本申请实施例提供一种用拉曼光谱的硼酸溶液浓度光谱自校准测量方法。方法包括以下步骤:获取含标定物拉曼特征峰的特定浓度下溶液的拉曼光谱作为标准光谱,所述标定物设置于所述拉曼光谱系统的光路中,且,所述标定物不处于所述待测溶液中;获取待测溶液的原始拉曼测量光谱;基于标准光谱,获取标定物的特征峰位置周围预设范围内的拉曼散射光强;基于拉曼散射光强对原始拉曼测量光谱进行校准,获得拉曼校准光谱;基于拉曼校准光谱获得待测溶液的浓度。基于本申请提供的方法,可以提升光谱校准的准确性,从而进一步提升溶液浓度检测的准确性。
背景技术
由于物质拉曼光谱中特征峰的强度与物质的浓度存在紧密联系,因此应用拉曼光谱对物质浓度进行定量化的检测从理论上来讲具有可行性。理论计算表面拉曼散射信号的强度是物质浓度、入射光频率以及入射光强度的函数,它们之间的关系可以用如下函数来表示:
其中为入射激光的光强,为散射分子数,为开氏温度。一般来说,当激发光强度、温度一定时,拉曼散射光的强度与散射分子数之间是正比的线性关系,因此业内多基于这种线性关系采用拉曼光谱对物质浓度进行拟合标定,从而来检测物质的浓度。
然而,在实际应用中,由于拉曼光谱具有极高的灵敏度,光谱信号强度以及峰位受到环境温度、电路系统、CCD类型、溶液中化学物质相互作用、溶液流速、激光功率波动、振动等因素影响,导致实际测试的拉曼光谱受到这些因素影响呈现光谱强度波动的问题。这种光谱强度的波动导致即便是相同浓度的溶液也会呈现不同强度变化的光谱,这种强度变化严重影响基于光谱强度开展定量化检测的精度。因此,对于拉曼光谱普遍认为难以用作物质浓度的精准定量化检测,更多的是应用于半定量检测。为了提高应用拉曼光谱对溶液中物质浓度进行定量检测的精度,需要对测试得到原始拉曼光谱进行数据处理。在数据处理过程中,对不同时间、不同物质浓度的测量光谱进行校准,从而避免因激光功率变动、系统误差等带来的光谱强度偏移问题。
一般校准有两种方式,一类是以溶液中固有物质的拉曼特征峰作为参考,比如溶剂的拉曼特征峰,这种方式也称为内标法。另一类是采用外部物质的拉曼特征峰作为参考,这种方法也称为外标法。在采用内标法对拉曼光谱进行校准时,低浓度下物质浓度对溶剂不产生显著影响,校准的误差较小,但是如果物质浓度较高时,物质浓度对溶剂拉曼光谱特征峰强度产生显著影响,此时校准的误差就较大。采用外标法对光谱进行校准时,不仅仅需要考虑测量过程中环境变化对光谱的影响,还需要考虑引入的外部物质对溶液的影响。因此目前在实际工程应用中一直未有合适的拉曼光谱校准解决方案。
实现思路