試述波譜分析方法及其應用

Ⅰ 談談《波譜分析》在制葯工程專業中的應用

種譜在化學工業、石油化工、橡膠工業、食品工業、
醫葯工業等方面都有著廣泛的用途。
同時對有機化學、
生物化學等的發展也起著
積極的推動作用。
最近幾年，
隨著波譜技術的發展，
經過各機構和個人的努力專
研，波譜技術又有了新的突破。

1.
在環境保護方面的應用

近幾年，隨著科學技術水平的發展和人民生活水平的提高，環境污染也在增
加，特別是在發展中國家。

環境污染問題越來越成為世界各個國家的共同課題
之一。
每一個環境污染的實例，
可以說都是大自然對人類敲響的一聲警鍾。
為了
保護生態環境，為了維護人類自身和子孫後代的健康，必須積極防治環境污染，
而有機波譜在此方面有很大的應用和發展。
水體污染、
大氣污染、
放射性污染等，
危害日益嚴重，化學家們在這些方面經過不懈努力，終於有所突破，

水體中的大多數有機污染物在紫外區域有較強的吸收，
因此可利用紫外吸光
度檢測水體中的有機污染物濃度。
通過平滑、
導數、
標准正態變數變換等光譜預
處理後，採用主元回歸、偏最小二乘、支持向量機等方法建立回歸模型，並由該

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模型依據待測樣本的紫外光譜數據計算出有機污染物濃度
[1]
。
湖泊沉積物中的有
機磷可採用鉬酸銨比色方法與液相
31P-
核磁共振技術
(31P-NMR),
研究不同濃度
NaOH
及
NaOH
與
EDTA
不同配比
(NaOH-EDTA)
對沉積物有機磷的提取及
31P-NMR
組
成分析的影響
[2]
。廢氣的排放比較嚴重，因此，王會峰等基於朗伯－比爾定律提
出了一種遞推迭代反演解算演算法，
利用該演算法在紫外光譜法下可以在線監測煙氣
有害成分可以得到各氣體的精確濃度，
能夠一次同時解算出多種有害氣體濃度且
精度達±2％，
演算法簡單滿足實時性需求，
抗干擾能力強，
適合工程實際應用
[3]
。
由於農葯的使用，
廢棄電池沒有合理回收等原因，
土壤也收到明顯污染，
採用正
己烷
-
丙酮
-
磷酸混合溶劑為提取劑，在萃取溫度
100
℃、壓力
10.3
MPa
條件下，
用快速溶劑萃取儀提取土壤樣品，石墨碳黑氨基固相萃取柱凈化
,PTV
大體積進
樣，
氣相色譜
-
質譜聯法同時檢測六六六、
滴滴涕
(DDTs)
和
10
種擬除蟲菊酯類農
葯（聯苯菊酯、甲氰菊酯、氯氟氰菊酯、氯菊酯、氯氰菊酯、氟氯氰菊酯、氟氨
氰菊酯、氰戊菊酯、氟氰戊菊酯、溴氰菊酯）共
18
種農葯殘留
[4]
。根據各方法
的檢測結果，
人們可以更有針對性的解決環境污染方面的難題，
從而有效保護環
境。

2.
在醫葯方面的應用

醫學方面也遭遇到許多瓶頸，糖尿病，癌症，艾滋病等，人們迫切希望解決
這些難題。而有機波譜在這些方面均有廣泛應用，其重要性日趨明顯。

阿司匹林在生活中較為常見，但對其作用機理還有待進一步研究，利用拉
曼和紫外光譜法研究阿司匹林及其與DNA的相互作用
[5]
，
為深入了解此類葯物
的作用機理提供了十分重要的信息和有益的參考。紅外光譜法合偏最小二乘法、
一階導數、
二階導數、
神經網路等法進行各種葯物的無損分析，
並與傳統方法
UV
法、
HPLC
法等進行比較，相關系數好，准確度高。該法除應用於定性分析外，基
於其自身諸多優點，
也能作為定量分析的重要手段，
具有廣泛的應用推廣前景
[6]
。

多肽是癌症診斷信息的重要來源。
多肽抗體免疫富集一質譜法檢測肝癌患者血清
多肽標志物
[7]
，於臨床樣本中低濃度標志物的檢測研究，對於癌症的早期診斷具
有重要意義。應用核磁共振氫譜和偏最小二乘法
-
判別分析研究鼻咽癌患者血清
中代謝物的代謝組變化
[8]
。可為鼻咽癌的診斷提供分子水平上的代謝依據。應用
核磁共振氫譜和主成分分析方法研究慢性乙肝患者血清的代謝組變化，
這種基於
核磁共振氫譜和主成分分析的代謝組學方法可以為乙肝的診斷提供可靠的分子
水平上的代謝依據
[9]
。核磁共振波譜在葯物發現中也有很大的應用，蛋白質
-
配

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體相互作用的分子機理研究、
小分子的高通量篩選、
葯物構效關系研究以及毒理
學和新葯安全評價等方面
[10]
。利用氫質子磁共振波譜
( 1H M RS)
技術
,
研究認
知障礙的帕金森病
( PD)
患者腦部代謝變化。進一步探索帕金森痴呆
( PDD)
患
者發生痴呆的病因。有助於
PDD
的病因診斷及風險預測
[11]
。

對葯物，
病毒的作用機理的研究，
讓人們對此有更加清醒的認識，
知道作用
機理，就為解決難題提供了可能，人們對待癌症、艾滋等可怕的病毒時，也將更
加冷靜。

3.
食品工業的應用

俗話說，民以食為天，食品安全是我們生活中的重中之重，近幾年，發現的
食品問題越來越多，
三聚氰胺、
地溝油、
毒膠囊
......
引發人們對食品安全的恐
慌，蔣麗琴等通過多種方法，氣相色譜一質譜連用、紅外光譜、核磁共振和紫外
光譜、
熒光光譜等作為輔助手段，
對大蒜中有效成分進行了檢測，
使大蒜中有效
成分的檢測方法更為完善
[12]
。
余麗娟等建立了一種食品中反式脂肪酸含量的測定
方法，
以酸水解法提取食品中脂肪酸，
用傅立葉變換紅外光譜儀對反式脂肪酸含
量進行了快速測定，回收率達到
89
．
26
％一
106
．
51
％，相對標准偏差
2
．
29
％，
結果重復性好，
准確可靠
[13]
。
黃芳等建立了液相色譜一質譜測定嬰幼兒配方食品
中
L
一肉鹼的親水相互作用方法，
可應用於嬰幼兒配方食品及其它保健品中
L
一肉
鹼的檢測
[14]
。
餐飲業廢棄油脂是我國目前食品安全非常關注的問題之一。
沈雄等
介紹了餐飲業廢棄油脂的分類及概念，
分析了餐飲業廢棄油脂的特徵成分，
概述
了目前餐飲業廢棄油脂的鑒別和檢測方法，並提出了將紅外光譜、近紅外光譜、
核磁共振、
電子鼻、
光纖波導感測等檢測方法作為今後餐飲業廢棄油脂的快速檢
測技術研究與開發方向
[
15]
。周相娟等建立了醬油中兩種氯丙醇類化合物檢測的
氣相色譜一質譜分析方法，
對醬油中氯丙醇類化合物進行了測定，
適合於樣品中
多種痕量氯丙醇類化舍物的同時測定
[16]
。

食品安全是我們共同關心的問題，有機波譜的發展對食品檢測方面應用較
廣，相信隨著技術的提高，那些假、毒、害將無所遁形。

4.
其他方面的應用

利用有機波譜的方法可以快速鑒別生活中常見物質的真假與產地，
如利用紫
外光譜不同溶劑在微波條件下對
4
種不同產地丹參進行快速提取
,
用紫外分光光
度計對相同溶劑的提取物進行對比研究
,
發現其紫外光譜存在差異
同產地丹參的鑒別
[17]
。
利用衰減全反射傅里葉紅外光譜法對摻假蜂蜜進行快速鑒
別，
對摻入的蔗糖、
葡萄糖的蜂蜜的特徵吸收峰進行了多峰位的比較，
判定是否
為摻假蜂蜜
[18]
，該方法樣品用量少、操作簡便、無需前處理、分析速度快，可作
為市場篩查摻假蜂蜜的快速檢測方法。
採用核磁共振波譜法分析了幾種加氫異構
化的基礎油烴類結構組成，結果表明，異構化程度高的基礎油氧化安定性較好，
對抗氧劑的感受性也較好
[19]
。
採用質譜法和核磁共振波譜法測定了亞組分的烴類
組成和平均分子結構。
對潤滑油餾分溶劑處理產物中烴類的組成規律加深了研究
[20]
。運用傅里葉變換紅外光譜儀
(FT
—
IR)
和核磁共振波譜儀
(NMR)
對其結構進行
表徵，
並對其表面性能進行測試和計算，
對非離子型氟碳表面活性劑的合成與表
面性能進行了研究
[21]
。
謝利運用空
/
氣相色譜
-
質譜
(HS/GC-MS)
聯用法對生活中常
見的袋裝方便麵印刷包裝材料中
7
種揮發性有機物（異丙醇、乙酸乙酯、苯、乙
酸丁酯、乙苯、間
/
對二甲苯、鄰二甲苯）進行了檢測分析
[22]
。

有機波譜對各方面應用很廣，為生活提供了許多便利
,

Ⅱ 對波譜分析方法的認識與理解

四大譜：紅外、氫譜、碳譜、質譜，對結構的確認是必須的。

Ⅲ 波譜定性分析

波譜定性分析是電子探針定性分析的重要方法，通過探測試樣組成元素的特徵X射線進行定性分析，確定試樣的組成，配合光學顯微鏡鑒定，可解決常用礦物的定名。通過線和面的分析，更可以了解組成元素在試樣表面分析線和分析面上的變化情況，為礦物等試樣的環帶構造、微包體、固溶體岀溶、蝕變、元素類質同象和吸附等方面的研究提供有用的信息。

89.1.2.1 定性分析方法

首先通過光學顯微鏡，或電子圖像，將試樣置於分析位置上。在電子束的轟擊下，試樣產生組成元素的特徵X射線，然後由譜儀的分光晶體分光，計數管接收並轉變成電脈沖信號，得到試樣組成元素的特徵X射線全譜。根據莫塞萊(Moselyey)和布拉格(Bragg)定律，通過獲得布拉格角，求出每個波長值，查出對應元素。在釋譜過程中應注意譜線的判別、峰的重疊以及X射線譜的形態變化所引起的峰位改變。定性分析在計算機控制下自動進行。

(1)譜線的判別

要特別注意譜線圖中出現的高次衍射線，可通過調節脈高分析器的窗寬消除高次線。

(2)譜線重疊

當試樣組成復雜時，會出現特徵X射線峰之間的重疊現象。

A.重元素的高次K或L線與輕元素的一次K系線重疊。例如:SKα線與CoKα(n=3)線，CKα線與CrLα(n=2)線重疊。

B.重元素的一次L或M線與輕元素的K或L線重疊。例如，SKα線與MoLα線，AsKα線與PbLα線重疊。

C.原子序數接近的元素的Kα和Kβ線的重疊。例如:VKα線與Ti的Kβ線重疊。

如出現A的情況，一般通過調節脈高分析器的窗寬就很容易將兩者分開。當出現B和C的情況時，用脈高分析器就無能為力了。這時，必須通過選用晶面間距小的分光晶體，調窄記數管狹縫等辦法來解決。

(3)譜線形態變化引起峰位改變

根據莫塞萊定律，原子序數Z決定特徵X射線的波長。當元素組成化合物時，其譜線峰位與各自為單質時的譜線峰位有所不同。如圖89.3如示，SiO₂的峰與單質Si相比就會向短波長一側移動。

圖89.3 元素組成化合物與單質時的X射線譜的形態變化引起峰位改變

89.1.2.2 元素線、面分布定性分析

將電子束偏轉，在試樣表面上掃描; 或固定電子束，移動試樣進行掃描，都可以得到一種或幾種元素在同一掃描線上的濃度變化曲線。正式記錄前，最好先作一次線掃描預分析，調節零點和增益，使高含量譜線不致於越出，而低含量譜線又能有明顯的反映 ［圖89.4 (b) ］。

用電子束線掃描時，應調節電子束掃描速度、元素含量變化曲線的位置和增益等，以便得到理想的線掃描圖象 ［見圖89.4 (a) ］。

面分布分析是通過特徵 X 射線像的觀察，或通過吸收電子或背散射電子像的觀察來對試樣的元素含量或平均原子序數作出大致的判斷。

元素特徵 X 射線面掃描圖像能反映試樣表面分析區的元素分布情況 (見圖89.5) 。圖像上的白點密表示某種元素的含量高，稀則表示元素含量低。由於背景影響的存在，即使不含某種元素，掃描圖像上也會有少量白點出現。正因為如此，含量在 1% 以下的元素，很難在面分布圖像上與背景區分開。這時，可用更精密的半定量面掃描法進行分析。

圖89.4 元素線分析方式

圖89.5 電氣石中所含的微量 F 與 Mg 的元素麵分布圖

面分析通常用於檢查被分析區域內需作定量分析的元素的面分布是否均勻，有無包體，最後選定具有代表性的區域進行分析，以確保定量分析的代表性和准確性。

Ⅳ 波譜分析的進展

從19世紀中期至現在，波譜分析經歷了一個漫長的發展過程。進入20世紀的計算機時代後，波譜分析得到了飛躍的發展，不斷地完善和創新，在方法、原理、儀器設備以及應用上都在突飛猛進。 四譜是現代波譜分析中最主要也是最重要的四種基本分析方法。四譜的發展直接決定了現代波譜的發展。在經歷了漫長的發展之後四譜的發展以及應用已漸成熟，也使波譜分析在化學分析中有了舉足輕重的地位。
1.1. 紫外-可見光譜
20世紀30年代，光電效應應用於光強度的控制產生第一台分光光度計並由於單色器材料的改進，是這種古老的分析方法由可見光區擴展到紫外光區和紅外光區。紫外光譜具有靈敏度和准確度高，應用廣泛，對大部分有機物和很多金屬及非金屬及其化合物都能進行定性、定量分析，且儀器的價格便宜，操作簡單、快速，易於普及推廣，所以至今它仍是有機化合物結構鑒定的重要工具。近年來，由於採用了先進的分光、檢測及計算機技術，使儀器的性能得到極大的提高，加上各種方法的不斷創新與改善，使紫外光譜法成為含發色團化合物的結構鑒定、定性和定量分析不可或缺的方法之一。
1.2.紅外光譜
1947年，第一台實用的雙光束自動記錄的紅外分光光度計問世。這是一台以棱鏡作為色散元件的第一代紅外分光光度計。到了20世紀60年代，用光柵代替棱鏡作為分光器的第二代紅外光譜儀投入實用，由於它解析度高，測定波長的范圍寬，對周圍環境要求低，加上新技術的開發和應用，使紅外光譜的應用范圍擴大到絡合物、高分子化合物和無機化合物的分析上，並且可以儲存標准圖譜，用計算機自動檢索。20世紀70年代後期，第三代即干涉型傅里葉變換紅外光譜儀投入使用。此種光度計靈敏度、解析度高，掃描速度快，是目前主要機型。近來，已採用可調激光器作為光源來代替單色器，研製成功了激光紅外分光光度計，也就是第四代紅外分光光度計，它具有更高的解析度和更廣的應用范圍。但目前尚未普及。
1.3.核磁共振
自1945年F.Bloch和E.M.Purcell為首的兩個研究小組同時獨立發現核磁共振現象以來，1H核磁共振在化學中的應用已有50年了。特別是近20年來，隨著超導磁體和脈沖傅里葉變換法的普及，核磁共振的新方法、新技術不斷涌現，如二維核磁共振技術、差譜技術、極化轉移技術及固體核磁共振技術的發展，是核磁共振的分析方法和技術不斷完善，應用范圍日趨擴大，樣品用量減少，靈敏度大大提高。
1.4.質譜
早在1912年左右，J.J.Thomson就製成 了第一台質譜裝置，並用其發現了20Ne和22Ne。早期，這種方法主要用於測定相對原子質量和發現新元素。在20世紀30年代，由於離子光學理論的建立促進了質譜儀的發展。20世紀40年代以後質譜法除用於實驗室工作外，還用於原子能工業和石油工業。60年代開始，質譜就廣泛地應用於有機物分子結構的測定。近幾十年來，質譜儀也發展迅速，相繼出現 了多種類型和多種用途飛質譜儀。 波譜分析除了四譜之外還有拉曼光譜、熒光光譜、旋光光譜和圓二色光譜、順磁共振譜、X射線衍射法等。
由於不同的光譜都有其所長。目前拉曼光譜和紅外光譜的聯用已應用廣泛，旋光光譜、圓二色光譜在測定手性化合物的構型和構想、確定某些官能團在手性分子中的位置方面有獨到之處，因此也常和紫外光譜聯用以達到更高要求的分析目的。

Ⅳ 波譜數據處理與分析

7.1.1 低信噪比處理方法

由於測量儀器的敏感性及測量環境等多種因素的影響，獲取的樣本波譜曲線中難免會存在噪音，對於一些特定波段，比如水汽吸收帶，在野外光譜測量中，則是信噪比大大降低，有時岩石反射的有用光譜信號完全被雜訊所掩蓋。針對這種情況，在進行岩礦波譜分析之前，首先需要對這些信噪比較低的波段進行去除，以減少波譜分析過程中雜訊信號的影響。目前波譜庫軟體系統提供了用戶互動式地去除低信噪比方法，由用戶指定信噪比低的波段，系統在後期的處理中自動過濾掉這些低信噪比波段的數據。

7.1.2 光譜重采樣

對於不同感測器獲取的數據，為了進行波譜運算與分析，需要對波譜的波段范圍及波長間隔進行統一化處理，這項處理工作由波譜庫的波譜重采樣模塊完成。光譜重采樣通過光譜反射率與波長之間的回歸與內插實現。

7.1.3 光譜平滑濾波

對於光譜數據的噪音，如果不進行剔除操作，可能會造成假特徵的出現。因此，在進行波譜特徵提取及比對分析之前，需要對波譜數據進行平滑濾波。在本系統中，軟體提供了滑動平均與S-G濾波的平滑方法。

Ⅵ 波譜解析有什麼速成的方法或者是竅門呀😭😭😭太難了😭救救孩子吧！！！

網上搜索知：波譜分析主要指紫外吸收光譜，紅外吸收光譜，核磁共振波譜和質譜分析。
波譜分析是測定有機化合物結構的重要手段。近二十年來各種波譜儀迅速發展，尤其紫外、紅外、核磁、質譜已普遍應用。如今一個未知物的發現或者合成，反應進行的程度，甚至對已知物的驗證等，都少不了利用波譜。
通過網上學習《五大波譜解析步驟》等文章，可以迅速掌握波譜解析的方法。

Ⅶ 簡述四大波譜在化合物結構測試中的作用

四大波譜是質譜，核磁共振，紅外/拉曼，紫外可見光譜。

質譜可以得到試樣的相對原子質量，試樣可能是原子，基團或者分子，得到的相對原子量可以推測結構。常和其他的分析儀器，例如液相色譜，氣相色譜聯用，還可以和等離子體發射光譜聯用。

核磁共振沒用過，記不大清了，只記得可以分辨官能團，和特徵位置，有機方面的偏多。

紅外和拉曼在有機用的偏多，每種化合物都有特徵譜線，同時對於有機物可以分辨出結構中不同位置的氫，碳，以及其他基團。

紫外可見光譜應用很廣，因為便宜而且運用簡單，在很多方面都有應用。舉幾個例子，我用蒽酮-硫酸法，在210nm檢測糖類；可以用紫外-可見來檢測鐵的濃度；通過特殊的方法可以用來檢測蛋白質。

可以結合網路里邊的定義了解它們可能的用途。

Ⅷ 質譜、色譜、光譜、波譜的區別和用途

1、質譜分析法是通過對被測樣品離子的質荷比的測定來進行分析的一種分析方法。被分析的樣品首先要離子化，然後利用不同離子在電場或磁場的運動行為的不同，把離子按質荷比（m/z）分開而得到質譜，通過樣品的質譜和相關信息，可以得到樣品的定性定量結果。

2、色譜法,利用不同溶質（樣品）與固定相和流動相之間的作用力（分配、吸附、離子交換等）的差別，當兩相做相對移動時，各溶質在兩相間進行多次平衡，使各溶質達到相互分離。

3、光譜是復色光經過色散系統（如棱鏡、光柵）分光後，被色散開的單色光按波長（或頻率）大小而依次排列的圖案。光波是由原子內部運動的電子產生的．各種物質的原子內部電子的運動情況不同，所以它們發射的光波也不同。

4、波譜包括可見-紫外分光光度法（UV-VIS）、紅外（IR）、核磁共振波譜（MNR）和質譜（MS），用於各種化合物的鑒定，可以根據不同波譜峰的位置、高度、MS中離子碎片的荷質比來確定化合物的分子量、結構等等。

(8)試述波譜分析方法及其應用擴展閱讀：

質譜儀的種類：

①氣相色譜-質譜聯用儀（GC-MS）

②液相色譜-質譜聯用儀（LC-MS）

色譜分類：

1.柱色譜

2.紙色譜

3.薄層色譜