新方法改進(jìn)了傅里葉變換紅外光譜對超低濃度痕量物質(zhì)的檢測

近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院高民光研究員和李祥賢副研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊開發(fā)了一種基于線性預(yù)測理論的光譜分辨率增強(qiáng)方法，拓展了應(yīng)用范圍。FTIR(傅里葉變換紅外光譜)技術(shù)在多組分超低濃度痕量物質(zhì)檢測中的應(yīng)用。

FTIR技術(shù)已廣泛應(yīng)用于大氣污染監(jiān)測、食品藥品安全檢測等領(lǐng)域。然而，由于光譜分辨率的限制，該技術(shù)在多組分超痕量物質(zhì)的檢測中遇到困難。在不改變光譜儀結(jié)構(gòu)或增加儀器體積的情況下有效提高FTIR技術(shù)的光譜分辨率，是限制其更廣泛應(yīng)用的重大技術(shù)障礙。

在本研究中，研究人員建立了基于線性預(yù)測的光譜分辨率增強(qiáng)模型，并提出了模型參數(shù)計算、階次確定和模型預(yù)測的優(yōu)化方法。通過將分辨率增強(qiáng)結(jié)果與BrukerIFS125儀器測量的高分辨率光譜進(jìn)行比較，驗證了模型的有效性，光譜特征吸收帶的相對誤差僅為0.28%。

此外，與實際干涉信號相關(guān)的各種因素可能影響光譜分辨率增強(qiáng)的有效性，包括干涉信號的原始信噪比、模型增強(qiáng)因子和初始分辨率。

李說：“借助基于線性預(yù)測的光譜分辨率增強(qiáng)方法，我們有效地識別了大氣中的低濃度氣體以及在中紅外區(qū)域表現(xiàn)出交叉吸收的氣體成分。此外，對于某些氣體，光譜分辨率增強(qiáng)后濃度反演精度可顯著提高。”

該團(tuán)隊表示，該研究為進(jìn)一步提高多組分超低濃度微量物質(zhì)的檢測精度提供了寶貴的理論支持和分析工具。

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