基于拉曼光谱的危险液体快速识别研究

摘要：

快速准确识别不明危险液体在公共安全领域需求明显.拉曼光谱技术因具有快速、灵敏、可非接触式检测等优点,成为近年来此领域的研究热点.以沙林、梭曼、塔崩、维埃克斯、芥子气等化学毒剂,磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、甲基膦酸二甲酯、甲基膦酸二异丙酯等化学毒剂模拟剂,亚磷酸二甲酯、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯、甲基膦酰氯乙酯、甲基膦酰二氯、甲基膦酰二氟、氯沙林、二乙胺基磷酰氯、2-二乙胺基乙硫醇、硫二甘醇、异丙醇、频呐基醇、甲基膦酸、甲基膦酸异丙酯、甲基膦酸频呐基酯等化学毒剂前体、中间产物、水解产物以及有毒工业化学品如邻二甲苯、间二甲苯、苯甲醚、氯代苯、乙酸乙酯、乙酸乙烯酯、乙酸苄酯、甲醇、乙醇、乙腈、丙酮、1,1,1-三氯乙烷、正己烷、正丁醇、四氯化碳等和汽油、水等42种危险液体和常见溶剂为研究对象,使用配备785 nm激光器的便携式拉曼光谱仪,针对上述化合物建立了拉曼光谱检测方法,获得了高信噪比的散射光谱数据,对谱图特征进行了分析.采用线性判别分析(LDA)、二次判别分析(QDA)、k近邻(kNN)、朴素贝叶斯(NB)模型、分类决策树(CT)、支持向量机(SVM)6种模式识别算法对上述拉曼光谱数据进行识别归类.研究结果表明,支持向量机、线性判别分析模型具有100％ 的识别准确率,考虑到实际使用过程中非标准谱图、仪器条件以及外界环境改变等因素会对支持向量机识别结果产生影响,将线性判别分析模型确定为危险液体的快速识别方法.全部测试过程在1～2 m in内即可完成且不损耗样品,成功实现水和危险品汽油与其他有毒液体的区分.该研究揭示了具有指纹谱特征的拉曼光谱结合模式识别算法可用于化合物的快速筛查,为及时发现通关夹带,保证物流安全以及化学恐怖事件应急处置等提供了技术支撑.

关键词：拉曼光谱、化学危险品、化学毒剂、线性判别分析

所属期刊栏目：41

分类号：O657.3(分析化学)

资助基金：国家自然科学基金61775017

在线出版日期：2021-06-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：1806-1810