探测不透明包装内物质成份的空间偏移拉曼光谱技术研究

Spatially offset Raman spectroscopy is a spectral imaging method especially applicable to detect the subsurface in non-transparent material, which can effectively depress the disturbing of the spectra coming from the surface composition. It can detect the concealed substance without opening the packing, and has good application prospect in pharmaceutical identification, disease diagnostic, and security inspections..The key problem of spatially offset Raman spectroscopy is how to broaden the detecting depth and improve the noise-signal ratio, and the structure of laser radiation plays a key role. In this project, a new annular radiation structure with more stable performance has been proposed and devised. Adopting the radiation structure, the detecting depth and the noise-signal ratio of the measured spectra are expected to be increased further, through study of the influence factor, such as the offset distance, the exciting power and the incident angle, on the detecting depth and the noise signal ratio of spatially offset Raman spectra of the substance concealed in the nontransparent media. The spatially offset Raman spectra of the hazards concealed in the nontransparent materials have been detected, and compared with the conventional ones, which provides new technical support to the development and application in our country.

空间偏移拉曼光谱技术能够有效抑制表层成分光谱的干扰作用，是一种特别适于探测不透明材料内物质的光谱成像方法，可以不打开包装对隐藏物质成份进行探测，在药品真伪的识别、疾病诊断、安全检测等方面有着很好的应用前景。.空间偏移拉曼光谱技术的关键问题是如何增大其探测深度和提高测量信号的信噪比，其中激光辐照结构起着关键的影响作用。本项目提出并设计了一种全新的、性能更加稳定的环形激光辐照结构；采用该结构，通过对非透明材料内隐藏物质空间偏移拉曼谱信噪比和探测深度的影响因素，偏移距离、激发功率、入射角度等的研究，有望进一步增大该技术的探测深度、提高光谱测量的信噪比；对非透明材料内隐藏危险品的空间偏移拉曼谱进行了探测，并与传统拉曼光谱技术测量结果加以对比和分析，为空间偏移拉曼光谱技术在我国的发展和应用提供新的技术支撑。

空间偏移拉曼光谱（SORS）技术能够有效抑制表层成分光谱的干扰作用，是一种特别适用于探测和识别不透明材料内物质的光谱成像方法。该技术无需打开包装，便能实现对隐藏物质成份的探测，所以在药品和食品的质量控制、疾病诊断与治疗、艺术品及文化遗产鉴定、安全检测与防卫等方面有着极为广阔的应用前景。.本项目开展了探测不透明包装内物质成份的空间偏移拉曼光谱技术研究：1）分别基于785nm及532nm激发光，在国内首次自行建立了两套桌面型空间偏移拉曼光谱探测系统，并进行了不透明包装内物质成份的空间偏移拉曼光谱探测研究。2）提出并设计了一种全新的、性能更加稳定的环形激光辐照结构，并采用基于新环形辐照结构的空间偏移拉曼光谱装置进行了不透明包装内物质成份的空间偏移拉曼光谱探测实验。3）针对空间偏移拉曼光谱强度、信噪比等重要指标，随探测深度、偏移距离、激发光功率、激发光波长等重要参数的变化关系进行了实验研究，并与传统拉曼光谱技术测量结果加以对比和分析。4）通过优化建立的空间偏移拉曼光谱探测系统，针对多种非透明塑料容器装危险品，实现了多种不透明、半透明材料覆盖下的NO3-、SO42-、CO32-、NO2-、苯甲酸根等多种隐藏成分的探测。5）模拟骨组织无机盐主要组成成分，如磷酸盐、碳酸盐、草酸盐，进行了不透明介质下骨成分探测的可行性实验研究。通过上述研究，为空间偏移拉曼光谱技术在我国的进一步发展和应用提供了新的技术支撑。.在本项目的研究过程中，培养硕士研究生1名，发表EI收录文章2篇，核心期刊文章1篇，会议论文2篇；提交中核集团公司国防科技报告2篇，其中1篇被评为中核集团优秀GF报告；申请并授权实用新型专利2项。