[发明专利]CCD阵列在线拉曼光谱仪谱图标准化方法

摘要

本发明公开了一种CCD阵列在线拉曼光谱仪谱图标准化方法。本方法包括测量离线仪器任意一种标准纯物质光谱和在线仪器的对应标准纯物质光谱，然后根据离线仪器标准纯物质光谱和在线仪器的标准纯物质光谱的特征获得增益校正曲线，最后使用增益校正曲线校正在线仪器的测量光谱。本发明从光谱软处理的角度对光谱进行校正，基本消除了不同激光器和拉曼探头以及光谱仪对样品光谱的测量影响，提高了不同离线仪器和不同在线仪器之间的光谱通用性和传递性。本方法使用的标准纯物质可以是任意一种已知标准拉曼光谱的纯物质，无需使用SRM2241标准干涉片，也无需建立较为复杂的校正模型。这对基于CCD的光谱仪的实验室光谱分析和工业生产在线光谱分析有着重要意义。

主权项

一种CCD阵列在线拉曼光谱仪谱图标准化方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)仪器标准化增益校正曲线求取，具体包括如下子步骤：(1.1)选择某一台由CCD阵列拉曼光谱仪、拉曼探头和激光器组成的仪器作为离线仪器，选择另一台由CCD阵列拉曼光谱仪、拉曼探头和激光器组成的仪器作为在线仪器，测量得到同一纯物质(下称“标准纯物质”)的拉曼光谱；测量得到的拉曼光谱数据为两列，一列为CCD像元对应的波长，以nm为单位，另一列为CCD像元对应的拉曼强度；(1.2)根据测量得到的CCD像元波长和拉曼强度数据，按下式校正每一台仪器的激光器波长：λ=λpeak1+10-7×γs·λpeak]]>其中，γs为该纯物质标准拉曼光谱某特征峰波数，单位cm‑1，λpeak为该特征峰对应的CCD像素点波长，单位nm；由多个特征峰计算得到的一系列激光激发波长λ取中位数作为校正后的激光器中心波长λLaser；(1.3)通过下式求取每一台仪器校正后的每个CCD像素点对应的拉曼位移，γc=107λLaser-107λnm]]>其中，λnm为光谱仪测量得到的CCD像元对应的波长，单位nm，γc为校正后的拉曼位移，单位cm‑1；(1.4)对于每一台仪器，根据校正后的拉曼位移对标准纯物质光谱进行整数波数插值，然后对拉曼光谱进行基线校正，最后进行最大值归一化，得到预处理后的拉曼光谱；(1.5)根据两条预处理后的拉曼光谱，选择光谱的m个特征峰，将离线仪器预处理后的光谱的特征峰值记为S＝{s1,s2,…,si,…,sm}，其中si表示离线仪器预处理后的拉曼光谱某一特征峰对应的峰值；将在线仪器预处理后的光谱特征峰值记为A＝{a1,a2,…,ai,…,am}，其中ai表示在线仪器预处理后的拉曼光谱某一特征峰对应的峰值；对于标准纯物质，离线仪器和在线仪器对应预处理后的拉曼特征峰峰值之间的增益G表示为G＝{g1,g2,…,gi,…,gm},(1.6)根据增益G，采用最小二乘曲线拟合，得到增益校正曲线G_curve，并得到各整数波数处的增益G_curve＝{gc1,gc2,…,gcj,…,gcn}；(2)根据得到的仪器标准化增益校正曲线校正在线仪器实际测量光谱，具体为：根据步骤(1.4)对在线仪器测量得到的任一样品的光谱进行预处理，得到的预处理后的拉曼光谱记为R＝{r1,r2,…,rj,…,rn}，rj为整数波数对应的预处理后的拉曼强度；通过步骤(1.6)得到的G_curve对在线仪器预处理后的拉曼光谱R＝{r1,r2,…,rj,…,rn}进行标准化增益校正，矫正后的拉曼光谱记为R_corr＝{rc1,rc2,…,rcj,…,rcn},当离线仪器和在线仪器硬件设备不改变时，在线仪器的标准化增益校正曲线不会改变，可以应用于该台在线仪器对任意一种样品光谱的校正。