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太赫兹光谱技术在毒品检测中的应用研究

光谱学与光谱分析 2013年第9期33卷 2348-2353页

作者：和挺沈京玲北京市太赫兹波谱与成像重点实验室太赫兹光电子学教育部重点实验室首都师范大学物理系北京100048

综述了近年来将太赫兹光谱技术应用于毒品检测与识别方面的研究成果:利用自主研发的可移动式小型太赫兹时域光谱仪作为实验平台,建立了含有38种纯度在90%以上的毒品太赫兹光谱数据库;用密度泛函理论进行了光谱解析;讨论了干涉以及包装... 详细信息

综述了近年来将太赫兹光谱技术应用于毒品检测与识别方面的研究成果:利用自主研发的可移动式小型太赫兹时域光谱仪作为实验平台,建立了含有38种纯度在90%以上的毒品太赫兹光谱数据库;用密度泛函理论进行了光谱解析;讨论了干涉以及包装物对光谱的影响;结合人工神经网络、支持向量机等方法对毒品光谱进行定性识别;同时,研究确定毒品纯度和有效成份含量的理论和实验方法。

关键词：太赫兹光谱技术毒品检测光谱识别人工神经网络光谱分析

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反射式太赫兹返波振荡器成像系统及其应用

红外与毫米波学报 2010年第1期29卷 15-18,31页

作者：葛新浩吕默钟华张存林首都师范大学物理系北京市太赫兹波谱与成像重点实验室太赫兹光电子学教育部重点实验室北京100048

实现了基于返波管源的太赫兹波反射式成像系统.这是一种新型的无损探伤成像方式.从样品表面或者基底反射回来的太赫兹波被焦热电探测器收集,最后经过计算机处理成像.频率为0.7THz的成像系统被用来对一系列样品进行无损检测,如硬币、徽... 详细信息

实现了基于返波管源的太赫兹波反射式成像系统.这是一种新型的无损探伤成像方式.从样品表面或者基底反射回来的太赫兹波被焦热电探测器收集,最后经过计算机处理成像.频率为0.7THz的成像系统被用来对一系列样品进行无损检测,如硬币、徽章、模型飞机以及预埋了人工缺陷的工业样品.结果表明,很多工业材料相对于太赫兹波都是透明的,尤其是一些在航空航天技术中具有广泛应用价值的吸收微波的材料.

关键词：无损检测太赫兹成像返波震荡器反射式成像

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苏氨酸的太赫兹及拉曼光谱研究

物理学报 2009年第11期58卷 7640-7645页

作者：王卫宁首都师范大学物理系北京市太赫兹波谱与成像重点实验室教育部太赫兹光电子重点实验室北京100048

采用太赫兹时域光谱和拉曼光谱法对L-苏氨酸多晶粉末进行测试研究,获得了样品在0.2—2.8THz(6.7—93.2cm-1)波段的特征吸收和10—4000cm-1波段的拉曼散射谱;分别在6.7—93.2cm-1和400—4000cm-1两个波段进行了吸收光谱与拉曼散射光谱的... 详细信息

采用太赫兹时域光谱和拉曼光谱法对L-苏氨酸多晶粉末进行测试研究,获得了样品在0.2—2.8THz(6.7—93.2cm-1)波段的特征吸收和10—4000cm-1波段的拉曼散射谱;分别在6.7—93.2cm-1和400—4000cm-1两个波段进行了吸收光谱与拉曼散射光谱的对比,根据晶胞分子所属的空间群,对隶属于分子的极性和非极性振动模式(A,B1,B2,B3对称类型)进行了指认;利用Gaussian08的B3LYP函数和6-311+G**基组计算了苏氨酸晶体的简正频谱,对所观察到的苏氨酸的全部THz吸收和低频拉曼散射峰所对应的振转模式进行了归属.

关键词：太赫兹光谱拉曼散射氨基酸

太赫兹技术对二甲基苯甲酸六种同分异构体的识别

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光谱学与光谱分析 2015年第11期35卷 3041-3045页

作者：刘建伟沈京玲张波北京市太赫兹波谱与成像重点实验室太赫兹光电子学教育部重点实验室首都师范大学物理系北京100048

选取了在化工、医药生产中常见的中间体——二甲基苯甲酸作为研究对象,利用太赫兹时域光谱（THz-TDS）系统研究了室温条件下,二甲基苯甲酸的六种同分异构体在太赫兹波段的吸收光谱。实验结果表明,在0.2~2.2THz波段范围内,六种物质的特... 详细信息

选取了在化工、医药生产中常见的中间体——二甲基苯甲酸作为研究对象,利用太赫兹时域光谱（THz-TDS）系统研究了室温条件下,二甲基苯甲酸的六种同分异构体在太赫兹波段的吸收光谱。实验结果表明,在0.2~2.2THz波段范围内,六种物质的特征频谱响应有非常明显的区别,而红外光谱仪的测量结果则显示,在1 450~1 700cm-1波段范围内不同的异构体表现出相似的吸收特征。利用密度泛函理论（DFT）对六种物质的吸收频谱进行计算,并对它们的吸收峰产生的原因进行分析,可知在1 450~1 700cm-1范围内六种物质的吸收峰均是由苯环的骨架伸缩振动和羧基上CO的伸缩振动引起的,而在0.2~2.2THz波段,由于六种物质分子中整个苯环与相对位置不同的三个支链之间存在面外相对摆动,造成了集体振动模式的差异,从而表现出不同的吸收特征。通过分析发现,六种样品在两个频率范围分别表现出的差异和相似的吸收特征,源于其分子结构间的差异性和相似性,而利用太赫兹波段吸收特征的差异,可以实现对二甲基苯甲酸六种同分异构体的鉴别。上述研究结果表明,利用太赫兹和红外光谱技术研究同分异构体光谱特性的差异性和相似性是可行的,也为快速鉴别二甲基苯甲酸异构体种类和检测该化工中间体的纯度提供了一条有效的途径。

关键词：太赫兹时域光谱技术吸收峰同分异构体红外光谱仪振动模式分析

食品添加剂特丁基对苯二酚的太赫兹光谱及其检测分析

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光谱学与光谱分析 2011年第7期31卷 1809-1813页

作者：张曼蔡禾沈京玲首都师范大学物理系北京市太赫兹波谱与成像重点实验室太赫兹光电子学教育部重点实验室北京100048

太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术对物质进行无损检测是太赫兹应用领域的一个研究热点。针对近日报道检查出部分麦当劳的＂麦乐鸡＂添加剂中含有的一种化学成分——特丁基对苯二酚（TBHQ）含量超标,应用太赫兹无损检测技术对其作定性识别... 详细信息

太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术对物质进行无损检测是太赫兹应用领域的一个研究热点。针对近日报道检查出部分麦当劳的＂麦乐鸡＂添加剂中含有的一种化学成分——特丁基对苯二酚（TBHQ）含量超标,应用太赫兹无损检测技术对其作定性识别。测得该种化学成分在0.2~2.2 THz的吸收谱和折射率曲线,并将其以不同比例与面粉均匀混合,测得混和物和面粉在0.2-2.2 THz的吸收谱。同时对TBHQ进行理论模拟作为对比。结果表明,通过太赫兹波段吸收曲线的特征差异检测TBHQ是可行的,为无损食品添加剂的检测提供一种新型的方法。

关键词：太赫兹时域光谱特丁基对苯二酚(TBHQ) 面粉频谱吸收谱

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太赫兹技术对头孢菌素类抗生素的研究

光谱学与光谱分析 2013年第2期33卷 330-333页

作者：张曼朱思原李庆梅沈京玲首都师范大学物理系北京市太赫兹波谱与成像重点实验室太赫兹光电子学教育部重点实验室北京100048

太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术对物质进行识别和定量分析是太赫兹应用领域的一个研究热点。文章报道了14种头孢类抗生素纯品在0.2～2.6THz波段的共振吸收谱和折射率谱,其中8种特征吸收峰明显。没有明显特征吸收峰的抗生素样品在该波段的... 详细信息

太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术对物质进行识别和定量分析是太赫兹应用领域的一个研究热点。文章报道了14种头孢类抗生素纯品在0.2～2.6THz波段的共振吸收谱和折射率谱,其中8种特征吸收峰明显。没有明显特征吸收峰的抗生素样品在该波段的折射率谱也有较为明显差异。这些结果是利用太赫兹时域光谱技术鉴别抗生素品种的依据。利用纯品太赫兹吸收谱,对两个不同厂家生产的头孢克肟药品进行了主成分定量评估,分别得到了头孢克肟在药品中的含量,它们与药品包装上标定含量的相对误差分别为9.38%和0.92%。证明了太赫兹技术在药品检测中的可靠性和良好的应用前景。

关键词：头孢菌素类抗生素太赫兹时域光谱技术吸收峰折射率含量计算

基于微流控芯片的电解质溶液太赫兹吸收特性研究

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光谱学与光谱分析 2019年第8期39卷 2348-2353页

作者：武亚雄苏波何敬锁张存林首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室太赫兹波谱与成像北京市重点实验室北京成像技术高精尖创新中心

由于许多生物分子的振动和转动能级均在太赫兹波段,且太赫兹波具有电子能量低(约4 meV),不会破坏待测样品的特性,因此可以采用太赫兹光谱技术检测生物样品。然而许多生物分子在液体环境中才能保持其生物活性,需要在盐溶液中来探究酸碱... 详细信息

由于许多生物分子的振动和转动能级均在太赫兹波段,且太赫兹波具有电子能量低(约4 meV),不会破坏待测样品的特性,因此可以采用太赫兹光谱技术检测生物样品。然而许多生物分子在液体环境中才能保持其生物活性,需要在盐溶液中来探究酸碱环境对其的影响,以及在盐类缓冲液中研究其生物特性。但水作为极性液体对太赫兹波有强烈的吸收,因此,探究如何减少水对太赫兹吸收的方法非常必要。水对太赫兹的吸收主要因水分子间氢键造成,现阶段最常见的方法是减少水与太赫兹波的作用距离以及破坏水分子间的氢键。利用夹心式微流控芯片在太赫兹时域光谱系统下通过观察光谱强度变化来探究电解质对水分子间氢键的影响,既减少了水和太赫兹波的作用距离,又探究了电解质对水分子间氢键的作用。在微流控芯片中分别加入不同种类以及不同浓度的电解质,通过观察其在0.1~1.0 THz范围内的光谱强度变化来分析不同电解质对水分子间氢键的影响。部分电解质促进氢键的缔合,而另一部分则破坏氢键的形成,在太赫兹光谱范围内表现为光谱强度的变化。若促进氢键的缔合则对太赫兹吸收变大,光谱强度减弱;若破坏氢键的缔合则对太赫兹吸收减弱,光谱强度增加。研究结果发现:在水中加入KCl和KBr时,太赫兹光谱强度增加,表明二者对氢键有破坏作用,使得光谱强度变大;然而当加入MgCl 2和CaCl 2时,太赫兹光谱强度减弱,表明二者对氢键有缔合作用,从而使光谱强度变小。利用太赫兹技术在0.1~1.0 THz范围内研究KCl, KBr, MgCl 2和CaCl 2这四种不同浓度的电解质溶液特性,发现它们只会对光谱强度造成一定影响,不会引入新的特征吸收峰以及对待测样品造成干扰。这对于研究诸如大肠杆菌、枯草芽孢杆菌等在0.1~1.0 THz范围内有特征吸收谱的生物分子具有一定的实用价值。在溶液中加入所需的电解质并借助微流控芯片不仅可以识别待测样品、研究待测样品的光谱信息、探究其生物特性,而且为进一步推动太赫兹技术在生化方面的应用研究提供了先决条件。

关键词：太赫兹微流控芯片电解质氢键

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非极性有机溶剂光学参数的太赫兹波精确测量

光谱学与光谱分析 2011年第11期31卷 2886-2890页

作者：刘畅王新柯孙文峰张岩首都师范大学物理系太赫兹波谱与成像北京市重点实验室太赫兹光电子学教育部重点实验室北京100048

利用太赫兹时域光谱技术对六种常用非极性有机溶剂进行了测量,其中包括正己烷、环己烷、石油醚、甲苯、四氯化碳和二硫化碳。由于这些非极性有机溶剂常用于溶解其他有机物,因此测量非极性有机溶剂的光学参数,有助于进一步研究其他有机... 详细信息

利用太赫兹时域光谱技术对六种常用非极性有机溶剂进行了测量,其中包括正己烷、环己烷、石油醚、甲苯、四氯化碳和二硫化碳。由于这些非极性有机溶剂常用于溶解其他有机物,因此测量非极性有机溶剂的光学参数,有助于进一步研究其他有机物在太赫兹波段的各种特性。在提取有机溶剂光学参数的过程中,考虑了用于盛放液体的比色皿对太赫兹信号的影响,通过改进传递函数的计算公式,提取出非极性有机溶剂的信息,精确计算得到光学参数折射率和吸收系数。

关键词：太赫兹时域谱非极性有机溶剂折射率吸收系数光学参数

利用太赫兹反射式时域光谱系统测量有机溶剂的光学参数

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光谱学与光谱分析 2012年第6期32卷 1471-1475页

作者：刘畅岳凌月王新柯孙文峰张岩首都师范大学物理系太赫兹波谱与成像北京市重点实验室太赫兹光电子学教育部重点实验室北京100048

采用太赫兹反射式时域光谱系统,测量了包括正己烷、液状石蜡、无水酒精和水在内的四种有机溶剂的反射式时域光谱,并根据实验模型设计了两种计算方法提取液体样品的光学参数。此外,还将反射算法得到的样品光学参数与透射算法的结果进行比... 详细信息

采用太赫兹反射式时域光谱系统,测量了包括正己烷、液状石蜡、无水酒精和水在内的四种有机溶剂的反射式时域光谱,并根据实验模型设计了两种计算方法提取液体样品的光学参数。此外,还将反射算法得到的样品光学参数与透射算法的结果进行比较,验证了反射式系统对应算法结果的正确性,解决了透射系统无法准确测量和提取对太赫兹吸收很强的样品的光学参数的难题。

关键词：太赫兹反射式时域谱有机溶剂折射率吸收系数