一种基于太赫兹理论模拟光谱库的三唑酮鉴别方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种三唑酮鉴别方法，更具体地涉及一种利用太赫兹时域光谱分析技 术、化学理论模拟分析技术、二阶导数太赫兹光谱以及最佳匹配筛选算法对三唑酮鉴别的 方法。
【背景技术】
[0002] 太赫兹（THz)波是指频率在0. 1~10THz范围内的电磁波（ITHz=IO12Hz)。 THz光谱包含着丰富的物理和化学信息，可以对大量有机分子进行THz波光谱响应、动力学 特性以及分子构型、构象进行分析研究和种类鉴别；太赫兹辐射的光子能量低，不会对被测 物质产生有害电离，可以对物质进行无入侵无损检测；太赫兹辐射对多介电材料和固体材 料具有良好的投射性。太赫兹波的一系列独特性能，使得其成为近些年来快速发展起来的 无损检测技术。
[0003] 目前，三唑酮常用的检测方法是色谱分析法，但是色谱分析法样品的前处理，无 法实现在线检测，对检测条件要求高。利用光谱进行三唑酮检测成为研究热点。紫外光 谱仅与分子中的生色团和助色团有关，很难独立于分子结构解析；拉曼光谱需要考虑荧光 和激光至热对分子结构造成的分解和破坏；红外光谱是分子中基团原子间振动跃迀时吸收 红外光产生，因此红外光谱可以鉴别不同化学基团的物质，但是结构相似的物质，却很难区 分。太赫兹光谱弥补上述光谱的缺陷，由于一般情况下同一类三唑酮分子具有相同的官能 团和相似的分子结构，因此将太赫兹光谱技术应用于三唑酮检测成为探索三唑酮光谱检测 的新方法。
[0004] 但是相对紫外-可见光谱、红外光谱、拉曼光谱，目前有关太赫兹光谱检测应用还 处于研究阶段，有效的检测方法和数据处理方法成为太赫兹光谱技术应用于未知物检测领 域有待突破的技术。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有太赫兹三唑酮鉴别数据处理技术上存在的不足，本发明提供一种利 用太赫兹时域光谱分析技术、化学理论模拟分析技术、二阶导数太赫兹光谱以及最佳匹配 筛选算法进行三唑酮鉴别方法。
[0006] 一种基于太赫兹理论模拟光谱库的三唑酮鉴别方法，包括以下步骤： (1) 建立样品指纹谱库：借助化学理论模拟软件，对三唑酮样品分子进行晶体理论模拟 分析，获得样品分子的太赫兹理论模拟吸收光谱，提取样品理论模拟吸收光谱的特征吸收 峰，建立样品标准特征吸收峰指纹库X; (2) 获取待测样品二阶导数特征吸收峰：借助太赫兹时域光谱装置采集待测样品太赫 兹时域光谱，进而利用菲涅尔公式计算获取待测样品实验吸收频谱图；进一步对待测样品 实验吸收频谱进行二阶微分处理，获得待测样品二阶导数吸收频谱图，提取待测样品二阶 导数吸收频谱图的特征吸收峰7。
[0007](3)对待测样品进行鉴别：根据已建立的样品理论模拟特征吸收峰指纹谱库X，对 待测样品二阶导数吸收频谱图的特征吸收峰K进行最佳匹配筛选，进而对待测样品进行鉴 别。
[0008] 进一步的，所述的太赫兹理论模拟吸收光谱和实验吸收频谱图的频率范围在 0. 4 ~2.OTHz。
[0009] 进一步的，所述三唑酮样品为三唑类杀菌剂三唑酮或丙环唑。
[0010] 相对于传统方法，本发明有以下优点： (1)相对传统指纹库建立方法，用理论模拟方法，从分子振动角度获取三唑酮样品分子 的理论模拟吸收谱，提取特征吸收峰峰位，作为被测物质的指纹谱库，具有相对唯一性和可 靠性。
[0011] (2)本发明建立二阶微分处理模型，提取待测样品二阶导数谱的特征吸收峰峰位， 应用最佳匹配筛选法对特征吸收峰进行归属筛选。
【附图说明】
[0012] 图1为实施例二的三唑酮理论模拟吸收光谱图； 图2为实施例二的三唑酮实验吸收频谱图； 图3为实施例二的三唑酮二阶导数的特征吸收峰吸收频谱图； 图4为最佳匹配筛选法流程图。
【具体实施方式】
[0013] 通过实例和【附图说明】对本发明作进一步说明。
[0014] 一种基于太赫兹理论模拟光谱库的三唑酮鉴别方法，包括以下步骤： 1.建立样品指纹谱库： 借助化学理论模拟软件，分别对三唑酮分子晶体进行理论模拟分析，获取这三唑酮的 太赫兹理论模拟吸收光谱，提取三唑酮理论模拟吸收光谱的特征吸收峰，建立样品标准特 征吸收峰指纹库X。如图1。
[0015] 建立样品标准特征吸收峰指纹库_4勸:屬:
[0016] 其中X为样品标准特征吸收峰指纹库中第i种样品，?为样品标准特征吸收峰指 纹库中样品种类数，此时，％为1|样品的特征吸收峰，/?为_样品特征吸收峰总峰 数。
[0017]2.获取待测样品二阶导数特征吸收峰： (1) 将三唑酮药品作为待测样品/,，和聚乙烯粉末以1:1比例进行混合制备成圆形样 本薄片； (2) 借助太赫兹时域光谱装置测量待测样品的时域波形，利用菲涅尔公式计算获取 待测样品实验吸收频谱图； (3) 进而利用二阶微分处理模型，对待测样品实验吸收频谱图进行二阶微分处理，获 得待测样品实验吸收频谱图二阶导数吸收频谱图，提取二阶导数吸收频谱图的特征吸收 峰，建立待测样品特征吸收峰库/,，如图3 ; 待测样品特征吸收峰衿二1>丨、…其中为待测样品的特征吸收峰，f为 待测样品A的特征吸收峰总峰数。
[0018] 菲涅耳公式模型表示为：
公式中：、八~分别为待测样品和参考信号振幅的比值和相位差，为样品的厚 度，》为电磁波在真空中传播的速度；:々为角频率。
[0019] 二阶微分处理模型表示为：
公式中为待测样品实验吸收频谱的吸收强度，_为待测样品实验吸收频谱的频 率。
[0020] 3.对待测样品进行鉴别： (1) 根据步骤1中已建立的样品理论模拟特征吸收峰指纹谱库X，对于样品理论模拟 特征吸收峰指纹谱库A，利用图4中的最佳匹配筛选法对待测样品特征吸收峰库/,，筛除 无效特征吸收峰，提取有效特征吸收峰；图4的最佳匹配筛选法中#为允许误差，初始值取 0. 1 ； (2) 然后欧氏距离的均方根，见公式（4)，对样品理论模拟特征吸收峰指纹谱库Xi和待 测样品特征吸收峰库进行特征吸收峰归属相似度测度，取A最短的样品理论模拟特征 吸收峰指纹谱库1:::，即为待测样品种类。
公式中，％为指纹谱库1:中的可被归属的特征吸收峰,?为待测样品冲可归属的特 征吸收峰，寒;为归属特征吸收峰峰位总数。
[0022] 所述的太赫兹理论模拟吸收光谱和实验吸收频谱图的频率范围在0. 4~2.OTHz。
[0023] 实施例1的结果如表1，现有方法一般很难对待测样品作出检测，利用本发明的方 法成功完成了对待测样品的鉴别。
[0024] 表 1。
[0025] 以上所述及图中所示的仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本领域的普 通技术人员来说，在不脱离本发明的原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，这些也应 视为属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于太赫兹理论模拟光谱库的三唑酮鉴别方法，包括以下步骤： (1) 建立样品指纹谱库； (2) 获取待测样品二阶导数特征吸收峰； (3) 对待测样品进行鉴别。2. 如权利要求1所述的基于太赫兹理论模拟光谱库的三唑酮鉴别方法，其特征在于： 步骤（1)具体如下： 借助化学理论模拟软件，分别对三唑酮分子晶体进行理论模拟分析，获取这三唑酮的 太赫兹理论模拟吸收光谱，提取三唑酮理论模拟吸收光谱的特征吸收峰，建立样品标准特 征吸收峰指纹库X; 建立样品标准特征吸收峰指纹库其中Ai;为样品标准特征吸收峰指纹库中第i种样品，^；为样品标准特征吸收峰指纹库 中样品种类数，此时樹=]，％为X样品的特征吸收峰，/?为X样品特征吸收峰总峰数。3. 如权利要求1所述的基于太赫兹理论模拟光谱库的三唑酮鉴别方法，其特征在于： 步骤（2)具体如下： (1)将三唑酮药品作为待测样品/,，和聚乙烯粉末以1:1比例进行混合制备成圆形样 本薄片； (2) 借助太赫兹时域光谱装置测量待测样品的时域波形，利用菲涅尔公式计算获取 待测样品实验吸收频谱图； (3) 进而利用二阶微分处理模型，对待测样品实验吸收频谱图进行二阶微分处理，获 得待测样品实验吸收频谱图二阶导数吸收频谱图，提取二阶导数吸收频谱图的特征吸收 峰，建立待测样品特征吸收峰库/,，如图3 ; 待测样品特征吸收_;其中g为待测样品的特征吸收峰，I:为 待测样品A的特征吸收峰总峰数； 菲涅耳公式模型表示为：公式中：分别为待测样品和参考信号振幅的比值和相位差，貧为样品的厚 度，:1?为电磁波在真空中传播的速度；声为角频率； 二阶微分处理模型表示为：公式中：/t>)为待测样品实验吸收频谱的吸收强度，w为待测样品实验吸收频谱的频 率。4. 如权利要求1所述的基于太赫兹理论模拟光谱库的三唑酮鉴别方法，其特征在于： 步骤（3)具体如下： 对待测样品进行鉴别： (1) 根据步骤1中已建立的样品理论模拟特征吸收峰指纹谱库X，对于样品理论模拟特 征吸收峰指纹谱库X，利用最佳匹配筛选法对待测样品特征吸收峰库^筛除无效特征吸 收峰，提取有效特征吸收峰； (2) 然后欧氏距离的均方根，见公式（4)，对样品理论模拟特征吸收峰指纹谱库X和待 测样品特征吸收峰库&进行特征吸收峰归属相似度测度，取_最短的样品理论模拟特征 吸收峰指纹谱库^，即为待测样品种类；公式中，?为指纹谱库％:中的可被归属的特征吸收峰，为待测样品冲可归属的特 征吸收峰，寡;为归属特征吸收峰峰位总数。5.如权利要求1所述的基于太赫兹理论模拟光谱库的三唑酮鉴别方法，其特征在于： 所述的太赫兹理论模拟吸收光谱和实验吸收频谱图的频率范围在〇. 4~2. OTHz。
【专利摘要】本发明提供了一种基于太赫兹理论模拟光谱库的三唑酮鉴别方法，包括以下步骤：建立样品标准特征吸收峰指纹库<i>X</i>；获取待测样品二阶导数特征吸收峰：借助太赫兹时域光谱装置采集待测样品太赫兹时域光谱，进而利用菲涅尔公式计算获取待测样品实验吸收频谱图；进一步对待测样品实验吸收频谱进行二阶微分处理，获得待测样品二阶导数吸收频谱图，提取待测样品二阶导数吸收频谱图的特征吸收峰<i>Y</i>；对待测样品进行鉴别：根据已建立的样品理论模拟特征吸收峰指纹谱库<i>X</i>，对待测样品二阶导数吸收频谱图的特征吸收峰<i>Y</i>进行最佳匹配筛选，进而对待测样品进行鉴别。
【IPC分类】G01N21/3563, G01N21/3586
【公开号】CN105067557
【申请号】CN201510529713
【发明人】沈伟
【申请人】湖州旭龙生物化学有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月26日