn)吸收頻譜的吸收強(qiáng)度，_為待測(cè)樣品實(shí)驗(yàn)吸收頻譜的頻 率。
[0020] 3.對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行鑒別： (1) 根據(jù)步驟1中已建立的樣品理論模擬特征吸收峰指紋譜庫(kù)X，對(duì)于樣品理論模擬 特征吸收峰指紋譜庫(kù)A，利用圖4中的最佳匹配篩選法對(duì)待測(cè)樣品特征吸收峰庫(kù)/,，篩除 無(wú)效特征吸收峰，提取有效特征吸收峰；圖4的最佳匹配篩選法中#為允許誤差，初始值取 0. 1 ； (2) 然后歐氏距離的均方根，見(jiàn)公式（4)，對(duì)樣品理論模擬特征吸收峰指紋譜庫(kù)Xi和待 測(cè)樣品特征吸收峰庫(kù)進(jìn)行特征吸收峰歸屬相似度測(cè)度，取A最短的樣品理論模擬特征 吸收峰指紋譜庫(kù)1:::，即為待測(cè)樣品種類(lèi)。
公式中，％為指紋譜庫(kù)1:中的可被歸屬的特征吸收峰,?為待測(cè)樣品沖可歸屬的特 征吸收峰，寒;為歸屬特征吸收峰峰位總數(shù)。
[0022] 所述的太赫茲理論模擬吸收光譜和實(shí)驗(yàn)吸收頻譜圖的頻率范圍在0. 4~2.OTHz。
[0023] 實(shí)施例1的結(jié)果如表1，現(xiàn)有方法一般很難對(duì)待測(cè)樣品作出檢測(cè)，利用本發(fā)明的方 法成功完成了對(duì)待測(cè)樣品的鑒別。
[0024] 表 1。
[0025] 以上所述及圖中所示的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明的原理的前提下，還可以作出若干變型和改進(jìn)，這些也應(yīng) 視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于太赫茲理論模擬光譜庫(kù)的三唑酮鑒別方法，包括以下步驟： (1) 建立樣品指紋譜庫(kù)； (2) 獲取待測(cè)樣品二階導(dǎo)數(shù)特征吸收峰； (3) 對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行鑒別。2. 如權(quán)利要求1所述的基于太赫茲理論模擬光譜庫(kù)的三唑酮鑒別方法，其特征在于： 步驟（1)具體如下： 借助化學(xué)理論模擬軟件，分別對(duì)三唑酮分子晶體進(jìn)行理論模擬分析，獲取這三唑酮的 太赫茲理論模擬吸收光譜，提取三唑酮理論模擬吸收光譜的特征吸收峰，建立樣品標(biāo)準(zhǔn)特 征吸收峰指紋庫(kù)X; 建立樣品標(biāo)準(zhǔn)特征吸收峰指紋庫(kù)其中Ai;為樣品標(biāo)準(zhǔn)特征吸收峰指紋庫(kù)中第i種樣品，^；為樣品標(biāo)準(zhǔn)特征吸收峰指紋庫(kù) 中樣品種類(lèi)數(shù)，此時(shí)樹(shù)=]，％為X樣品的特征吸收峰，/?為X樣品特征吸收峰總峰數(shù)。3. 如權(quán)利要求1所述的基于太赫茲理論模擬光譜庫(kù)的三唑酮鑒別方法，其特征在于： 步驟（2)具體如下： (1)將三唑酮藥品作為待測(cè)樣品/,，和聚乙烯粉末以1:1比例進(jìn)行混合制備成圓形樣 本薄片； (2) 借助太赫茲時(shí)域光譜裝置測(cè)量待測(cè)樣品的時(shí)域波形，利用菲涅爾公式計(jì)算獲取 待測(cè)樣品實(shí)驗(yàn)吸收頻譜圖； (3) 進(jìn)而利用二階微分處理模型，對(duì)待測(cè)樣品實(shí)驗(yàn)吸收頻譜圖進(jìn)行二階微分處理，獲 得待測(cè)樣品實(shí)驗(yàn)吸收頻譜圖二階導(dǎo)數(shù)吸收頻譜圖，提取二階導(dǎo)數(shù)吸收頻譜圖的特征吸收 峰，建立待測(cè)樣品特征吸收峰庫(kù)/,，如圖3 ; 待測(cè)樣品特征吸收_;其中g(shù)為待測(cè)樣品的特征吸收峰，I:為 待測(cè)樣品A的特征吸收峰總峰數(shù)； 菲涅耳公式模型表示為：公式中：分別為待測(cè)樣品和參考信號(hào)振幅的比值和相位差，貧為樣品的厚 度，:1?為電磁波在真空中傳播的速度；聲為角頻率； 二階微分處理模型表示為：公式中：/t>)為待測(cè)樣品實(shí)驗(yàn)吸收頻譜的吸收強(qiáng)度，w為待測(cè)樣品實(shí)驗(yàn)吸收頻譜的頻 率。4. 如權(quán)利要求1所述的基于太赫茲理論模擬光譜庫(kù)的三唑酮鑒別方法，其特征在于： 步驟（3)具體如下： 對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行鑒別： (1) 根據(jù)步驟1中已建立的樣品理論模擬特征吸收峰指紋譜庫(kù)X，對(duì)于樣品理論模擬特 征吸收峰指紋譜庫(kù)X，利用最佳匹配篩選法對(duì)待測(cè)樣品特征吸收峰庫(kù)^篩除無(wú)效特征吸 收峰，提取有效特征吸收峰； (2) 然后歐氏距離的均方根，見(jiàn)公式（4)，對(duì)樣品理論模擬特征吸收峰指紋譜庫(kù)X和待 測(cè)樣品特征吸收峰庫(kù)&進(jìn)行特征吸收峰歸屬相似度測(cè)度，取_最短的樣品理論模擬特征 吸收峰指紋譜庫(kù)^，即為待測(cè)樣品種類(lèi)；公式中，?為指紋譜庫(kù)％:中的可被歸屬的特征吸收峰，為待測(cè)樣品沖可歸屬的特 征吸收峰，寡;為歸屬特征吸收峰峰位總數(shù)。5.如權(quán)利要求1所述的基于太赫茲理論模擬光譜庫(kù)的三唑酮鑒別方法，其特征在于： 所述的太赫茲理論模擬吸收光譜和實(shí)驗(yàn)吸收頻譜圖的頻率范圍在〇. 4~2. OTHz。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種基于太赫茲理論模擬光譜庫(kù)的三唑酮鑒別方法，包括以下步驟：建立樣品標(biāo)準(zhǔn)特征吸收峰指紋庫(kù)<i>X</i>；獲取待測(cè)樣品二階導(dǎo)數(shù)特征吸收峰：借助太赫茲時(shí)域光譜裝置采集待測(cè)樣品太赫茲時(shí)域光譜，進(jìn)而利用菲涅爾公式計(jì)算獲取待測(cè)樣品實(shí)驗(yàn)吸收頻譜圖；進(jìn)一步對(duì)待測(cè)樣品實(shí)驗(yàn)吸收頻譜進(jìn)行二階微分處理，獲得待測(cè)樣品二階導(dǎo)數(shù)吸收頻譜圖，提取待測(cè)樣品二階導(dǎo)數(shù)吸收頻譜圖的特征吸收峰<i>Y</i>；對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行鑒別：根據(jù)已建立的樣品理論模擬特征吸收峰指紋譜庫(kù)<i>X</i>，對(duì)待測(cè)樣品二階導(dǎo)數(shù)吸收頻譜圖的特征吸收峰<i>Y</i>進(jìn)行最佳匹配篩選，進(jìn)而對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行鑒別。
【IPC分類(lèi)】G01N21/3563, G01N21/3586
【公開(kāi)號(hào)】CN105067557
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510529713
【發(fā)明人】沈偉
【申請(qǐng)人】湖州旭龍生物化學(xué)有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年8月26日