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常规拉曼光谱仪痕量检测解决方案—SERS增强拉曼智能处理器

作者:拉曼光谱仪产品2021-08-26 13:45:35
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常规拉曼光谱仪痕量检测解决方案—SERS增强拉曼智能模块(图1)

  拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼(Raman)所发现的拉曼散射效应,根据每种分子如人类指纹一样,都有其独特的光谱指纹,可以很好的识别分子物质,当前,随着拉曼光谱技术的发展,各样式拉曼检测仪不断涌现,如便携式科研拉曼检测仪、手持式拉曼检测仪等。它们为拉曼技术的推广提供了条件。

  普识纳米在现有常规拉曼光谱仪技术研究的基础之上,针对不同拉曼检测仪性能不同导致的采集拉曼谱图与比对标准谱图差异大,拉曼检测仪物质识别能力不强、检测限等问题,设计并开发了通用拉曼智能识别模块,解决了拉曼谱图的自适应采集、多维度校准和多核加速技术等问题,提高了谱图识别的准确性和速度。

常规拉曼光谱仪痕量检测解决方案—SERS增强拉曼智能模块(图2)

  SERS智能处理器对常规拉曼升级包括以下几点:

  (1)针对信号强度不确定性样品,设计了拉曼自动积分控制算法,通过实时评价拉曼信号的信噪比或峰强,自动控制拉曼积分时间、激光功率等参数,使得针对不同的样品,不同性能的拉曼信号采集模块都能自动获得高质量的拉曼谱图数据。

  (2)为提高拉曼谱图智能识别算法的通用性和准确度,设计了多维度的拉曼谱图校准算法,在对拉曼谱图进行滤波去噪的基础上,设计了基于多物质的标定的拉曼位移校准方法和相对强度校准方法,改进了不同性能拉曼信号采集模块获得的拉曼谱图的特征信息差异,从而提高了谱图识别的准确性。

  (3)基于嵌入式系统,实现了智能识别算法的并行加速。通过采用多核多线程并行处理、哈希表数据库检索方法等,提高了拉曼谱图智能识别算法的计算速度,大幅提高了智能识别模块的性能。

  (4)同时还开发了基于串口通讯的通信桥,实现了基于http通讯的前后端程序在串口下的通信。 本文开发设计了微型的拉曼智能识别模块,编写了算法和控制程序,进行了实验分析和算法验证,表明了拉曼智能识别模块能适配不同性能的拉曼光谱检测模块,可以提供离线式和在线式的拉曼谱图快速识别服务。

常规拉曼光谱仪痕量检测解决方案—SERS增强拉曼智能模块(图3)

  根据以上四大方面升级,解决了不同厂家常规拉曼的数据匹配问题,结合普识纳米SERS增强技术,完美实现了常规拉曼毒品痕量检测难题。

  例如第三代毒品“芬太尼”,常规拉曼是无法检测芬太尼类强荧光干扰和低浓度的两大核心问题,集合普识纳米SERS智能处理器,升级后灵敏度可达ppb级别(可以在毒贩或者吸毒人员摸过的纸币上面采样)。SERS智能处理器设计精巧,简单便携,便于现场使用,并可根据要求扩容升级万条数据库,还可以随时自建谱图库,升级检测新出现的芬太尼类物质。

常规拉曼光谱仪痕量检测解决方案—SERS增强拉曼智能模块(图4)