近年來(lái)，拉曼光譜技術(shù)在食品安全、生物醫(yī)藥、分子結(jié)構(gòu)研究、化工過(guò)程、生物化學(xué)、考古及文物鑒定、法學(xué)樣品分析等各行各業(yè)得到廣泛應(yīng)用，被稱(chēng)為“分子指紋”的拉曼光譜技術(shù)因其無(wú)損、便捷、速度快、穩(wěn)定性高的優(yōu)良特性，在光學(xué)快檢領(lǐng)域受到大力推崇。
但是，在拉曼光譜檢測(cè)技術(shù)擁有眾多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，其缺陷也暴露出來(lái)，信號(hào)弱和易受干擾可以說(shuō)是目前限制拉曼技術(shù)應(yīng)用的大瓶頸。特別是在拉曼光譜應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展的現(xiàn)在，越來(lái)越多的物質(zhì)或是因?yàn)闂l件限制無(wú)法獲取高信噪比的拉曼光譜，或是因?yàn)樽陨韽?qiáng)熒光掩蓋了原本就很弱的拉曼信號(hào)，導(dǎo)致應(yīng)用受限。
便攜式差分拉曼光譜儀的主要設(shè)計(jì)難點(diǎn)：
◆小體積高可靠性雙頻激光器集成設(shè)計(jì)(超高溫控精度要求，超高精度功率控制，超窄線(xiàn)寬)
◆高效率光路和高分辨率光譜接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)
◆精確分時(shí)鍵控的脈沖式采樣方式
◆激光光源波長(zhǎng)臺(tái)間差矯正
◆差分譜圖標(biāo)準(zhǔn)化算法，消除因臺(tái)間差引起的差分間距及對(duì)齊誤差
◆光譜對(duì)齊、曲線(xiàn)矯正、差分解調(diào)等系列算法
我們通過(guò)多年深入研發(fā)位移差分拉曼光譜技術(shù)，取得突破性進(jìn)展，在自主研發(fā)并迭代優(yōu)化了多波長(zhǎng)集成化激光光源、光路系統(tǒng)和高分辨率接收系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，還創(chuàng)**的采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，基于任意函數(shù)可以被一個(gè)有三層單元的網(wǎng)絡(luò)以任意精度逼近(Cybenko1988)這一原理，通過(guò)迭代的方式，同時(shí)將差分、對(duì)齊和基線(xiàn)矯正同時(shí)完成。實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)幾十次迭代(用時(shí)0.2s)可以準(zhǔn)確分離差分信號(hào)和基線(xiàn)偏差。
SERDS Portable-BASE優(yōu)勢(shì)
◆可直接測(cè)量高熒光物質(zhì)
◆抗干擾、抗噪聲，大幅提高系統(tǒng)整體的檢測(cè)靈敏度和信噪比
◆濾除干擾峰(如環(huán)境光峰、PL峰等)，只保留純凈的拉曼峰，便于理論研究
◆整體系統(tǒng)的高靈敏度保證可以測(cè)量微弱信號(hào)物質(zhì)(如深色物體)，捕捉微小信號(hào)差異
◆在保證對(duì)拉曼峰測(cè)量準(zhǔn)確性的前提下，可大幅降低光源功率
◆消除探測(cè)器壞點(diǎn)，提高整機(jī)可靠性和光譜容錯(cuò)糾錯(cuò)能力
SERDS Portable-BASE性能參數(shù)
◆光源：雙頻輸出(Δλ≤1nm)，單頻輸出功率≤450mw，線(xiàn)寬≤0.06nm
◆光譜范圍：180-3200cm-1
◆差分譜對(duì)齊算法：簡(jiǎn)智DA-AUTO*算法，實(shí)現(xiàn)微小波長(zhǎng)差下光譜的能量對(duì)齊
◆解調(diào)算法：簡(jiǎn)智BPD-Smart*算法，通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行去噪，曲線(xiàn)矯正和反卷積迭代的差分光譜解調(diào)算法
◆矯正算法：針對(duì)設(shè)備臺(tái)間差，自動(dòng)代入光源波長(zhǎng)差，多次迭代實(shí)現(xiàn)差分譜標(biāo)準(zhǔn)化。
便攜式差分拉曼光譜儀
應(yīng)用實(shí)例
◆利用差分技術(shù)在低信噪比測(cè)試環(huán)境下，還原獲得硅片純凈的拉曼峰
通過(guò)差分拉曼光譜技術(shù)，可以在檢測(cè)中排除因?yàn)榄h(huán)境或物質(zhì)熒光引起的干擾峰
◆使用低功率直接測(cè)量深色ABS塑料，避免樣品燒毀
從低信噪比的微弱信號(hào)中還原出差分頻移分量并還原出純凈的拉曼特征譜◆利用低功率直接測(cè)量日落黃樣品
左圖為日落黃樣品在弱激發(fā)下的差分拉曼光譜復(fù)原圖
右圖紅色部分為日落黃樣品，黑色部分為在正常拉曼光源功率下被燒焦的樣品
