试述波谱分析方法及其应用

Ⅰ 谈谈《波谱分析》在制药工程专业中的应用

种谱在化学工业、石油化工、橡胶工业、食品工业、
医药工业等方面都有着广泛的用途。
同时对有机化学、
生物化学等的发展也起着
积极的推动作用。
最近几年，
随着波谱技术的发展，
经过各机构和个人的努力专
研，波谱技术又有了新的突破。

1.
在环境保护方面的应用

近几年，随着科学技术水平的发展和人民生活水平的提高，环境污染也在增
加，特别是在发展中国家。

环境污染问题越来越成为世界各个国家的共同课题
之一。
每一个环境污染的实例，
可以说都是大自然对人类敲响的一声警钟。
为了
保护生态环境，为了维护人类自身和子孙后代的健康，必须积极防治环境污染，
而有机波谱在此方面有很大的应用和发展。
水体污染、
大气污染、
放射性污染等，
危害日益严重，化学家们在这些方面经过不懈努力，终于有所突破，

水体中的大多数有机污染物在紫外区域有较强的吸收，
因此可利用紫外吸光
度检测水体中的有机污染物浓度。
通过平滑、
导数、
标准正态变量变换等光谱预
处理后，采用主元回归、偏最小二乘、支持向量机等方法建立回归模型，并由该

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模型依据待测样本的紫外光谱数据计算出有机污染物浓度
[1]
。
湖泊沉积物中的有
机磷可采用钼酸铵比色方法与液相
31P-
核磁共振技术
(31P-NMR),
研究不同浓度
NaOH
及
NaOH
与
EDTA
不同配比
(NaOH-EDTA)
对沉积物有机磷的提取及
31P-NMR
组
成分析的影响
[2]
。废气的排放比较严重，因此，王会峰等基于朗伯－比尔定律提
出了一种递推迭代反演解算算法，
利用该算法在紫外光谱法下可以在线监测烟气
有害成分可以得到各气体的精确浓度，
能够一次同时解算出多种有害气体浓度且
精度达±2％，
算法简单满足实时性需求，
抗干扰能力强，
适合工程实际应用
[3]
。
由于农药的使用，
废弃电池没有合理回收等原因，
土壤也收到明显污染，
采用正
己烷
-
丙酮
-
磷酸混合溶剂为提取剂，在萃取温度
100
℃、压力
10.3
MPa
条件下，
用快速溶剂萃取仪提取土壤样品，石墨碳黑氨基固相萃取柱净化
,PTV
大体积进
样，
气相色谱
-
质谱联法同时检测六六六、
滴滴涕
(DDTs)
和
10
种拟除虫菊酯类农
药（联苯菊酯、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
种农药残留
[4]
。根据各方法
的检测结果，
人们可以更有针对性的解决环境污染方面的难题，
从而有效保护环
境。

2.
在医药方面的应用

医学方面也遭遇到许多瓶颈，糖尿病，癌症，艾滋病等，人们迫切希望解决
这些难题。而有机波谱在这些方面均有广泛应用，其重要性日趋明显。

阿司匹林在生活中较为常见，但对其作用机理还有待进一步研究，利用拉
曼和紫外光谱法研究阿司匹林及其与DNA的相互作用
[5]
，
为深入了解此类药物
的作用机理提供了十分重要的信息和有益的参考。红外光谱法合偏最小二乘法、
一阶导数、
二阶导数、
神经网络等法进行各种药物的无损分析，
并与传统方法
UV
法、
HPLC
法等进行比较，相关系数好，准确度高。该法除应用于定性分析外，基
于其自身诸多优点，
也能作为定量分析的重要手段，
具有广泛的应用推广前景
[6]
。

多肽是癌症诊断信息的重要来源。
多肽抗体免疫富集一质谱法检测肝癌患者血清
多肽标志物
[7]
，于临床样本中低浓度标志物的检测研究，对于癌症的早期诊断具
有重要意义。应用核磁共振氢谱和偏最小二乘法
-
判别分析研究鼻咽癌患者血清
中代谢物的代谢组变化
[8]
。可为鼻咽癌的诊断提供分子水平上的代谢依据。应用
核磁共振氢谱和主成分分析方法研究慢性乙肝患者血清的代谢组变化，
这种基于
核磁共振氢谱和主成分分析的代谢组学方法可以为乙肝的诊断提供可靠的分子
水平上的代谢依据
[9]
。核磁共振波谱在药物发现中也有很大的应用，蛋白质
-
配

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体相互作用的分子机理研究、
小分子的高通量筛选、
药物构效关系研究以及毒理
学和新药安全评价等方面
[10]
。利用氢质子磁共振波谱
( 1H M RS)
技术
,
研究认
知障碍的帕金森病
( PD)
患者脑部代谢变化。进一步探索帕金森痴呆
( PDD)
患
者发生痴呆的病因。有助于
PDD
的病因诊断及风险预测
[11]
。

对药物，
病毒的作用机理的研究，
让人们对此有更加清醒的认识，
知道作用
机理，就为解决难题提供了可能，人们对待癌症、艾滋等可怕的病毒时，也将更
加冷静。

3.
食品工业的应用

俗话说，民以食为天，食品安全是我们生活中的重中之重，近几年，发现的
食品问题越来越多，
三聚氰胺、
地沟油、
毒胶囊
......
引发人们对食品安全的恐
慌，蒋丽琴等通过多种方法，气相色谱一质谱连用、红外光谱、核磁共振和紫外
光谱、
荧光光谱等作为辅助手段，
对大蒜中有效成分进行了检测，
使大蒜中有效
成分的检测方法更为完善
[12]
。
余丽娟等建立了一种食品中反式脂肪酸含量的测定
方法，
以酸水解法提取食品中脂肪酸，
用傅立叶变换红外光谱仪对反式脂肪酸含
量进行了快速测定，回收率达到
89
．
26
％一
106
．
51
％，相对标准偏差
2
．
29
％，
结果重复性好，
准确可靠
[13]
。
黄芳等建立了液相色谱一质谱测定婴幼儿配方食品
中
L
一肉碱的亲水相互作用方法，
可应用于婴幼儿配方食品及其它保健品中
L
一肉
碱的检测
[14]
。
餐饮业废弃油脂是我国目前食品安全非常关注的问题之一。
沈雄等
介绍了餐饮业废弃油脂的分类及概念，
分析了餐饮业废弃油脂的特征成分，
概述
了目前餐饮业废弃油脂的鉴别和检测方法，并提出了将红外光谱、近红外光谱、
核磁共振、
电子鼻、
光纤波导传感等检测方法作为今后餐饮业废弃油脂的快速检
测技术研究与开发方向
[
15]
。周相娟等建立了酱油中两种氯丙醇类化合物检测的
气相色谱一质谱分析方法，
对酱油中氯丙醇类化合物进行了测定，
适合于样品中
多种痕量氯丙醇类化舍物的同时测定
[16]
。

食品安全是我们共同关心的问题，有机波谱的发展对食品检测方面应用较
广，相信随着技术的提高，那些假、毒、害将无所遁形。

4.
其他方面的应用

利用有机波谱的方法可以快速鉴别生活中常见物质的真假与产地，
如利用紫
外光谱不同溶剂在微波条件下对
4
种不同产地丹参进行快速提取
,
用紫外分光光
度计对相同溶剂的提取物进行对比研究
,
发现其紫外光谱存在差异
同产地丹参的鉴别
[17]
。
利用衰减全反射傅里叶红外光谱法对掺假蜂蜜进行快速鉴
别，
对掺入的蔗糖、
葡萄糖的蜂蜜的特征吸收峰进行了多峰位的比较，
判定是否
为掺假蜂蜜
[18]
，该方法样品用量少、操作简便、无需前处理、分析速度快，可作
为市场筛查掺假蜂蜜的快速检测方法。
采用核磁共振波谱法分析了几种加氢异构
化的基础油烃类结构组成，结果表明，异构化程度高的基础油氧化安定性较好，
对抗氧剂的感受性也较好
[19]
。
采用质谱法和核磁共振波谱法测定了亚组分的烃类
组成和平均分子结构。
对润滑油馏分溶剂处理产物中烃类的组成规律加深了研究
[20]
。运用傅里叶变换红外光谱仪
(FT
—
IR)
和核磁共振波谱仪
(NMR)
对其结构进行
表征，
并对其表面性能进行测试和计算，
对非离子型氟碳表面活性剂的合成与表
面性能进行了研究
[21]
。
谢利运用空
/
气相色谱
-
质谱
(HS/GC-MS)
联用法对生活中常
见的袋装方便面印刷包装材料中
7
种挥发性有机物（异丙醇、乙酸乙酯、苯、乙
酸丁酯、乙苯、间
/
对二甲苯、邻二甲苯）进行了检测分析
[22]
。

有机波谱对各方面应用很广，为生活提供了许多便利
,

Ⅱ 对波谱分析方法的认识与理解

四大谱：红外、氢谱、碳谱、质谱，对结构的确认是必须的。

Ⅲ 波谱定性分析

波谱定性分析是电子探针定性分析的重要方法，通过探测试样组成元素的特征X射线进行定性分析，确定试样的组成，配合光学显微镜鉴定，可解决常用矿物的定名。通过线和面的分析，更可以了解组成元素在试样表面分析线和分析面上的变化情况，为矿物等试样的环带构造、微包体、固溶体岀溶、蚀变、元素类质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

首先通过光学显微镜，或电子图像，将试样置于分析位置上。在电子束的轰击下，试样产生组成元素的特征X射线，然后由谱仪的分光晶体分光，计数管接收并转变成电脉冲信号，得到试样组成元素的特征X射线全谱。根据莫塞莱(Moselyey)和布拉格(Bragg)定律，通过获得布拉格角，求出每个波长值，查出对应元素。在释谱过程中应注意谱线的判别、峰的重叠以及X射线谱的形态变化所引起的峰位改变。定性分析在计算机控制下自动进行。

(1)谱线的判别

要特别注意谱线图中出现的高次衍射线，可通过调节脉高分析器的窗宽消除高次线。

(2)谱线重叠

当试样组成复杂时，会出现特征X射线峰之间的重叠现象。

A.重元素的高次K或L线与轻元素的一次K系线重叠。例如:SKα线与CoKα(n=3)线，CKα线与CrLα(n=2)线重叠。

B.重元素的一次L或M线与轻元素的K或L线重叠。例如，SKα线与MoLα线，AsKα线与PbLα线重叠。

C.原子序数接近的元素的Kα和Kβ线的重叠。例如:VKα线与Ti的Kβ线重叠。

如出现A的情况，一般通过调节脉高分析器的窗宽就很容易将两者分开。当出现B和C的情况时，用脉高分析器就无能为力了。这时，必须通过选用晶面间距小的分光晶体，调窄记数管狭缝等办法来解决。

(3)谱线形态变化引起峰位改变

根据莫塞莱定律，原子序数Z决定特征X射线的波长。当元素组成化合物时，其谱线峰位与各自为单质时的谱线峰位有所不同。如图89.3如示，SiO₂的峰与单质Si相比就会向短波长一侧移动。

图89.3 元素组成化合物与单质时的X射线谱的形态变化引起峰位改变

89.1.2.2 元素线、面分布定性分析

将电子束偏转，在试样表面上扫描; 或固定电子束，移动试样进行扫描，都可以得到一种或几种元素在同一扫描线上的浓度变化曲线。正式记录前，最好先作一次线扫描预分析，调节零点和增益，使高含量谱线不致于越出，而低含量谱线又能有明显的反映 ［图89.4 (b) ］。

用电子束线扫描时，应调节电子束扫描速度、元素含量变化曲线的位置和增益等，以便得到理想的线扫描图象 ［见图89.4 (a) ］。

面分布分析是通过特征 X 射线像的观察，或通过吸收电子或背散射电子像的观察来对试样的元素含量或平均原子序数作出大致的判断。

元素特征 X 射线面扫描图像能反映试样表面分析区的元素分布情况 (见图89.5) 。图像上的白点密表示某种元素的含量高，稀则表示元素含量低。由于背景影响的存在，即使不含某种元素，扫描图像上也会有少量白点出现。正因为如此，含量在 1% 以下的元素，很难在面分布图像上与背景区分开。这时，可用更精密的半定量面扫描法进行分析。

图89.4 元素线分析方式

图89.5 电气石中所含的微量 F 与 Mg 的元素面分布图

面分析通常用于检查被分析区域内需作定量分析的元素的面分布是否均匀，有无包体，最后选定具有代表性的区域进行分析，以确保定量分析的代表性和准确性。

Ⅳ 波谱分析的进展

从19世纪中期至现在，波谱分析经历了一个漫长的发展过程。进入20世纪的计算机时代后，波谱分析得到了飞跃的发展，不断地完善和创新，在方法、原理、仪器设备以及应用上都在突飞猛进。 四谱是现代波谱分析中最主要也是最重要的四种基本分析方法。四谱的发展直接决定了现代波谱的发展。在经历了漫长的发展之后四谱的发展以及应用已渐成熟，也使波谱分析在化学分析中有了举足轻重的地位。
1.1. 紫外-可见光谱
20世纪30年代，光电效应应用于光强度的控制产生第一台分光光度计并由于单色器材料的改进，是这种古老的分析方法由可见光区扩展到紫外光区和红外光区。紫外光谱具有灵敏度和准确度高，应用广泛，对大部分有机物和很多金属及非金属及其化合物都能进行定性、定量分析，且仪器的价格便宜，操作简单、快速，易于普及推广，所以至今它仍是有机化合物结构鉴定的重要工具。近年来，由于采用了先进的分光、检测及计算机技术，使仪器的性能得到极大的提高，加上各种方法的不断创新与改善，使紫外光谱法成为含发色团化合物的结构鉴定、定性和定量分析不可或缺的方法之一。
1.2.红外光谱
1947年，第一台实用的双光束自动记录的红外分光光度计问世。这是一台以棱镜作为色散元件的第一代红外分光光度计。到了20世纪60年代，用光栅代替棱镜作为分光器的第二代红外光谱仪投入实用，由于它分辨率高，测定波长的范围宽，对周围环境要求低，加上新技术的开发和应用，使红外光谱的应用范围扩大到络合物、高分子化合物和无机化合物的分析上，并且可以储存标准图谱，用计算机自动检索。20世纪70年代后期，第三代即干涉型傅里叶变换红外光谱仪投入使用。此种光度计灵敏度、分辨率高，扫描速度快，是目前主要机型。近来，已采用可调激光器作为光源来代替单色器，研制成功了激光红外分光光度计，也就是第四代红外分光光度计，它具有更高的分辨率和更广的应用范围。但目前尚未普及。
1.3.核磁共振
自1945年F.Bloch和E.M.Purcell为首的两个研究小组同时独立发现核磁共振现象以来，1H核磁共振在化学中的应用已有50年了。特别是近20年来，随着超导磁体和脉冲傅里叶变换法的普及，核磁共振的新方法、新技术不断涌现，如二维核磁共振技术、差谱技术、极化转移技术及固体核磁共振技术的发展，是核磁共振的分析方法和技术不断完善，应用范围日趋扩大，样品用量减少，灵敏度大大提高。
1.4.质谱
早在1912年左右，J.J.Thomson就制成 了第一台质谱装置，并用其发现了20Ne和22Ne。早期，这种方法主要用于测定相对原子质量和发现新元素。在20世纪30年代，由于离子光学理论的建立促进了质谱仪的发展。20世纪40年代以后质谱法除用于实验室工作外，还用于原子能工业和石油工业。60年代开始，质谱就广泛地应用于有机物分子结构的测定。近几十年来，质谱仪也发展迅速，相继出现 了多种类型和多种用途飞质谱仪。 波谱分析除了四谱之外还有拉曼光谱、荧光光谱、旋光光谱和圆二色光谱、顺磁共振谱、X射线衍射法等。
由于不同的光谱都有其所长。目前拉曼光谱和红外光谱的联用已应用广泛，旋光光谱、圆二色光谱在测定手性化合物的构型和构想、确定某些官能团在手性分子中的位置方面有独到之处，因此也常和紫外光谱联用以达到更高要求的分析目的。

Ⅳ 波谱数据处理与分析

7.1.1 低信噪比处理方法

由于测量仪器的敏感性及测量环境等多种因素的影响，获取的样本波谱曲线中难免会存在噪音，对于一些特定波段，比如水汽吸收带，在野外光谱测量中，则是信噪比大大降低，有时岩石反射的有用光谱信号完全被噪声所掩盖。针对这种情况，在进行岩矿波谱分析之前，首先需要对这些信噪比较低的波段进行去除，以减少波谱分析过程中噪声信号的影响。目前波谱库软件系统提供了用户交互式地去除低信噪比方法，由用户指定信噪比低的波段，系统在后期的处理中自动过滤掉这些低信噪比波段的数据。

7.1.2 光谱重采样

对于不同传感器获取的数据，为了进行波谱运算与分析，需要对波谱的波段范围及波长间隔进行统一化处理，这项处理工作由波谱库的波谱重采样模块完成。光谱重采样通过光谱反射率与波长之间的回归与内插实现。

7.1.3 光谱平滑滤波

对于光谱数据的噪音，如果不进行剔除操作，可能会造成假特征的出现。因此，在进行波谱特征提取及比对分析之前，需要对波谱数据进行平滑滤波。在本系统中，软件提供了滑动平均与S-G滤波的平滑方法。

Ⅵ 波谱解析有什么速成的方法或者是窍门呀😭😭😭太难了😭救救孩子吧！！！

网上搜索知：波谱分析主要指紫外吸收光谱，红外吸收光谱，核磁共振波谱和质谱分析。
波谱分析是测定有机化合物结构的重要手段。近二十年来各种波谱仪迅速发展，尤其紫外、红外、核磁、质谱已普遍应用。如今一个未知物的发现或者合成，反应进行的程度，甚至对已知物的验证等，都少不了利用波谱。
通过网上学习《五大波谱解析步骤》等文章，可以迅速掌握波谱解析的方法。

Ⅶ 简述四大波谱在化合物结构测试中的作用

四大波谱是质谱，核磁共振，红外/拉曼，紫外可见光谱。

质谱可以得到试样的相对原子质量，试样可能是原子，基团或者分子，得到的相对原子量可以推测结构。常和其他的分析仪器，例如液相色谱，气相色谱联用，还可以和等离子体发射光谱联用。

核磁共振没用过，记不大清了，只记得可以分辨官能团，和特征位置，有机方面的偏多。

红外和拉曼在有机用的偏多，每种化合物都有特征谱线，同时对于有机物可以分辨出结构中不同位置的氢，碳，以及其他基团。

紫外可见光谱应用很广，因为便宜而且运用简单，在很多方面都有应用。举几个例子，我用蒽酮-硫酸法，在210nm检测糖类；可以用紫外-可见来检测铁的浓度；通过特殊的方法可以用来检测蛋白质。

可以结合网络里边的定义了解它们可能的用途。

Ⅷ 质谱、色谱、光谱、波谱的区别和用途

1、质谱分析法是通过对被测样品离子的质荷比的测定来进行分析的一种分析方法。被分析的样品首先要离子化，然后利用不同离子在电场或磁场的运动行为的不同，把离子按质荷比（m/z）分开而得到质谱，通过样品的质谱和相关信息，可以得到样品的定性定量结果。

2、色谱法,利用不同溶质（样品）与固定相和流动相之间的作用力（分配、吸附、离子交换等）的差别，当两相做相对移动时，各溶质在两相间进行多次平衡，使各溶质达到相互分离。

3、光谱是复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散开的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案。光波是由原子内部运动的电子产生的．各种物质的原子内部电子的运动情况不同，所以它们发射的光波也不同。

4、波谱包括可见-紫外分光光度法（UV-VIS）、红外（IR）、核磁共振波谱（MNR）和质谱（MS），用于各种化合物的鉴定，可以根据不同波谱峰的位置、高度、MS中离子碎片的荷质比来确定化合物的分子量、结构等等。

(8)试述波谱分析方法及其应用扩展阅读：

质谱仪的种类：

①气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）

②液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）

色谱分类：

1.柱色谱

2.纸色谱

3.薄层色谱