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《华南理工大学》 2013年
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红外杂化单光束谱的概念、性质及其在扣除水汽和其它干扰组分吸收峰方面的应用

陈玉静  
【摘要】:红外光谱能够提供丰富的物质结构信息,不仅在化学各学科中得到广泛的应用,而且在许多相关学科,如石油,煤炭,农业,医药,地质,环境,气象和空间科学也有着重要的应用。无论是气态,液态,固态或是聚合物样品都可进行分析测试。红外光谱的制样和测量过程简单快捷,但制样和测量方法不当则会引起光谱的失真和变形。与均匀样品相比,不均匀样品的红外光谱存在失真现象。本论文针对不均匀样品的光谱失真问题提出了杂化单光束谱的概念。定量地用数学公式来描述不均匀样品的红外单光束谱。我们首次定量地解释了不均匀样品的红外光谱失真程度。研究表明,杂化光谱的失真程度与样品的不均匀程度和样品对红外光的吸收程度密切相关。利用杂化光谱的概念,发展了新的扣除背景组分吸收峰干扰的新方法。对同一物质(A)而言,先测量厚度为b1(均匀)样品的单光束谱Φ0e-Kb1,再测量厚度b2(均匀)样品的单光束谱φ0e-Kb2,则它们的杂化谱定义为:φh=αφb1+(1-α)φb2(0≤α≤1),在满足b2≥b1≥0.7b2,和Amax≤0.869(b2样品的最大吸收峰强度)的条件下,无论组分因子α取何数值,杂化光谱的失真都可忽略不计。更为重要的是由厚度为b1和b2的样品合成的杂化光谱具有强度可以任意调节的独特性质。通过改变组分因子α(或者扫描次数),杂化光谱的强度可以在φoe-Kb1和φoe-Kb2之间任意调节。这一新颖独特的优点表明,只要获得b1和b2样品的单光束谱,则厚度在b1和b2间的物质A的单光束谱都可用杂化光谱Φh来表达。基于杂化光谱这一独特的优势,我们提出了扣除背景组分吸收峰干扰的新方法,即杂化光谱测量法,其核心思想是通过组分因子α来调控某一背景组分在背景杂化单光束谱的强度,使其与该组分在样品单光束谱中的强度完全一致,从而实现扣除干扰组分吸收峰的目的。实验结果表明杂化光谱扣除法可以成功地扣除空气中水汽的干扰、液体样品中溶剂的干扰、固体混合物中某一组分的干扰等。扣除水汽干扰的效果可以与真空仪器的测试结果相媲美,但适用范围更广,包括封闭体系和敞开体系,并且具有简便、快捷、经济等特点。运用杂化光谱法首次实现了在线扣除水溶液中水吸收峰的光谱测量,结果表明使用杂化光谱法获得的光谱信噪比优于光谱差减技术。杂化光谱背景扣除法具有简便且高效的特点,为红外光谱提供了一种新的测量路径和方法。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:O657.33

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【参考文献】
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