光谱物理

光谱物理篇一:光谱仪和光谱的观察

光谱仪和光谱的观察

光谱是光源所发射的辐射强度随波长(频率)的分布,它反映了光源的构成物质和其它的一些特性。我们今天所掌握的有关原子和分子结构方面的知识绝大部分都来自光谱的研究。在电磁辐射和物质相互作用时能观察到吸收或发射光谱,它们从多方面提供了原子和分子结构和它们与周围环境相互作用的信息。因此,光谱的观察在科学研究和生产生活中有着十分重要的意义。

【实验目的】

1. 掌握光栅光谱仪的工作原理和使用方法,学习识谱和谱线测量等基本技术。

2. 通过光谱测量了解一些常用光源的光谱特性。

3. 通过所测得的氢(氘)原子光谱在可见和近紫外区的波长验证巴尔末公式并准确测出氢(氘)的里德堡常数。

4.*测出氢、氘同位素位移,求出质子与电子的质量比。

【实验原理】

1.典型光源光谱发光原理

(1)热辐射光源

这一类光源特点是物体在发射辐射过程中不改变内能,只要通过加热来维持它的温度,辐射就可继续不断地进行下去.这类光源包括我们常用的白炽灯、卤素灯、钨带灯和直流碳弧灯等一些常用光源。它们光谱是覆盖了很大波长范围连续光谱,谱线的中心频率和形状与物体温度有关,而与物质特性无关,温度越高,辐射的频率也越高。

(2)发光二极管

通过n型半导体的电子和p型半导体在结间的偶

合发出光子,发光频率与电子跃迁能级有关。如

果,跃迁的上能级为E2、下能级为E1,则发出

光子的频率v满足

其中hv?E2?E1

h=6.626?10-34Js 为普朗克常数,发光二极管跃

迁的上下能级都是范围较宽的能带结构,因此,

其谱线宽度一般也较宽。分子和晶体也有这种带

状的能级结构,谱线也有一定的宽度。

(3)光谱灯

光谱灯工作物质一般为气体或金属蒸汽,通过激发的形式,使低能态的原子激发到较高的能级(图1),处于高能级的原子是不稳定的,会以自发辐射的形式回到低能级,辐射的光子也满足

hv?E2?E1

E2和E1分别是原子自发辐射跃迁的上下能级,v为辐射的光子频率。原子的能级是分立的,可以从不同高能级不同低能级跃迁,因此,原子谱线也是分立的,谱线宽度一般也较窄。

2. 谱线半值线宽

谱线的半值线宽(半线宽)是光谱研究中一个很重要的参量,通过半线宽的测量我们可以知

道谱线的频率分布的范围的大小,可以求得光源的相干长度等一些与光源特性有关的参量。如果一个光谱的分布函数f(?),在波长?=?0 达到极大f(?0)(图2),在其左右两边各存在波长值λ1、λ2 ,有f(?1)= f(?2)=

f(?0)/2,则对应波长?0峰值半线宽定义为Δ?=|?1-?2|。峰值半线宽与相干

?2

长度ΔL关系为?L?0。 ??

3. 氢原子光谱

氢光谱实验在量子理论的发展过程中有着非常重要的地位,1913年玻尔原子的量子轨道的理论,指出了原有经典理论不能用于解释原子内部结构,提出了微观体系特有的量子规律,揭开了量子论发展的序幕。

氢原子光谱的实验规律:

早在原子理论建立以前人们就积累了有关原子光谱的大量实验数据,发现氢原子光谱可以用一个普遍的公式表示,波数

11?~?1?R?v?2?2?(1) ?n??m

其中:m取1、2、3、4、5等正整数,每一个m值对应一个光谱线系,如当m=2时便得到谱线在可见光和近紫外区的巴尔末线系;n取m+1、m+2、m+3、?等正整数,每一个n值对应一条谱线;R称为里德伯常数。式(1)称为广义巴尔末公式。

根据光谱实验规律和其它实验结果,玻尔提出了原子电子轨道的量子化理论,按照玻尔理论氢原子光谱巴耳末线系的理论公式为

~?v2?2me4

(4??0)h3c1?M11??1?2?2?(2) n??2

式中?0为真空介电常数,h为普朗克常数,c为光速,e为电子电荷,m为电子质量,M为氢原子核质量。即里德伯常数

2?2me4

R?(4??0)h3c1?M1?M??R???(3) ?M?m?

R?为将核的质量视为无穷大(即假定核固定不动)时的里德伯常数。这样便把里德伯常数和许多基本物理常数联系起来了。因此式(3)和实验结果符合程度就成为检验玻尔理论正确性的重要依据之一。

这样(2)可写成

11?~?1?R?v?2?2?(4) ?n??2

(n=3时,?=656.28nm)

*4. 同位素位移

由于同一元素的不同同位素,它们原子核所拥有的中子数不同,引起原子核质量差异和电荷分布的微小差异,而引起原子光谱波长的微小差别称为“同位素位移”。一般来说,元素光谱线同位素位移的定量关系是很复杂的。对于重核,中子数目的增加除了增大原子核的质量外,还使原子核的半径发生变化,它们对同位素的光谱线都有影响。只有像氢原子这样的系统,同位素位移才可以用简单的公式计算。氢原子核是一个质子,其质量为M,氘核比氢核多一个中子,其质量近似为2M。由式(4)可知氢原子与氘原子的里德伯常数分别为

?M?RH?R???(5) ?M?m?

?2M?RD?R???(6) ?2M?m?

对于巴耳末线系,氢和氘的谱线计算公式分别为

11?~?1?R?v?(7) ?HH22??Hn??2

11?~?1?R?v?(8) ?DD22??D2n??

对于相同的n,由式(5)~(8)可得

?11??11??????H??D?R?????22??R?R2n??D??H ?11?1??1??R???R???22??R?R2n??D??H

M?m2M?m??m?(9) ?2M

所以

M??(10) m2??

同时由于用光谱实验可测得精确度很高的里德伯常数,因而也成为测量基本物理常数值的重要依据之一。上式中的?是用R?。代替RH或RD计算得到的?H或?D的近似值。用式(10)计算M/m时,又可取?D的数值。从实验测得的每一个?H和?D可算得M/m的一个值,最后求平均值。

【实验仪器】

光栅光谱仪、光谱灯、发光二极管、热光源、氢灯

【仪器介绍】

1.光栅光谱仪

光栅光谱仪是利用光栅分光原理制成光谱测量仪器,内部结构见图3。当光源放在进光

狭缝A1前,光线狭缝进入光谱仪后,先由转向镜M、M1反射到达分光光栅G,光束经光栅分光,选择好的单色光经由M2反射经狭缝A2进入光电倍增管PM。其中,A1、A2缝宽大小决定谱线精细程度,通常缝宽越小谱线的分辨率越高,但谱线强度越低,实验中,可按不同的测量要求,选择合适的缝宽;M的作用仅仅是使光束转向;M1是一凹面镜不仅是光束转向,还使光束变为平行光入射光栅;G是分光元件,一个步进马达通过丝杆-连轴结构与之连接,控制G的分光角度,调节进入PM的光束的波长;M2也是一凹面镜,其作用是将分光后的单色光反射并聚焦通过A2进入PM探测;PM 探测谱线强度,并转换成电信号,

再由数据采集系统转变成数值信号,送入计算机系统处理、显示和存储。

2.WGD系列光谱仪控制软件介绍

当打开光栅光谱仪软件系统,计算机会对系统自动初始化,探测零点位置,使光谱仪到达200nm的测量位置,并可见到图4界面。因篇幅的关系这里只对一些常用的功能做简单的介绍。在界面的左边有“参数设置”按键,有如下参数:

“模式”:有“能量”、“透过率”、“吸收率”和“基线”四种模式,一般谱线的测量用能量模式;在测量“透过率”和“吸收率”需先测量基线。

“间隔”:有0.1nm、0.2nm、0.5nm和1nm四档(8型还有0.025nm,0.05nm档),反映了扫描过程中两测量点间的距离,在测量时,可根据测量谱线的特性选择合适的档次。

“起始波长”和“终止波长”:决定扫描的波长范围(在200nm~800nm范围内),可直接输入,也可用谱线下方工具选定,或在工具点开的窗口内输入。

“最大值”和“最小值”:决定“能量”显示范围。最大值为1000,在测量中,计算机有时会自动选择,可用直接输入谱线下方工具以上两对参数可根据需要加以选择。

选定。也可在工具点开的窗口内输入。

在 WGD-8型光谱仪上用于选择光电倍增管电压,共有1~8档,档数越高负高压越大,倍增管放大倍数也越大。在WGD-3型由于电压靠控制箱面板电压调节旋钮调节,这个参数是虚设的。

“增益”调节控制箱内部放大器的放大倍数,有1~7档。

“采集次数”调节每个测量点测量取平均的次数,次数越多,由于平均效果,曲线受外界不确定因素干扰越小,曲线越平滑,但测量所需的时间越长。

最上一排操作按键大多与一般计算机操作按键功能相同,只有:

在“工作”下有“单程扫描”、“定点扫描”、“波长检索”和“重新初始化”等操控键。 “单程扫描”:是用得最多的功能,点此按钮,光谱仪就会按设定的参数扫出谱线分布。在光谱图的上面有一排操作按钮中“单程”也可实现该功能。

“定点扫描”:点此按钮,光谱仪可在给定单一波长下扫出时间-强度谱,在调节光谱灯位置时,该功能十分有用。在光谱图的上面有一排操作按钮中“定点”也可实现该功能。 “波长检索”:可使光谱仪到达某一特定的波长位置。

“重新初始化”:使系统重新检查光谱仪波长“零点”位置,并使光谱仪到达测量200nm的波长位置。该功能在每次打开系统时,计算机就会提醒使用一次。

在“读取数据”下,有“寻峰”和“波长修正”等操控键。

“寻峰”:可求得谱线上的峰值位置,使用该功能时,需在寻峰窗口中选择要寻的是“峰”,还是“谷”,“最小峰高”是多少等。用谱线图下方工具和也可实现同样的功能。 “波长修正”:对标准光谱灯进行测量后,“寻峰”如发现得到的谱线与标准光谱的位置不相符合,就可启动该功能,按提示进行波长修正。

还有一些其他功能键,这里就不一一介绍了,有兴趣的读者可对照仪器说明,进行测试。

光谱物理篇二:光谱线展宽的物理机制

光谱线展宽的物理机制

摘 要

本文首先介绍了原子光谱的形成和原子谱线的轮廓,以及用来定量描述谱线轮廓的三个物理量——谱线强度、中心频率和谱线半高宽。

接下来对光谱线展宽的各种物理机制作了定性或定量地分析。详细地推导了谱线的自然展宽、多普勒展宽(高斯展宽)和洛伦兹展宽的半高宽公式。并推导出了佛克脱半高宽、多普勒半高宽和洛伦兹半高宽之间的关系式。给出了赫鲁兹马克展宽(共振展宽)的半高宽公式。定性地分析了谱线的自吸展宽。以类氢离子为例说明了同位素效应引起的同位素展宽。定性地分析了原子的核自旋对谱线宽度的影响。说明了在有外电场或内部不均匀强电场存在的情况下谱线会产生斯塔克变宽,在有外磁场存在的情况下谱线会产生塞曼变宽。

最后对光谱线展宽的各种物理机制做了一个简单的总结,指出光谱线展宽的实质是光的频率发生了变化,各种新频率光的叠加导致了光谱线的展宽。并说明了对光谱线展宽的物理机制的研究,在提高光的单色性和物理量测量等方面具有重要的意义。

关键词:谱线展宽;物理机制;谱线轮廓;半高宽

THE PHYSICAL MECHANISM OF SPECTRAL LINE

BROADENING

ABSTRACT

Firstly, we introduce the formation of atomic spectrum and the outline of atomic spectral line in this paper, as well as three physical quantities—intensity of spectral line, center frequency and half width of spectral line profile which are used to describe spectral line profile quantitatively.

Next we analyze various physical mechanism of spectral line broadening qualitatively or quantitatively. The natural half width of spectral line, half width of Doppler spectral line profile (Gaussian spectral line profile) and half width of Lorentz spectral line profile are derived detailedly. And the relationship of half width of Voigt spectral line profile, half width of Doppler spectral line profile and half width of Lorentz spectral line profile is also derived detailedly. We introduce Holtsmark broadening (resonance broadening) and give half width of Holtsmark spectral line profile. It is introduced qualitatively how the Self-absorption broadening affects spectral line profile. Taking Hydrogenic ions for an example, we explain isotope broadening caused by Isotope effect. Spectral line broadening caused by nuclear spin is analyzed qualitatively. Stark effect can cause Stark broadening when there is external electric field or internal non-uniform strong electric field, and Zeeman effect can cause Zeeman broadening when there is external magnetic field.

Finally, we make a summary on the physilcal mechanism of spectral line broadening, pointing out spectral line broadening is essentially a change in the frequency of spectral lines, and superposition of various spectral lines having a new frequency component leads to spectral line broadening. The study on the physilcal mechanism of spectral line broadening has very important significance in many aspects, for example, the improving of spectral line's monochromaticity,

the measurement of physical quantities and so

光谱物理

on.

KEY WORDS: spectral line broadening; physical mechanism; spectral Line profile; half width

前言…………………………………………………………………1

第一章 原子谱线的轮廓…………………………………………2 1.1 原子发光机理和光谱线的形成……………………………2 1.2 原子谱线的轮廓……………………………………………2

第二章 光谱线展宽的各种物理机制……………………………4 2.1 自然宽度……………………………………………………4 2.2 多普勒展宽…………………………………………………5 2.3 洛伦兹展宽…………………………………………………7 2.4 赫鲁兹马克展宽……………………………………………9 2.5 自吸展宽……………………………………………………9 2.6 佛克脱谱线宽度……………………………………………10 2.7 谱线的超精细结构…………………………………………12 2.7.1 同位素效应………………………………………………12 2.7.2 原子的核自旋……………………………………………13 2.8 场致变宽……………………………………………………14 2.8.1 斯塔克变宽………………………………………………14 2.8.2 塞曼变宽…………………………………………………15 总结…………………………………………………………………17 参考文献……………………………………………………………18 致谢…………………………………………………………………20

无论是原子的发射线轮廓或是吸收线轮廓,都是由各种展宽因素共同作用而成的。能量和时间的不确定关系可以导致谱线的自然展宽;光源中基本粒子的无规则运动会引起光谱线的多普勒展宽;激发态原子在运动过程中与其它种类粒子相互作用(碰撞)会引起谱线的洛伦兹展宽;激发态原子与同类基态原子碰撞或受其静电场作用会引起赫鲁兹马克展宽(共振展宽);光源辐射的共振线通过周围较冷的同类原子时被部分吸收会引起自吸展宽;同位素效应和核自旋会使谱线进一步分裂而形成谱线的超精细结构;外电场、等离子体中的不均匀强电场以及高速运动中的高密度带电粒子会引起谱线的斯塔克变宽;原子在磁场中时产生的塞曼效应,会导致塞曼变宽。这种共同作用是不能用简单的加合方法得到的,因而谱线的轮廓要由一个复杂的数学函数来表示[1]。所以全面了解谱线展宽的各种物理机制就变得非常必要。

另外,近年来谱线展宽在原子吸收测量、激光原理分析、大气风场探测等方面的应用得到人们的普遍关注,谱线展宽的研究也得到了越来越多的重视。对光谱线展宽的物理机制的分析可以为我们如何提高光的单色性提供理论上的依据,而光的单色性在光谱学、光的干涉和光学成像等方面有着重要的作用。此研究还可为许多物理量的测量提供理论依据,如温度、压强、速度、成分、粒子数密度和电磁场等[2]。由此可见,此研究无论是在理论上还是在实践中均有其重要意义。

目前国内外同类研究有些只详细分析了各种展宽因素中的一种或某几

种,介绍不是特别全面。有些虽然介绍比较全面,但是分析过程又比较简单。本文将尽可能既全面又详细地分析谱线展宽的各种物理机制。

光谱物理篇三:光谱处理过程

在本文中,光谱数据处理是指所有与comput-过程从所测量的“原始”光谱荷兰国际集团的葡萄糖浓度值。它涉及四个主要步骤:(i)将所述传动装置(或反射率)光谱成吸收谱,(ⅱ)除去频谱的错误包括基线噪声和高频电子噪声(称为预处理步骤),(ⅲ)显影葡萄糖通过一个校准模型多元的技术,和(iv)从一组新的预计算葡萄糖浓度处理光谱。图5-1给出了一般的光谱处理步骤包括校准和预测阶段。5.1传输到吸收率转换在已被证明在通道。 2,在临床相关浓度范围内,NIR葡萄糖吸收的信号成线性比例的浓度。因此,线性模型已被广泛使用。常见的包括偏最小二乘法(PLS),主成分分析(PCA)和经典最小二乘(CLS)。这样的应用程序之前一个模型,然而,所检测到的辐射应该被对数转换 - 如所述通过公知的比尔 - 朗伯定律:

预处理过程:

其中a是吸收幅度作为波长A的函数,TCOMP是传输组件的光谱,Trej是参照样品的透射光谱,一个是样品吸收系数,c是浓度,f是辐射的路径长度通过样品。 TREF是一般成分的缓冲液的透射光谱解决方案。例如,在含水葡萄糖测量的情况下,传输水频谱通常被用作温度Tref。然而,对于葡萄糖的实际目的浓度的预测,用来生产Trej组件并不重要,因为什么 问题是光谱变化AA级。事实上,在我们所有的实验测量,Trej的简直就是一个常数。然而,往往只使用缓冲区作为参照,我们才能够看到该组件定性特征。

5.2。光谱预处理

在本文完成的工作,涉及生物样品大多数测量,基线噪声已被发现是幅度比高频噪声较大的订单,并迄今为止噪声的更重要的类型来抑制。有几种类型的基线噪声去除技术。最常见的在光谱是多项式拟合,光谱分化和带通滤波的字段或通常被称为傅里叶滤波。以下部分提供了他们的简要说明。然而,它首先确定基线噪声的来源是重要的。

5.2.1来源基线噪音

基线噪音通常与“漂移”或不需要的变化有时间关联大小作为频谱读取时间周期的顺序相同的尺度。这样的漂移可能源于仪器(如在光源输出和检测器响应漂移功能)

,环境(例如在

湿度和温度)漂移,样品本身(例如温度和散射变化)。尽管使用低噪声和良好控制电子,该仪器漂移可能仍然是数量级高于由于生理葡萄糖变化的信号的变化,仅仅是因为葡萄糖 信号是非常小的。在所有本文工作进行的实验调查,没有控制环境和条件下的样品使用。原型机的那些“露天”类型,而控制柜。液体样品置于石英比色皿,而不使用温度控制。因此,实验和优良的成功复光谱的重复性表明,错误和漂移得到了有效通过预处理技术抑制,这表现不久。在非散射,水生物样品,基线噪音的最大来源是大概样品的温度变化[1,2],它是通过在改变支配水吸收光谱由于氢键的量的变化。在这里,我们表明,使用适当的前处理法中,温度引起的光谱变型中,它主要是在基线噪声的形式,可以有效地抑制。示于图5-2是蒸馏水在各种温度的差光谱差异。例如,实线表示的吸水率差异谱78where a是吸收幅度作为波长A的函数,TCOMP是传输组件的光谱,Trej是参照样品的透射光谱,一个是样品吸收系数,c是浓度,f是辐射的路径长度通过样品。 TREF是一般成分的缓冲液的透射光谱 解决方案。例如,在含水葡萄糖测量的情况下,传输水频谱通常被用作温度Tref。然而,对于葡萄糖的实际目的浓度的预测,用来生产Trej组件并不重要,因为什么问题是光谱变化AA级。事实上,在我们所有的实验测量,Trej的简直就是一个常数。然而,往往只使用缓冲区作为参照,我们才能够看到该组件定性特征。

5.2光谱预处理

光谱这里预处理指的原始吸收处理光谱的(A)的前一个多元算法的校准和预测中的应用。该此预处理步骤的主要目的是消除或抑制基线的影响噪声通常被样品,仪器,和/或环境的变化而引起的。通常情况下,它也被设计以除去检测器及其电子器件的高频噪声。

5.2。光谱预处理

在27度和31度C(水,在27度的吸收光谱减去水在31度的吸收光谱)。顶部图显示了未加工的光谱,和底部图显示了处理前的光谱。预处理方法是一个一阶谱的分化和二阶多项式的组合适合作为我们将描述秒。 5.2.6。在顶部和底部的数字比较光谱,我们可以看到,在光谱的变化的幅度是由三个数量抑制的在下面的2315纳米的窗口大小。

图5-2:在不同温度下重复用水谱差谱。上图:生吸收光谱。底部:使用分化的组合过滤光谱和多项式拟合技术。实线:4度变更,短虚线:6度杂物 - 化,长虚线:8度变更

在经皮,在体内测量,基线噪声的主要来源是组织散射 - ING。光谱变化是由于组织的散射特性已经讨论了在CH。 2.它显示在本文的工作,这样的变化可以有效地移除通过适当的预处理技术的应用。使用相同的预加工技术,其所述一个用于抑制温度的影响的(一个组合 一阶谱的分化和二阶多项式FIT),有效的抑制实现,如将要证实在Ch 9。

5.2.2多项式拟合

在一个多项式拟合方法中,原始吸收光谱araw(A)的第一个安装有一个

多项式函数fpolv(A),它是等于

常数。该常数通过最小化残差确定: 其中CO,CI,...是

其中n等于频谱单元的总数。用户确定的顺序

多项式,一般是通过的频谱噪声的一些知识相结合

特性和试验和错误。

的“过滤”或处理前吸收光谱是然后之间的差

原始吸收光谱和所述嵌合多项式:

在本文的工作,所述多项式拟合光谱预处理方法已被发现

非常有效地去除涉及非散射测量的基线噪声

样品。例如,一个三阶多项式拟合用在一个很好的结果用于

实验涉及合成生物学的解决方案,在ch6。

5.2.3光谱分化

顾名思义,该方法包括测量的原始吸收衍生物谱:

其中n是分化的顺序。例如,对于一个二阶导数

谱,n等于2,一种光谱衍生物方法往往比一个更强大的

多项式拟合,因为它不查明特定基准形状。然而,频谱

衍生物的方法倾向于降低SNR通过增强高频噪声。因此,它们

通常用于以“平滑”的方法,以补偿SNR恶化

5.2。光谱预处理

在这项工作中使用的光谱系统,光谱分化已发现

是非常有效。当样品散射效应都存在,特别地,它是

用最有效的方法。

5.2.4傅里叶滤波

光谱预处理的另一种常见的方法被称为傅里叶滤波,这涉及

傅立叶变换的原始频谱数据,施加一定的过滤器功能(高斯,

低通,高通等),并取逆傅立叶变换以获得经过滤的

谱。该过程示意性示于图。 5-3。

光谱预处理

它沿着光谱从一端到另一移动。该窗口可以取

形式的各种功能,例如矩形,高斯,或三角形的。这里的想法是

通过这代表了他们的“平均”值的单个数据替换几个相邻的数据点。因此,如果噪声是随机的,将得到的光谱会比原来的更平滑。其缺点是,该光谱分辨率会降低。降解增加该平均窗的宽度。本文的工作,这种平滑技术时使用的频谱分化为了补偿信噪比的减小固有分化进行方法。使用的窗口是矩形窗口平均四个数据点(矢量1,1,1,1)。

5.2.6选择预加工方法

光谱预处理肯定是在近红外光谱丰富而重要的课题。怎么样-以往,似乎有没有硬性规定,以确定要使用哪个预处理技术,和最好的方法是经常反复试验,结合的一些物理知识

噪音的特点。本文的工作,重复的光谱之间的差光谱(复制相同的样品的光谱)经常被用来在预的选择,以帮助使用的加工方法。一种有效的方法会导致不同的光谱接近零。差谱的幅值通常与幅度相比生理性血糖谱。例如,假定一个2毫米路径长度样品,1毫米的葡萄糖变化将引起4×10-5 AU。如果预处理方法,能够抑制差谱的幅度,以低于,它被认为是一种有效的方法。

作为一个例子,让我们回过来看基线噪音抑制的温度 - 如前所述引起的变化。如图。 5-2,第一阶的组合分化和二阶多项式拟合抑制基线噪声幅度来小于4×10 AU甚至对于大的8度-C的变异。鉴于这种噪声特性,我们可以说,这样的前处理方法是有效的足够。让我们比较这使用三阶单独多项式拟合。使用相同的原始吸收光谱,所述得到的滤波光谱显示在图5-4。在这种情况下,前处理方法82For此方法是有效的,噪声“频率”或光谱带宽需求为比所关心的吸收特征的带宽显著不同。于此外,一般工作得更好在周期性信号具有大量的数据点。虽然这种方法已被证明是由傅立叶光谱得到相当有效的变换光谱仪[2,3,4,5,61,未发现它是比任何优越多项式拟合或光谱鉴别方法。主要的原因是最有可能的事实,即由滤波器光谱仪获得的数据点的数量相对较低和光谱窗口较窄,间2100和2300纳米。

5.2.5平滑

通过平滑,我们试图减少高频噪声由于检测器的电子和其他的随机噪声源。在这项工作中,一个运动的窗口平均法已认为是有效的。它涉及到卷积频谱具有一定小“窗口”,

5.2。光谱预处理被认为不足以作为所产生的噪音过滤比4×10-5 AU大得多 - 的1-毫米的葡萄糖在2 mm光程吸收幅度。

图5-4:水的吸收光谱的差异光谱以变化的温度。过滤频谱使用单独的多项式拟合方法。实线:4度变更,短虚线行:6度的变化,长虚线:8度变更。

选择的方法:

由于其坚固性和有效性,预处理方法组合第一代

为了分化和二阶多项式拟合用于所有的测量

涉及血浆和组织样品。还采用了移动窗口平均法

以补偿信噪比降低由于分化。这说明示意图

该过程示于图。 5-5。框图下方的曲线

是吸收

曲线在谱预处理算法的不同阶段所指示

由垂直

箭。

注意,该算法是由施加到每两个频谱窗口中(得到

两个过滤器)分开。因此,2100纳米和2200 NMN之间的光谱窗口是

分开独立处理从光谱窗口2200 nm和2300之间

纳米,相同的算法。这样做是因为频谱不连续,通常是本

围绕两个滤波器的过渡波长区域。这种不连续性的示例

5.3。多元技术的校准和预测