目前认为,药物经鼻黏膜吸收入脑主要有3条通路:嗅神经通路、嗅黏膜上皮通路和血液循环通路。鼻腔给药后药物分子滞留于嗅黏膜而易经前两
条通路进入嗅球和脑脊液,可绕过血脑屏障直接进入中枢神经系统,并可避免胃肠道中酶的破坏和肝脏的首过效应,有利于提高生物利用度,发挥治疗作用。川芎嗪的相对分子质量为136 20,冰片的相对分子质量为154 25,两者的分量均小于1000,适于鼻黏膜吸收,芎冰喷雾剂经鼻腔给药后能够迅速吸
收入脑可能与此有关。[参考文献]
[1] 徐慧聪.芎冰喷雾剂对椎-基底动脉供血不足的即时疗效[J ].
中西医结合心脑血管病杂志,2006,4(5):388.
[2] 王宁生,谢 独,梁美蓉,等.冰片 佐使则有功 之实验研究
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[3] 许碧莲,王 晖,许卫铭.冰片对盐酸川芎嗪促透作用的研究
[J].中成药,2001,23:864.
[4] 许卫华,王 晖,许卫铭.川芎嗪的鼻腔吸收及冰片的促进作
用[J].中国临床药理学与治疗学,2002,7(5):434.
Infl ue nce of borneol on nasa l absorption of L igustrazinee
L IU Y u -de 1,S UN H an -jin 2,L I R ong ,WU W ei 1,CHEN H ong -gu i 1
(1.Guangzhou Universit y of T raditional Ch i nese M e d ici ne ,Guangzhou 510405,China;
2.Guangzhou R e d C rossH o s p ital ,Guangzhou 510220,Chi na)
[Abstract] O bjective :T o eva l uate t he i nfl uence o f borneo l on nasal absorpti on enhance m ent o f li gustra zi ne .M ethod :The rats w ere random ly d i v i ded i nto 3g roups :X iongb i ng nasa l spray g roup (group A ),Chuanx iong nasal spray g roup (group B )and X i ongb i ng g roup by decocti on i ntragastric ad m i n istra tion(group C).A ll the ra ts w ere decap itated at severa l ti m e po i nts afte r ad m i nistrati on .T he who le bra i ns o f rats w ere taken to ho m og enate and de tected t he concen trati ons of li gustrazi ne .R esu lt :Co m pared w it h group B and C ,g roup A has its cha racte ristics :qu ick absorption ,qu ick d i str i buti on and qu ick excretion of li gustrazi ne .Con cl u si on :N asal adm i n istra -ti on i s a quick -ac ti ng w ay for ischem ic cerebra l vesse l i nsuffi c ientia .Bo rneo l promo ted nasa l absorpti on o f ligustrazi ne i nto brain .
[K ey words] borneo;l ligustrazi ne ;nasa l ad m i n i stration
[责任编辑 鲍 雷]
[收稿日期] 2007-05-21
[基金项目] 山东省自然科学基金(Y2007C144);山东省教育厅科研项目(J 07YD12)[通讯作者]
*
王宁,Te:l (0531)86305103,E-m ai:l s dw x w n @163.co m
声光可调-近红外光谱技术快速分析复方丹参片中
丹参酮 A 和丹酚酸B 的新方法
王 宁1*,蔡绍松2,魏 红1,董海平
2
(1.山东医学高等专科学校,山东济南250002;2.济南金宏利实业有限公司,山东济南250100)
[摘要] 目的:建立一种用声光可调(AOTF )-近红外(N IR )光谱技术快速测定复方丹参片中丹参酮 A 和丹酚酸B 的新方法。方法:依据2005年版 中国药典 复方丹参片含量测定方法,以H PLC 测定其丹参酮 A 和丹酚酸B 的含量,运用偏最小二乘(PLS1)法建立N I R 光谱与2个成分HPLC 分析值之间的多元校正模型,对未知样品进行含量预测。结果:建立的定量模型准确性好,丹参酮 A 、丹酚酸B 的内部交叉验证均方差(RM SECV )分别是
0 0103,0 1868,决定系数分别是0 9873,0 9832,并对外部验正集样品进行外部验证,丹参酮
A
、丹酚酸B预测值与真值的相关系数分别是0 9743,0 9886。该方法的精密度,稳定性好,RSD分别是1 756%,1 980%和
1 193%,1 869%,预测回收率分别为103 0%,99 0%。结论:AOTF-近红外光谱法对复方丹参片中丹参酮
A
和丹酚酸B含量预测结果较好,为中药生产过程的在线、无损定量分析提供了依据。
[关键词] 声光可调滤光器;近红外光谱技术;复方丹参片;丹参酮
A
;丹酚酸B;偏最小二乘法(PLS) [中图分类号]R284.1 [文献标识码]A [文章编号]1001-5302(2008)03-0261-04
复方丹参片是活血化瘀,理气止痛的常用中成药,由丹参、三七、冰片三味药组成,大量的药理实验证明丹参酮 A和丹酚酸B具有改善心肌缺血,清除自由基等作用,是丹参药效的主要物质基础[1]。2005年版 中国药典 以H PLC测定复方丹参片中丹参酮 A和丹酚酸B的含量[2],操作繁琐,分析周期长。目前在临床应用中发现由于不同厂家、不同批号复方丹参片中药效成分含量变化幅度较大,致使药品质量和疗效存在很大的差异[3],因此,当前迫切需要发展一种快速、高效、并适合现场检测的新型分析测试技术,研究建立复方丹参片快速评价方法和适应于生产过程的在线质量监控方法。
近红外(N I R)光谱法是近年来发展迅速的一种绿色分析技术,并以其独特的优点开始应用于中药分析[4-7],以往多采用傅立叶变换近红外光谱仪。20世纪90年代末出现了第5代声光可调(AOTF)近红外光谱仪,被称为 90年代近红外光谱仪最突出的进展 。这种新型的近红外光谱仪具有结构简单、体积小、重现性好和仪器环境适应性强的特点,将过去必须在室内,且对温度、湿度、灰尘、防震均有严格要求的各项检测转移到了生产在线和现场(室外)。最近几年,AOTF-近红外光谱分析仪引进国内,已开始应用于烟草及化工行业[8],本研究采用声光可调滤光器近红外(AOTF-N I R)光谱分析技术,建立快速、同时测定复方丹参片中药效成分丹参酮 A和丹酚酸B含量的新方法。该方法操作简便、分析迅速,体现了AOTF-N I R光谱分析技术可用于现场快速分析的特点,为复方丹参片的快速定量分析和生产过程中的在线检测,控制产品的质量提供了有效的分析方法。
1 仪器与试药
AOTF便携式Lum i n ar5030-731近红外光谱分析仪(美国BR I M ROSE公司),用于静止检测的30mm有机玻璃样品槽(槽深8mm)和有机玻璃支架,配套使用的SNAP光谱采集软件和CAMO化学计量学软件。W aters1525色谱仪(美国W aters公司),W a ters2996二极管阵列检测器,Empo w er色谱工作站。
丹酚酸B对照品(中国药品生物制品检定所,批号111562-200504,供含量测定用);丹参酮 A (中国药品生物制品检定所,批号110766-200417,供含量测定用);复方丹参片(济南宏济堂制药有限公司提供);甲醇为色谱纯试剂;水为超纯水。
2 方法
2.1 收集样品 为消除建摸样品的含量范围和分布对所建校正模型性能的影响,本研究中,除济南宏济堂制药有限责任公司提供的不同批号复方丹参片样品以外,还摸拟车间生产条件在实验室制备部分样品以拉大含量分布范围.共收集样品57批,将57批样品分为校正集和验证集,其中验证集5批均来自济南宏济堂制药有限公司。
2.2 H PLC分析 将上述57个样品按2005年版 中国药典 复方丹参片项下含量测定方法,采用H PLC测定样品中丹参酮 A和丹酚酸B含量,每份样品重复测定3次,相对偏差小于1 5%,以3次含量测定结果的平均值为样品中丹参酮 A和丹酚酸B的含量。
2.3 近红外光谱采集 每次取不同批次的样品10片,研磨成粉状(过80目筛),分别倒入30mm的有机玻璃样品槽中,用专用的有机玻璃槽盖将样品表面抹平,在1100~2300nm扫描,扫描间隔为2 0 nm,扫描平均次数为100次。每个样品测1次,得到57个样品的总光谱图,见图1。
3 结果与讨论
3.1 光谱预处理 在建立模型前,首先对扫描得到的原始吸收光谱进行光谱预处理,以消除噪音和基线漂移的影响。作者采用的预处理方法为一阶导数9点平滑法(sav itzky-go lay)。一阶导数光谱图见图2。经一阶导数处理可以很好的消除样品由于颜色差别引起的光谱基线偏移和漂移。
图1
复方丹参片近红外光谱图
图2 复方丹参片的一阶导数光谱图
3.2 建立PLS1数学模型 将经过预处理后的光谱数据与P HLC 分析数据进行关联,采用偏最小二乘法(PLS1),交叉-验证法(cross -vali d ation),用The Unscra mb ler 定量分析软件建立模型。N I R 和H PLC 测定的异常值分别采用光谱影响值Leverage 和化学值误差Residua l 这2个统计量来检验剔除。经过异常值的剔除进行优化,得到了较为理想的校正模型。通过PLS1方法建立的(N I R )光谱校正模型,得到的样品丹参酮 A 和丹酚酸B 的N I R 光谱预测值与H PLC 分析值之间相关性良好,测定数据偏差较小。丹参酮 A 模型的主成分维数为7,R 2
=0 9873,RM SEC V =0 0103,丹酚酸B 模型的主成分维数为3,R 2
=0 9832,RM SECV =0 1868。校正模型确立后,N I R 光谱完成1次测量只需2m i n 。而H PLC 测定以上2种成分需分别提取和测试,整个测试过程约需4h 。
3.3 检测模型效果 以PLS1建立的校正模型对5份外部验正集样品进行分析。丹参酮 A 的测试结果见表1。N I R 光谱预测值与H PLC 测定真值的R 2
=0 9743。丹酚酸B 的测试结果见表2。N I R 光谱预测值与H PLC 测定真值的R 2
=0 9886。
由上述数据可见,N I R 光谱预侧值与H PLC 分析值之间相关性良好,测定结果趋于一致。3.4 精密度试验 取1个预测样品,重复扫描20
表1 丹参酮 A 、
丹酚酸B 校正模型对外部验正集样品的分析结果(n =5)
%
成分编号预测值化学值相对误差绝对误差丹参酮 A
0010 2460 2316 4940 015 0020 2630 267-1 498-0 004 0030 1960 199-1 508-0 003 0040 2010 1896 3490 012
0050 1790 1686 5480 011丹酚酸B
0014 0854 0510 8390 034 0024 6474 740-1 962-0 093 0033 3623 547-5 216-
0 185 **** **** 3650 8620 029
005
3 048
2 985
2 111
0 063
表2 丹参酮 A 、丹酚酸B 预测回收率(n =5)
%
成分编号预测值化学值回收率平均值丹参酮 A
10010 2460 231106 5103 0 10020 2630 26799 5 10030 1960 19998 5 10040 2010 189106 3
10050 1790 168107 5 丹酚酸B 10014 0854 051101 899 0 10024 6474 74098 0 10033 3623 54795 8 10043 3943 365101 9
1005
3 048
2 985
102 1
次,将所得光谱带入建立的校正模型计算含量,以考察方法的精密度,结果丹参酮 A 和丹酚酸B 的RSD
分别为1 756%,1 980%,说明仪器精密度良好。3.5 稳定性试验 取1个预测样品,每1h 扫描一次,于5h 内重复扫描5次,考察样品的稳定性。结果丹参酮 A 的RSD 1 193%,丹酚酸B 的RSD 1 869%,说明样品在5h 内相对稳定。3.6 预测回收率试验 取5个预测样品,分别扫描,将所得光谱带入建立的校正模型,计算丹参酮 A 和丹酚酸B 预测值与H PLC 测定的真值之间的比值(预测回收率),丹参酮 A 和丹酚酸B 的预测回收率分别为103 0%,99 0%。结果见表2。4 结论
AOTF -近红外光谱测定复方丹参片中丹参酮 A 和丹酚酸B 的新方法,集快速、直接、多成分同时测定和能够实现现场分析为一体,解决了复方丹参片定量分析过程中操作复杂、分析周期长,不能用于在线检测的问题,分析结果令人满意,各项分析参数能够满足药品生产过程中含量测定的要求,若进一步加大样本的数量,增加样本的代表性,可以建立更加稳定的模型,为复方丹参片在线质量控制提供有效的分析方法。另外,将美国、欧洲等发达国家纳入药典的先进分析技术应用于中成药的生产和质量
分析,使中成药分析方法与国际医药市场标准接轨,适应了中药现代化的需要。[参考文献]
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A new m ethod for quick anal ysis of tanshinone A and sal vi anolic acid
in Fufang Danshen tablets by AOTF -N ear infrared spectroscopy
W ANG N ing ,CA I Shao-song 2,W E I H ong 1,DONG H a -i p i ng 2
(1 Shandong M e d ical C ollege ,J i 'nan 250002,Ch i na ;2 J i 'nan G ol d en p ro Indus t r i a l Co.L t d .,J i 'nan 250100,China)[Abstract] O bjective :T o establi sh a new me t hod using AOTF-N ear i n fra red spectroscopy(N IRS)f o r qu i ck de ter m i nati on of tansh i none A and sa lviano lic aci d B i n Fufang D anshen tablets .M e thod :H PLC was used as a reference m ethod to deter m i ne the con -tents o f tansh i none A and sa l v iano lic ac i d B i n Fu F ang D an Shen tablets .M u lti var i a te ca li b ration m ode ls based on PLS1a l gor it hm w ere deve l oped to corre l a te the spectra and the correspondi ng va l ues de ter m i ned by t he re ference m e t hods .Resu lt :RM SECV (root -m ean -square error of cross -vali dati on)o f the m ode ls for tansh i none A and sa l v iano lic ac i d B w ere 0.0103and 0.1868respectively .T he co rre l a ti on coeffi c i ents o f t he ca li bra ti on models we re 0.9873and 0.9832respec tive l y .Ex terna l va li dation w ith externa l va li da ti on sa m ples proved that the re l a ti ve coe fficien t o f the predicted va l ue and the tru t h value we re R 2=0.9743and R 2=0.9886respectively ,w it h m easured recyc l e ra tes of 103.0%and 99.0%.Conc l u sion :N I R S can be used i n the deter m i nation of tansh i none A and salv-i ano lic ac i d B,wh i ch se ts up the founda ti on o f product -li ne contro l of F uang D anhen tablets .
[K ey words] acoust -optic tunab le filter ;near -infrared spec troscopy ;F ufang D anshen tablets ;tanshinone A ;sa lv i ano li c acid
B ;PLS1a l go rith m
[责任编辑 鲍 雷]
[收高日期] 2007-03-12
[基金项目] 上海市经委课题(2003B010)[通讯作者]
*
徐德生,Te:l (Fax):(021)51322491,E-m ai:l xudes1953@126.co m
聚酰胺-大孔树脂联用富集益母草总黄酮
余丹妮1
,徐德生2*
,冯 怡2
,卫洪昌
2
(1.中国药科大学,江苏南京210009;2.上海中医药大学中药学院,上海201203)
[摘要] 目的:寻找一种有效富集益母草总黄酮的方法并对工艺条件进行初步摸索。方法:样品液以聚酰胺吸附,水洗除杂。将除杂后的聚酰胺加于大孔吸附树脂柱顶部,以乙醇洗脱富集总黄酮。结果:聚酰胺与D 101树脂联合应用能很好的富集益母草总黄酮。最佳工艺条件为:药材与聚酰胺比为5 1,药材与树脂比为1 3,树脂径高比为1 7时,以50%乙醇洗脱,收集洗脱液7B V 。富集物总黄酮纯度可达23%,黄酮转移率为69%。结论:该方
光谱成像技术的分类 光谱成像技术，有时又称成像光谱技术，融合了光谱技术和成像技术，交叉涵盖了光谱学、光学、计算机技术、电子技术和精密机械等多种学科，能够同时获得目标的两维空间信息和一维光谱信息。 光谱成像技术发展到今天，出现的光谱成像仪的种类和数量己经具有较大规模，因而可以从光谱分辨率、信息获取方式（扫描方式）、分光原理和重构理论等不同的视角对光谱成像技术进行分类。 1基于光谱分辨率分类 光谱成像技术针对光谱分辨能力的不同，可分为多光谱(Multi-spectral)，高光谱(Hyper- spectral)以及超光谱(Ultra-spectral)。多光谱的谱段数一般只有几十个，高光谱的谱段数可达到几百个，而超光谱一般指谱段数上千个。它们的区别如表1所示。 表1多、高、超光谱的比较 分类分辨 率 通道数光谱典型例子 多光谱（Multi-spectral）10-1λ 量级 5—30ETM+ ASTER 高光谱（Hyper-spectral）10-2λ 量级 100— 200 AVIRIS 超光谱（Ultra-spectral）10-3λ 量级 1000— 10000 GIFTS
2 基于信息获取方式分类 光谱成像仪需要对三维“数据立方”进行探测，而现今的探测器最多能进行二维探测。要想获得完整的三维数据，理论上至少需增加一维的空间扫描或光谱扫描。光谱成像技术获取图谱信息的主要方式有：挥扫式(Whiskbroom )、推扫式(Pushbroom)、凝视式(Staring)以及快照式(Snapshot)。 挥扫式成像光谱仪的光谱成像系统只对空间中某点进行光谱探测，通过沿轨和穿轨两个方向扫描获取完整的二维空间信息，其信息获取方式如图1a所示。AVIRIS就是通过挥扫成像[1]。 推扫式光谱成像系统探测空间中一维线视场(图1b中的X方向)的光谱，通过沿轨方向(Y方向)扫描实现二维空间信息的获取，芬兰国立技术研究中心实验室研制的AISA就是典型的推扫式成像光谱仪[2]。 凝视式光谱成像系统可对固定窗口目标成像，采用滤光的方式分离并获取不同波段的图像信息，再将不同波段的图像堆叠成“数据立方”。如图1c中所示，该类成像光谱仪实际上是采用光谱维扫描的方式实现图谱“数据立方”的获取。 图1 典型的光谱成像过程：a挥扫式；b推扫式；c凝视式；d快照式 快照式是一种新兴的图谱信息获取方式，它不需扫描便可获取三维图谱信息。快照式光谱成像技术实现方式主要有三种：一种是视场分割三维成像的方式，利用玻璃堆进视场分割，再利用分光器件将三维信息展开到二维平面进行面探测
1目的 建立 Nicoletis5 红外光谱仪的检定规程，确保仪器的性能可靠和测量的准确性。 2范围 适用于 Nicoletis5 红外光谱仪的检定。 3职责 质量检验部负责执行此规程，质量保证部负责监督实施。 4定义 无。 5内容 5.1 检定项目和技术要求 序号检定项目技术要求 1波数示值误差在 3000cm-1附近的波数视值误差±5cm-1在 1000cm-1附近的波数视值误差±1cm-1 -1 附近的波数重复性 -1 2波数重复性在 3000cm≤2.5cm -1 附近的波数重复性 -1在 1000cm≤0.5cm 3透射比重复性不大于 0.5% 在 3200cm-1~2800cm-1分辨峰7 个 4分辨力2851cm-1与 2870cm-1之间分辨深度≥18% 1583cm-1与 1589cm-1之间分辨深度≥12% -1 峰半高宽 -1水汽 1554.4cm≤2cm 5本底光谱能量分布不小于20% 3200cm-1~2800cm-1内 100%线的平直度≤1% 6 线的平直度-1-1内 100%线的平直度≤1% 100%2200cm~1900cm 800cm-1~500cm-1内 100%线的平直度≤4% 7噪声不大于 1% 5.2 检定环境 5.2.1 环境温度： 16～25℃，相对湿度：≤60%； 5.2.2 仪器应置于平稳的工作台上，不应有强光、强气流、强烈振动和强电磁干扰；5.2.3 环境无腐蚀性气体、烟尘干扰；供电电源电压220V±22V ，频率 50Hz±1Hz。 5.3 标准物质
聚苯乙烯膜红外波长标准物质。 5.4 检定内容 5.4.1 波数示值误差与波数重复性 Nicoletis5 红外光谱仪扫描范围为4000cm-1~400cm-1，分辨率为 4.0cm-1，常用扫描速度，扫描次数为 15.待 Nicoletis5 红外光谱仪稳定后，采集空气本底背景，扫描聚苯乙烯红外波长 标准物质，测量 3027cm-1， 2851cm-1，1601cm-1，1028cm-1，907cm-15 个主要吸收 峰。重复测量 3 次。按公式（ 1）计算，取△V绝对值最大值为波数示值误差。按公式（2）计算，取δv绝对值最大值为波数重复性。 v=v i－ v（1） δv=v max－v min（2） 式中： v——波数示值误差， cm-1； δ v——波数重复性， cm-1； -1 vi ——第 i 峰值波数测量平均值， cm ； -1 v max——第 i 峰波数测量最大值， cm-1； -1 v min——第 i 峰波数测量最小值， cm 。 在 T 绝对值最大值为透射比重复性。 R T=T max－T min（ 3） 式中： R T——透射比重复性， %； T max——聚苯乙烯峰值透射比最大值，%； T min——聚苯乙烯峰值透射比最小值，%； 5.4.3 分辨力 分辨苯环特征吸收峰的个数 -1~2800cm-1范围内，谱图可分辨的吸收峰的个数，见图1。 分辨深度 -1（峰）与 2870cm-1（谷）之间的峰谷深度和1583cm-1（峰）和 1589cm-1（谷）之间的峰谷深度，用T 表示。见图 2 和图 3。 5.4.3.3 半高宽
发表日期：2007年6月3日【编辑录入：admin】 1．保持室内干燥，空调和除湿机必须全天开机（保持环境条件2５±１０℃左右，湿度≤７０％）； 2．保持实验室安静和整洁，不得在实验室内进行样品化学处理，实验完毕即取出样品室内的样品。 3．经常检查干燥剂颜色，如果兰色变浅，立即更换。 4．根据样品特性以及状态，制定相应的制样方法并制样。5．测试红外光谱图时，扫描空光路背景信号和样品文件信号，经傅立叶变换得到样品红外光谱图。根据需要，打印或者保存 红外光谱图。 6．实验完毕后在记录本上记录使用情况。 7．设备停止使用时，样品室内应放置盛满干燥剂的培养皿。8．干燥剂再生：将干燥剂在烘箱内105℃烘干至兰色（约3小时）即可。 9．将压片模具、KBr晶体、液体池及其窗片放在干燥器内备用。10．液体池使用NaCl、CaF2、BaF2等晶体很脆易碎，应小心保存。11．液体池使用的KRS-5晶体剧毒，使用时避免直接接触（戴手套），打磨KRS-5晶体时避免接触或吸入KRS-5粉末，打磨的 废弃物必须妥善处理。
2010-01-12 17:11:38 来源：实验室设备信息网浏览：342次 红外光谱仪操作规程及注意事项 一、操作步骤 1．开机前准备 开机前检查实验室电源、温度和湿度等环境条件，当电压稳定，室温为21±5℃左右，湿度≤65％才能开机。 2．开机 开机时，首先打开仪器电源，稳定半小时，使得仪器能量达到最佳状态。开启电脑，并打开仪器操作平台OMNIC软件，运行Diagnostic菜单，检查仪器稳定性。 3．制样 根据样品特性以及状态，制定相应的制样方法并制样。 4．扫描和输出红外光谱图 测试红外光谱图时，先扫描空光路背景信号（Collect→Background），再扫描样品文件信号（Collect→Sample)，经傅立叶变换得到样品红外光谱图。 5．关机 （1）关机时，先关闭OMNIC软件，再关闭仪器电源，最后关闭计算机并盖上仪器防尘罩。（2）在记录本记录使用情况。 二、注意事项1．测定时实验室的温度应在15～30℃，所用的电源应配备有稳压装置。2．为防止仪器受潮而影响使用寿命，红外实验室应保持干燥（相对湿度应在65%以下）。3．样品的研磨要在红外灯下进行，防止样品吸水。 4．压片用的模具用后应立即把各部分擦干净，必要时用水清洗干净并擦干，置干燥器中保存，以免锈蚀。 5．OMNI采样器使用过程中必须注意以下几点： （1）样品与Ge晶体间必须紧密接触，不留缝隙。否则红外光射到空气层就发生衰减全反
多光谱相机原理及组成 多光谱成像技术自从面世以来,便被应用于空间遥感领域。而随着搭载平台的小型化和野外应用的需求，光谱成像仪在农业、林业、军事、医药、科研等领域的需求也越来越大。而在此之前成像技术并没有那么高，只能对特定的单一的谱段进行成像。虽然分辨率高但是数据量大难以进行分析、存储、检索，而多光谱成像是将所有的信息结合在一起，这不仅仅是二维空间信息，同时也把光谱的辐射信息也包含在内，从而在更宽的谱段范围内成像。 多光谱相机的基本构成 1.光学系统 可以在各个谱段内范围内成像，可以很好的的控制杂散光，是多光谱相机最重要的部分，对工作谱段范围和分辨能力起了决定性的作用，还可以设定工作焦距视场角大小等 2.控制和信息处理器 控制监督多光谱相机的整个工作过程，并收集图像数据，并进行储存。 3.热控装置 由温度控制器、隔热材料、散热器、热控涂层等组成 4.其他结构 物镜、电路系统、探测器及其他零配件 多光谱相机的工作谱段范围 人眼所能能识别的光谱区间为可见光区间，波长从400nm到700nm;普通数码相机的光谱响应区间与人眼识别的光谱区间相同，包含蓝、绿、红、三个波段;而多光谱相机的工作谱段范围在其基础上，可以分可见光、近红外光、紫外光等每台多光谱相机的分辨率不同，所应用的领域也不同 就比如说我们在做植被调查的时候，植被的可见光波段对绿色比较敏感对红色和蓝色反射较弱。相对于可见光波段，植被在近红外波段具有很强的反射特性，多数植被在可见光波段的光谱差异很小。而在近红外波段的光谱差异更大，光谱差异越明显越有利于分类。 光谱特性 我们知道像素运用复杂的大气准则来，复原反射光谱和辐射光谱所的到的数据分析，得到不同物质的反射率不同，称之为光谱特征。如果有足够的光谱特证，可用于识别场景中的专用材质，其中包括光谱范围、宽度、分辨率。范围是指相机获取图像来自的光谱段，谱段的宽度反映了谱段设置的要求、通过努力衡量大气中物质的光谱特性还有传感器的光谱响应，就要考虑大气中的吸收和散射。多光谱相机的光学系统 光学系统是指由透镜、反射镜、棱镜和光阑等多种光学元件按一定次序组合成的系统。通常用来成像或做光学信息处理。曲率中心在同一直线上的两个或两个以上折射(或反射)球面组成的光学系统称为共轴球面系统，曲率中心所在的那条直线称为光轴。其中参数包括焦距、视场角、相对孔径等。 多光谱相机的反射光学系统 如果光学系统中的光学镜片为反射镜，则此系统称之为反射系统，反射式光学系统最大的优势就在于其光谱范围很大，对各个谱段都适用，并且不需要矫正二级光谱，但是因选用的是非球面镜片，会使系统的加工和装配变得十分困难，增加制作工艺难度
第一节：紫外光谱(UV) 一、简答 (p36 1-3) 1．丙酮的羰基有几种类型的价电子。并说明能产生何种电子跃迁各种跃迁可在何区域波长处产生吸收 答：有n 电子和π电子。能够发生n →π*跃迁。从n 轨道向π反键轨道跃迁。能产生R 带。跃迁波长在250—500nm 之内。 2．指出下述各对化合物中，哪一个化合物能吸收波长较长的光线（只考虑π→π* 跃迁） (2) (1) 及 NHR 3 CH CH OCH 3 CH 及CH 3 CH CH 2 答：（1）的后者能发生n →π*跃迁，吸收较长。（2）后者的氮原子能与苯环发生P →π共轭，所以或者吸收较长。 3．与化合物（A ）的电子光谱相比，解释化合物（B ）与（C ）的电子光谱发生变化的原因（在乙醇中）。 (C)(B) (A)入max ＝420 εmax ＝18600 入max ＝438 εmax ＝22000 入max ＝475 εmax ＝320003 N N N NO HC 32(CH )2 N N N NO H C 32(CH )2 2 32(CH )(CH )23N N N NO 答：B 、C 发生了明显的蓝移，主要原因是空间位阻效应。 二、分析比较(书里5-6) 1．指出下列两个化合物在近紫外区中的区别： CH CH 3 2 (A)(B)
答：（A）和（B）中各有两个双键。（A）的两个双键中间隔了一个单键，这两个双键就能发生π→π共轭。而（B）这两个双键中隔了两个单键，则不能产生共轭。所以（A）的紫外波长比较长，（B）则比较短。 2．某酮类化合物，当溶于极性溶剂中（如乙醇中）时，溶剂对n→π*跃迁及π→π*跃迁有何影响答：对n→π*跃迁来讲，随着溶剂极性的增大，它的最大吸收波长会发生紫移。而π→π*跃迁中，成键轨道下，π反键轨道跃迁，随着溶剂极性的增大，它会发生红移。 三、试回答下列各问题 *跃迁还是π→π* 1．某酮类化合物λhexane max＝305nm，其λEtOH max=307nm,试问，该吸收是由n→π 跃迁引起的(p37-7) 答：乙醇比正己烷的极性要强的多，随着溶剂极性的增大，最大吸收波长从305nm变动到307nm，随着溶剂极性增大，它发生了红移。化合物当中应当是π→π反键轨道的跃迁。 四.计算下述化合物的λ ： max 1. 计算下列化合物的λmax：(p37 -11) 五、结构判定 1. 一化合物初步推断其结构不是A就是B，经测定UV λEtOH max=352nm,试问其结构为何 O O (A)(B)
高光谱成像检测技术 一、高光谱成像技术的简介 高光谱成像技术是近二十年来发展起来的基于非常多窄波段的影像数据技术，其最突出的应用是遥感探测领域，并在越来越多的民用领域有着更大的应用前景。它集中了光学、光电子学、电子学、信息处理、计算机科学等领域的先进技术，是传统的二维成像技术和光谱技术有机的结合在一起的一门新兴技术。 高光谱成像技术的定义是在多光谱成像的基础上，在从紫外到近红外（200-2500nm）的光谱范围内，利用成像光谱仪，在光谱覆盖范围内的数十或数百条光谱波段对目标物体连续成像。在获得物体空间特征成像的同时，也获得了被测物体的光谱信息。 高光谱成像技术具有超多波段（上百个波段）、高的光谱分辨率（几个nm）、波段窄（≤10-2λ）、光谱范围广（200-2500nm）和图谱合一等特点。优势在于采集到的图像信息量丰富，识别度较高和数据描述模型多。由于物体的反射光谱具有“指纹”效应，不同物不同谱，同物一定同谱的原理来分辨不同的物质信息。 二、高光谱成像系统的组成和成像原理 高光谱成像技术的硬件组成主要包括光源、光谱相机（成像光谱仪+CCD）、装备有图像采集卡的计算机。光谱范围覆盖了200-400nm、400-1000nm、900-1700 nm、1000-2500 nm。 CCD 光源光栅光谱仪成像镜头
光谱相机的主要组成部分有：准直镜、光栅光谱仪、聚焦透镜、面阵CCD。 高光谱成像仪的扫描过程：面阵CCD探测器在光学焦面的垂直方向上做横向排列完成横向扫描（X方向），横向排列的平行光垂直入射到透射光栅上时，形成光栅光谱。这是一列像元经过高光谱成像仪在CCD上得到的数据。它的横向是X方向上的像素点，即扫描的一列像元；它的纵向是各像元所对应的光谱信息。 同时，在检测系统输送带前进的过程中，排列的探测器扫出一条带状轨迹从而完成纵向扫描（Y方向）。
傅里叶红外光谱仪操作规程 1．开机前准备 开机前检查实验室电源、温度和湿度等环境条件，当电压稳定，室温在 15~25℃、湿度≤60%才能开机。 2．开机 首先打开仪器的外置电源，稳定半小时，使得仪器能量达到最佳状态。开启电脑，并打开仪器操作平台 OMNIC软件，运行 Diagnostic菜单，检查仪器稳定性。 3．制样 根据样品特性以及状态，制定相应的制样方法并制样。固体粉末样品用 KBr 压片法制成透明的薄片;液体样品用液膜法、涂膜法或直接注入液体池内进行测定；（液膜法是在可拆液体池两片窗片之间，滴上 1-2滴液体试样，使之形成一薄的液膜；涂膜法是用刮刀取适量的试样均匀涂于 KBr窗片上，然后将另一块 窗片盖上，稍加压力，来回推移，使之形成一层均匀无气泡的液膜；沸点较低，挥发性较大的液体试样，可直接注入封闭的红外玻璃或石英液体池中，液层厚度一般为 0.01~1mm）。 4．扫描和输出红外光谱图 将制好的 KBr薄片轻轻放在锁氏样品架内，插入样品池并拉紧盖子，在软 件设置好的模式和参数下测试红外光谱图。先扫描空光路背景信号（或不放样品时的 KBr薄片，有 4个扣除空气背景的方法可供选择），再扫描样品信号，经 傅里叶变换得到样品红外光谱图。根据需要，打印或者保存红外光谱图。5．关机 （1）先关闭 OMNIC软件，再关闭仪器电源，盖上仪器防尘罩。 （2）在记录本上记录使用情况。 6．清洗压片模具和玛瑙研钵 KBr对钢制模具的平滑表面会产生极强的腐蚀性，因此模具用后应立即用水冲洗，再用去离子水冲洗三遍，用脱脂棉蘸取乙醇或丙酮擦洗各个部分，然后用电吹风吹干，保存在干燥箱内备用。玛瑙研钵的清洗与模具相同。
光谱成像技术的分类光谱成像技术，有时又称成像光谱技术，融合了光 谱技术和成像技术，交叉涵盖了光谱学、光学、计算机技术、电子技术和精密机械等多种学科，能够同时获得目标的两维空间信息和一维光谱信息。出现的光谱成像仪的种类和数量己经具有较大规光谱成像技术发展到今天，、分光原理和重构理论模，因而可以从光谱分辨率、信息获取方式（扫描方式）等不同的视 角对光谱成像技术进行分类。 1基于光谱分辨率分类，高(Multi-spectral)光 谱成像技术针对光谱分辨能力的不同，可分为多光谱多光谱的谱段数一般只有几十个，spectral)。(Hyper- spectral)以及超光谱(Ultra-光谱它们的区别如表高光谱的谱段数可达到几百个，而超光谱一般指谱段数上千个。所示。1多、高、超光谱的比较表1 ASTER 量级Multi-spectral）（ -2A VIRIS 10010λ高光谱—200 量级）（Hyper-spectral
-3GIFTS 超光谱—100010λ10000 量级Ultra-spectral（） 2 基于信息获取方式分类 而现今的探测器最多能进行进行探测，“数据立方”光谱成像仪需要对三维． 二维探测。要想获得完整的三维数据，理论上至少需增加一维的空间扫描或光谱扫描。光谱成像技术获取图谱信息的主要方式有：挥扫式(Whiskbroom )、推扫 式(Pushbroom)、凝视式(Staring)以及快照式(Snapshot)。 挥扫式成像光谱仪的光谱成像系统只对空间中某点进行光谱探测，通过沿轨和穿轨两个方向扫描获取完整的二维空间信息，其信息获取方式如图1a所示。[1]就是通过挥扫成像VIRISA。 推扫式光谱成像系统探测空间中一维线视场(图1b中的X方向)的光谱，通过沿 轨方向(Y方向)扫描实现二维空间信息的获取，芬兰国立技术研究中心实验[2]。室研制的AISA就是典型的推扫式成像光谱仪凝视式光谱成像系统可对固定窗口目标成像，采用滤光的方式分离并获取不同波段的图像信息，再将不同波段的图像堆叠成“数据立方”。如图1c中所示，该类成像光谱仪实际上是采用光谱维扫描的方式实现图谱“数据立方”的获取。 快照式c凝视式；d推扫式；典型的光谱成像过程：图1 a挥扫式；b 它不需扫描便可获取三维图谱信息。快照式是一种新兴的图谱信息获取方式，利快照式光谱成像技术实现方式主要有三种：一种是视场分割三维成像的方式，[3]，用玻璃堆进视场分割，再利用分光器件将三维信息展开到二维平面进行面探测[4]，利用正交光栅等分光器件将三维信所示；第二种是计算层析的方式如图1d第三种是孔径编码计算光谱再利用算法重构三维图谱；息层析投影到二维平面， [5]，通过孔径编码的形式引入计算维，再进行分光得到编码的混合图成像的方式谱信息，最后通过计算解码重构三维信息的孔径编码计算成像技术，其三维信息获取方式如图2所示。
红外光谱仪操作规程及注意事项 第一环境部分： 1. 保持室内干燥，空调和除湿机必须全天开机（保持环境条件不要低于20度，湿度≤65％）；在南方潮湿地方，除湿机要每天都开着控制湿度，如果是由于湿度的原因，造成KBr窗片被腐蚀，是不在保修范围内的。温度变化梯度不能大于1摄氏度每小时. 2. 保持实验室清洁，不得在实验室内进行样品化学处理，实验完毕即取出样品室内的样品。 3. 一般要求红外光谱仪24小时开机，即使做不到这一点也要保证每周都开机预热三次以上，每次两个小时以上。 4．随机带的干燥剂是分子筛，可以重复使用。若仪器humidity指示灯变红色，表明干燥剂已经受潮，应倒出放到一个烧杯里在烘箱中烘干，条件是１５０度下连续烘２４小时，降温时可置于干燥皿中以防止再度吸潮。千万不能连干燥管一起放到烘箱烘干。（由技术员负责） 5.样品室内放有盛变色硅胶的烧杯，一旦有半数以上颜色变红，必须更换硅胶。干燥剂再生：将干燥剂在烘箱内105℃烘干至兰色（约3小时）即可。 第二制样部分： 固体样品的准备 1. 样品和KBr的比例一般为1—2mg样品配上200mg的KBr。如果样品太多，测出来的吸收峰太强，如果样品太少，有些弱峰将测不出来。因不可能用天平称量，并且每种样品的对红外光的吸收程度不一致，故常凭经验取用。一般要求所测得的光谱图中绝大多数吸收峰处于10%～80%透光率范围在内。最强吸收峰的透光率如太大(如大于30%)，则说明取样量太少; 相反，如最强吸收峰为接近透光率为0%，且为平头峰，则说明取样量太多，此时均应调整取样量后重新测定。一般片子厚度应在0.5mm以下，厚度大于0.5mm时，常可在光谱上观察到干涉条纹，对供试品光谱产生干扰。 2. 红外光谱测定最常用的溴化钾最好应为光学试剂级，至少也要分析纯级。溴化钾和样品用前在红外干燥箱里充分干燥，研磨3—5分钟要连同玛瑙研钵一块放到红外烘干箱里进行干燥5分钟。 3. 压片时，把样品和KBr混合物放到压片模具时，保证样品是均匀铺平在模具里，一般压力在10-15MPa, 压力太小压出来的片子不透明，压力太大容易损坏模具。一般加上压以后，保持压力1—2分钟，然后放压取片。 4、模具用后应立即把各部分用乙醇擦干净，必要时先用水清洗干净后再用乙醇擦干，置干燥器中保存，以兔锈蚀。
六、红外吸收光谱法(193题) 一、选择题 ( 共61题 ) 1. 2 分 (1009) 在红外光谱分析中，用 KBr制作为试样池，这是因为： ( ) (1) KBr 晶体在 4000～400cm-1范围内不会散射红外光 (2) KBr 在 4000～400 cm-1范围内有良好的红外光吸收特性 (3) KBr 在 4000～400 cm-1范围内无红外光吸收 (4) 在 4000～400 cm-1范围内，KBr 对红外无反射 2. 2 分 (1022) 下面给出的是某物质的红外光谱（如图），已知可能为结构Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ，试问哪 一结构与光谱是一致的？为什么？ ( ) 3. 2 分 (1023) 下面给出某物质的部分红外光谱（如图），已知结构Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ，试问哪一结构 与光谱是一致的，为什么？ 4. 2 分 (1068) 一化合物出现下面的红外吸收谱图，可能具有结构Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ，哪一结构与 光谱最近于一致？ 5. 2 分 (1072) 1072 羰基化合物中， C = O 伸缩振动 频率出现最低者为 ( ) (1) I (2) II (3) III (4) IV 6. 2 分 (1075) 一种能作为色散型红外光谱仪色散元件的材料为 ( ) (1) 玻璃 (2) 石英 (3) 卤化物晶体 (4) 有机玻璃 7. 2 分 (1088) 并不是所有的分子振动形式其相应的红外谱带都能被观察到，这是因为 ( ) (1) 分子既有振动运动，又有转动运动，太复杂 (2) 分子中有些振动能量是简并的 (3) 因为分子中有 C、H、O 以外的原子存在 (4) 分子某些振动能量相互抵消了 8. 2 分 (1097) 下列四组数据中，哪一组数据所涉及的红外光谱区能够包括CH3- CH2-CH = O的吸收带( ) 9. 2 分 (1104) 请回答下列化合物中哪个吸收峰的频率最高？ ( ) 10. 2 分 (1114) 在下列不同溶剂中，测定羧酸的红外光谱时，C＝O 伸缩振动频率出现最高者为( ) (1) 气体 (2) 正构烷烃 (3) 乙醚 (4) 乙醇 11. 2 分 (1179) 水分子有几个红外谱带，波数最高的谱带对应于何种振动 ? ( ) (1) 2 个，不对称伸缩 (2) 4 个，弯曲 (3) 3 个，不对称伸缩 (4) 2 个，对称伸缩 12. 2 分 (1180) CO2的如下振动中，何种属于非红外活性振动 ? ( ) (1) ←→ (2) →←→ (3)↑↑ (4 )
多光谱视频成像技术 光谱是由原子内部运动的电子能级跃迁产生的。各种物质的原子内部电子的运动情况不同，所Ｗ它们发射的光波也不同。目前观测到的原子发射的光谱线己达百万条，每种原子都有其独恃的光谱，犹如人的指纹一样各不相同。研究不同物质的发光和吸收光的情况，有重要的理论和实际意义，己成为一门专业的学科——光谱学。由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可Ｗ根据光谱来鉴别物质和确定其化学组成。故而，高光谱成像技术被广泛应用于多个领域。 光谱图像的传统应用领域包括遥感、矿产勘探、危险废物监控等。近些年来，光谱图像被逐渐用来解决机器视觉领域的难题，例如材质辨别、眼科学、燃烧动力学、细胞科学、监控、精细农业和军事安防等。 3.1传统光谱成像技术 谱仪采用光学分光元件（棱镜、光栅等），能够记录下单个像素点的高分辨率光谱信息。为了获取二维光谱图像，传统的光谱成像仪器普遍采用扫描策略，通过牺牲时间分辨率来换取高分辨率光谱信息。按照不同的扫描策略，传统光谱 成像方法主要分为两类：空间域扫描型和光谱域滤波型。空间域扫描式光谱采集方法分为两类：掸扫式和推扫式。掸扫式光谱仪每次记录空间上1个像素点的光谱信息，扫描装畳逐点移动直到所有像素点的光谱信息均记录完毕。为了提升扫描效率，推扫式光谱仪通过移动狭缝的位置，每次记录空间上1条线的光谱信息，狭缝逐线移动直至记录下整个场景的光谱信息。光谱域滤波式光谱仪普遍采用窄带滤波片或者电子控制的液晶变波长带通器件，通过时序切换滤波片来记录不同波段的光谱信息。 整体来说，传统的光谱仪普遍通过连续采样的方式获取3维光谱矩阵信息。为了实现高精度的光谱采集，需要对同一场景进行多次采样。因此，此类方法无法获取动态场景的光谱信息。 3.2计算光谱成像技术 传统光谱成像无法采集动态光谱的弊端，严重阻碍了目标跟踪、环境污染监测、流水线材质识别等领域的光谱应用拓展，能够在一次曝光时间内获取整个高维光谱数据矩阵的技术成为了行业的迫切需求。 光谱数据矩阵具有3个维度，每秒钟的数据达到10Gb量级。1次测量获取如此大数据量的数据超过了奈奎斯特采用极限，但是基于近年来提出的压缩感知理论，这成为了可能。下面介绍几种典型的基于此技术的计算成像式光谱获取方法。 （1）断层式扫描式 断层扫描式光谱仪通过在一个二维平面上投影出整个高维光谱矩阵，实现了单次曝光时间内的光谱获取。断层扫描式光谱仪具备单次曝光光谱获取能力，不使用任何滤波片能够直接记录下不同波段的光谱信息，从而保证了整个系统具备很高的光效率。 （2）编码光圈式 压缩感知理论表明，从有限的低维平面投影中重建高维数据矩阵是理论上可行的。美国杜克大学David.J.Brady教授首次将此思想引入到光谱采集中，其基本假设是自然场景光谱具备多尺度内在稀疏属性。为了实现编码压缩感知，相机中惯常被用来调节光通量的光圈被替换成二维随机编码器件。场景的入射光线透过成像物镜第一次成像在编码光圈表面，接着经过中继镜和棱镜色散后，最后在探测器上第二次成像。 （3）棱镜掩膜式 该系统使用掩模或微透镜阵列的空间采样方法，结合传统色散方式，通过高分辨率相机对散开的光谱进行采集，能够在短曝光时间内实现光谱的视频采集。棱镜掩膜式系统的光谱采集过程：场景光线经掩模采样后被三棱镜色散，根据“光路可逆原理”推导掩模空间分布模型，
红外光谱仪使用操作步骤 1.把仪器主机插头和计算机主机插头插入排插中，首先打开稳压电 源的开关，然后打开排插电源；开仪器主机电源（开关在仪器后面），预热20min左右；开启计算机。 2.样品处理：（在预热的过程中操作，以便节省时间） 在玛瑙研钵中分别研磨少量KBr粉末（用来做本底），固体样品和KBr粉末的混合物（比例约1：100～300，用来测样）至2.5微米以下（大约需时2~3min），装样。取样和装样时，药品匙不能混合使用，应分别装不同的样品。测定多个样品时，中间需要清洗附件，应非常小心地拿放玛瑙研钵，附件先用自来水冲洗干净，然后用蒸馏水冲洗，再用乙醇润洗，最后放入干燥器中。 3.测试： （1）双击打开桌面omnic应用程序，当右上角Bench Status旁出现“√”，即可进行测量。 （2）测试本底： 把装本底KBr的样品槽轻轻推进光路中，点击工具栏中Collect，点击其下的collect background （或直接点击工具栏中第一个图标collect background），按ok即收集本底谱图，测试完后按yes加到窗口中。 （3）测试样品： 把装样品的样品槽轻轻推进光路中；点击工具栏中Window，点击其下的new window，新建窗口；点击工具栏中collect，点击其下
的collect sample（或直接点击工具栏中第二个图标collect sample），按ok即收集样品谱图，测试完后按yes加到窗口中。 （4）图谱处理或保存：在工具栏中File或Edit进行文件保存或编辑处理。 A．若需要做曲线平滑，点击工具栏中的Process，再点击其下的Smooth…，根据需要设定平滑的数据，平滑完后可以删掉原始的曲线，（选中原始曲线，点击工具栏中的第八个剪刀图标即可），保存平滑后的曲线。 B．若需做基线校正，应先把图转换为ABs形式（点击工具栏中第三个图标ABs即可），再进行自动基线校正（点击工具栏中第六个图标即可），校正后的图为红色，选中原有图（此时，绿色变为红色）删除，可再把图转换为透过率形式（点击工具栏中第四个图标％T即可）。 C．若想看几个图的叠加图，点击工具栏中的Window,再点击其下的New Window…,然后在这个窗口中打开想要叠加的图谱即可。 4.测试完后，关闭测试窗口，退出程序；关闭仪器主机电源，点击 “开始”，关计算机，关插排电源和稳压电源的开关，拔出插排中仪器插头。 5.清洗所用的附件，并放回原处；KBr瓶放回干燥器中。 6.使用后登记：认真记录每次开机时间、使用者、测试样品名、样 品数、机器运转情况、指导老师等。
红外吸收光谱法 一、选择题 1. CH 3—CH 3的哪种振动形式是非红外活性的（1） （1）υC-C （2）υC-H （3）δasCH （4）δsCH 2. 化合物中只有一个羰基.却在1773cm -1和1736 cm -1 处出现两个吸收峰.这是因 为（3） （1）诱导效应 （2）共轭效应 （3）费米共振 （4）空间位阻 3. 一种能作为色散型红外光谱仪的色散元件材料为（4） （1）玻璃 （2）石英 （3）红宝石 （4）卤化物晶体 4. 预测H 2S 分子的基频峰数为（2） （1）4 （2）3 （3）2 （4）1 5. 下列官能团在红外光谱中吸收峰频率最高的是（4） （1） （2）—C ≡C — （3） （4）—O —H 二、解答及解析题 1. 把质量相同的球相连接到两个不同的弹簧上。弹簧B 的力常数是弹簧A 的力常数的两倍.每个球从静止位置伸长1cm.哪一个体系有较大的势能。 答：M h hv E k 2π= = ;所以B 体系有较大的势能。 2. 红外吸收光谱分析的基本原理、仪器.同紫外可见分光光度法有哪些相似和不同之处 答： 红外 紫外 基本原理 当物质分子吸收一定波长的光能.能引起分子振动和转动的能及跃迁.产生的吸收光谱一般在中红外区.称为红外光谱 当物质分子吸收一定波长的光能.分子外层电子或分子轨道电子由基态跃迁到激发态.产生的吸收光谱一般在紫外-可见光区。 仪器 傅立叶变换红外光谱仪 紫外可见光分光光度计 相同：红外光谱和紫外光谱都是分子吸收光谱。 不同：紫外光谱是由外层电子跃迁引起的。电子能级间隔一般约为1~20eV; 而红外光谱是分子的振动能级跃迁引起的.同时伴随转动能级跃迁.一般振动能级间隔约为~1eV 。
高光谱成像技术 高光谱成像技术起源于地质矿物识别填图研究，逐渐扩展为植被生态、海洋海岸水色、冰雪、土壤以及大气的研究中。对空间探测、军事安全、国土资源、科学研究等领域都具有非常重要的意义。 所谓高光谱图像就是在光谱维度上进行了细致的分割，不仅仅是传统所谓的黑、白或者R、G、B的区别，而是在光谱维度上也有N个通道，例如：我们可以把400nm-1000nm分为300个通道。因此，通过高光谱设备获取到的是一个数据立方，不仅有图像的信息，并且在光谱维度上进行展开，结果不仅可以获得图像上每个点的光谱数据，还可以获得任一个谱段的影像信息。 目前高光谱成像技术发展迅速，常见的包括光栅分光、声光可调谐滤波分光、棱镜分光、芯片镀膜等。 原理： 光栅分光原理： 在经典物理学中，光波穿过狭缝、小孔或者圆盘之类的障碍物时，不同波长的光会发生不同程度的弯散传播，再通过光栅进行衍射分光，形成一条条谱带。也就是说：空间中的一维信息通过镜头和狭缝后，不同波长的光按照不同程度的弯散传播，这一维图像上的每个点，再通过光栅进行衍射分光，形成一个谱带，照射到探测器上，探测器上的每个像素位置和强度表征光谱和强度。一个点对应一个谱段，一条线就对应一个谱面，因此探测器每次成像是空间一条线上的光谱信息，为了获得空间二维图像再通过机械推扫，完成整个平面的图像和光谱数据采集。 经过狭缝的光由于不同波长照射到不同的探测器像元上，光能量很低，因此需要选择高灵敏相机，同时需要加光源。例如系统如下：
声光可调谐滤波分光(AOTF)原理： AOTF由声光介质、换能器和声终端三部分组成。射频驱动信号通过换能器在声光介质内激励出超声波。改变射频驱动信号的频率，可以改变AOTF衍射光的波长，从而实现电调谐波长的扫描。 最常用的AOTF晶体材料为TeO2即非共线晶体，也就是说光波通过晶体之后以不同的出射角传播。如上图所示：在晶体前端有一个换能器，作用于不同的驱动频率，产生不同频率的振动即声波。不同的驱动频率对应于不同振动的声波，声波通过晶体TeO2之后，使晶体中晶格产生了布拉格衍射，晶格更像一种滤波器，使晶体只能通过一种波长的光。光进入晶体之后发生衍射，产生衍射光和零级光。 l AOTF系统组成： AOTF系统组成：成像物镜+准直镜+偏振片+晶体+偏振片+物镜+detector，入射光经过物镜会聚之后进入准平行镜(把所有的入射光变成平行光)，准平行光进入偏振片通过同一方向的传播的光，平行光进入晶体之后，平行于光轴的光按照原来方向前行，非平行光进行衍射，分成两束相互垂直o光和e光(入射光的波长不同经过晶体之后的o光与e光的角度也不同，因此在改变波长的过程中，图像会出现漂移);o 光和e光及0级光分别会聚在不同的面上。
Bruker 红外光谱仪软件安装、使用步骤及注意事项 1. OPUS软件需要工作在win2000/XP操作系统,显示器的最小分辨率要为 1024×768。 2. 需要一块 10M 或 10M/100M兼容网卡 (实际工作在 10M 模式 , 并安装好驱动程序及 TCP/IP协议。网卡的 TCP/IP协议需要指定 IP 地址 , 一般设 为 :10.10.0.100(最后一位为 2-255之间的任意整数。子网掩码为 :255.0.0.0。其它不用设置。 3. 仪器的初始 IP 地址是 10.10.0.1,可以在 IE 地址栏中键入 10.10.0.1打开仪器的硬件信息。这步操作可以检查仪器与是否联通,在日常操作过程中不会用到, 只有当仪器出现异常时,在 BRUKER 工程师的电话指导下使用。 4. 仪器使用过程中任何时候 Internet Explorer中文件菜单下的脱机工作不能被选中,否则将导致仪器不能和电脑连接。 5. windows 系统如果要安装防火墙之类软件,请在使用本仪器前关闭 , 或设置成对本仪器 IP 地址是开放的状态。 6. 在使用仪器时, IE 上所有代理服务器设置应该取消,否则仪器与电脑不能正常通讯。 7. 必须以系统管理员的身份登陆 windows 系统,才能进行 OPUS 软件的安装, 并进行用户管理设置。 8. OPUS软件安装完毕后,需要重启电脑。运行 OPUS 软件,可以点击桌面上的OPUS 图标,缺省的密码是 OPUS (大写 ,启动软件后可以更改登陆密码。 9. 每次开始测量时,点击个性化工具条的高级数据采集(或测量菜单下高级测 量选项 ,检查(或调入事先设置好的实验参数文件(例如 c:\program files\opus\xpm\MIR_TR.XPM 文件后 , 切换到检查信号页面, 应该在几秒钟后看到红色十字架形干涉图。新仪器的干涉图正常幅度(Amplitude 的绝对值应在 18000以上 (随仪器使用时间而减弱 , 位置 (position 范围应该在 58000-62000. 看见十字型干
成像光谱技术 1.成像光谱技术发展简述 光谱技术是指利用光与物质的相互作用研究分子结构及动态特性的学科，即通过获取光的发射、吸收与散射信息可获得与样品相关的化学信息，成像技术则是获取目标的影像信息，研究目标的空间特性信息。这两个独立的学科在各自的领域里已有数百年的发展历史，但是知道上个世纪六十年代，遥感技术兴起，空间探测和地表探测一时成为科学界研究的热点，人们希望得到的不单纯是目标的影响信息或者目标的光谱信息，而是同时得到影像信息和光谱信息，这一需求极大的导致了成像技术和光谱技术的结合，催生出了成像光谱技术。 所谓光谱成像技术，其本质是充分利用了物质对不同电磁波谱的吸收或辐射特性，在普通的二维空间成像的基础上，增加了一维的光谱信息。由于地物物质组成的不同，其对应的光谱之间存在差异（即指纹效应），从而可以利用地物目标的光谱进行识别和分类。光谱成像技术可以在电磁波段的紫外、可见光、近红外和中红外区域，获取许多窄并且光谱连续的图像数据，为每个像元提供一条完整并且连续的光谱曲线。 图1 成像光谱技术示意图 图1.1就是成像光谱技术的示意图，成像光谱仪得到一个三维的数据立方体，从每个空间象元都可以提取一条连续的光谱曲线，通过谱线的特征分析，继而用于后续的测探等目的。 2.成像光谱仪的分类 成像光谱仪是成像光谱技术发展的必然产物，是可以同时获取影像信息与像元的光谱信息的光学传感器，是成像光谱技术得以实现的实物载体，根据不同的分类标准可以进行多种分类，主要有以下几种： (1)根据成像光谱仪的光谱分辨率不同，可以分为多光谱成像仪
(Multispectral Imager, MSI)，高光谱成像仪(Hyperspectral Imager, HSI)，超光谱成像仪(Hyperspectral Imager, USI)。 多光谱成像仪：获得的目标物的波段在3~12之间，光谱分辨率一般在 100nm左右，主要用于地带分类等方面。 高光谱成像仪：获得的目标物的波段在100~200之间，光谱分辨率在10nm 左右，被广泛用于遥感中。 超光谱成像仪：获得的目标物的波段在1000~10000之间，光谱分辨率在 1nm以下，通常用于大气微粒探测等精细探测领域。 (2)按照分光原理的不同可以分为棱镜色散型、光栅衍射型、滤光片型、干涉 型以及计算层析型。 棱镜色散型和光栅衍射型分别是利用棱镜的色散和光栅的衍射来获取目标物的光谱，这两类光谱仪都是直接型光谱仪，即可以直接得到目标物的光谱曲线，具有原理简单和性能稳定等优点。 滤光片型光谱仪是采用相机加滤光片的方案，分光元件为滤光片，有多种形式，有线性滤光片、旋转滤光片等。这种光谱仪也是一种间接成像光谱仪，需要调制才能获得整个数据立方体 干涉型光谱仪是采用干涉仪实现两束相干光的干涉，从而获得目标物的干涉图。该类型的光谱仪其采集到干涉图和最终需要反演得到光谱图之间存在傅里叶变换关系，故其也称傅里叶变换光谱仪。 (3)按照扫描方式不同，成像光谱技术可分为挥扫式(Whiskbroom)、推扫式(Pushbroom)和凝视(Staring)成像光谱仪。 挥扫视：主要利用扫描镜，将空间信息按照一定的顺序输入，再由光谱仪对各点进行光谱分光，这类光谱仪的探测器一般为线阵。 推扫式：采用一个垂直于运动方向的面阵探测器，先将扫描成像于光谱仪的狭缝上，在通过运动获得另一维的光谱数据。 凝视型：无需探测器的运动，在任意时刻即可获取目标的二维空间信息以及一维光谱信息。 此外，还有多种分类方法，比如按照数据称重理论和调制方式以及搭载平台的不同等等。 3.成像光谱技术的应用 成像光谱技术应用方向可以分为两大类：军用和民用。在军用方面，由于成像光谱仪特别是高光谱成像仪具有在光谱上区分地物类型的能力，因此它在地物的精细分类、目标检测和变化检测上体现出较强的优势，成为一种重要的战场侦察手段。早在20世纪末，美国军方就有实验表明高光谱图像可以分辨出
1目的 建立Nicoletis5红外光谱仪的检定规程，确保仪器的性能可靠和测量的准确性。 2范围 适用于Nicoletis5红外光谱仪的检定。 3职责 质量检验部负责执行此规程，质量保证部负责监督实施。 4定义 无。 5内容 5.1检定项目和技术要求 5.2检定环境 5.2.1环境温度：16～25℃，相对湿度：≤60%； 5.2.2仪器应置于平稳的工作台上，不应有强光、强气流、强烈振动和强电磁干扰；5.2.3环境无腐蚀性气体、烟尘干扰；供电电源电压220V±22V，频率50Hz±1Hz。 5.3标准物质
聚苯乙烯膜红外波长标准物质。 5.4检定内容 5.4.1波数示值误差与波数重复性 Nicoletis5红外光谱仪扫描范围为4000cm-1~400cm-1，分辨率为4.0cm-1，常用扫描速度，扫描次数为15.待Nicoletis5红外光谱仪稳定后，采集空气本底背景，扫描聚苯乙烯红外波长标准物质，测量3027cm-1，2851cm-1，1601cm-1，1028cm-1，907cm-15个主要吸收峰。重复测量3次。按公式（1）计算，取△V绝对值最大值为波数示值误差。按公式（2）计算，取δv绝对值最大值为波数重复性。 ?v=?v i－v（1） δv=v max－v min（2） 式中：?v——波数示值误差，cm-1； δv——波数重复性，cm-1； ?vi——第i峰值波数测量平均值，cm-1； v——第i峰波数标准值，cm-1； v max——第i峰波数测量最大值，cm-1； v min——第i峰波数测量最小值，cm-1。 5.4.2透射比重复性 在T绝对值最大值为透射比重复性。 R T=T max－T min（3） 式中：R T——透射比重复性，%； T max——聚苯乙烯峰值透射比最大值，%； T min——聚苯乙烯峰值透射比最小值，%； 5.4.3分辨力 分辨苯环特征吸收峰的个数 -1~2800cm-1范围内，谱图可分辨的吸收峰的个数，见图1。 分辨深度 -1（峰）与2870cm-1（谷）之间的峰谷深度和1583cm-1（峰）和1589cm-1（谷）之间的峰谷深度，用T表示。见图2和图3。 5.4.3.3半高宽