紫外可見分光光度計的雙向?qū)?shù)光譜法

    紫外可見分光光度計的導數(shù)光譜法由于相移的存在,導致導數(shù)光譜中峰值、峰谷對應的波長位置與其真實的波長位置存在偏差以及復雜頻率分量的物質(zhì)吸收曲線發(fā)生群時延?；诹阆嘁茷V波器原理, 雙向?qū)?shù)光譜法能夠有效地消除相移。實驗采用紫外可見分光光度計掃描水楊酸溶液, 并用導數(shù)光譜法和雙向?qū)?shù)光譜法分析吸光度數(shù)據(jù)。結(jié)果表明, 雙向?qū)?shù)光譜法能克服相移, 提供無群時延的更精確的吸收細節(jié),從而提高紫外可見分光光度計的分析精度。

   紫外可見分光光度法是根據(jù)被測物質(zhì)分子對紫外可見波段范圍(150～800nm)單色輻射的吸收或反射強度進行物質(zhì)的定性、定量或結(jié)構(gòu)分析的一種方法。該方法由于具有靈敏度高、準確性及選擇性好、成本低、操作簡單等優(yōu)點而被廣泛應用于制藥、醫(yī)療衛(wèi)生、化學及化學工程、食品、環(huán)境監(jiān)測、和生物等領域。然而,紫外可見分光光度計直接掃描得到的吸收光譜波形相對簡單、缺乏細節(jié)、分辨率低, 且對復雜化合物的定性分析有一定的困難。復雜物質(zhì)的吸收光譜還可能存在波形重疊,因此,紫外可見分光光度計不能直接區(qū)分復雜物質(zhì)的各種組分。差分法等吸收波長法和導數(shù)光譜法可以解決這一難題。

   導數(shù)光譜亦稱為微分光譜, 是吸收光譜關(guān)于波長的微分系數(shù)對波長的函數(shù)圖,屬于紫外吸收光譜派生的一個分支。導數(shù)光譜法是將紫外可見分光光度計的吸收光譜進行數(shù)學變換,得到一階或更高階的導數(shù)光譜可對復雜多組分物質(zhì)不經(jīng)分離而直接檢測,方法簡便、快速、準確,近年來得到迅速發(fā)展和廣泛應用導數(shù)光譜法中的吸收強度隨波長的變化非常敏感 , 靈敏度高,對重疊譜帶及平坦譜帶的分辨率高、噪聲低。目前,導數(shù)光譜法已作為紫外可見分光光度計的分析方法,廣泛應用于化學分析領域。導數(shù)光譜法在對吸收光譜數(shù)據(jù)進行處理時,相當于一個高通濾波器。所以,導數(shù)光譜法的致命缺點是相頻特性不理想。由于相移的存在,使得吸收光譜的原始細節(jié)在導數(shù)光譜上產(chǎn)生平移以及群時延帶來的波形畸變。因此,導數(shù)光譜法不能準確地反映被測物質(zhì)的吸收特性。

   為消除導數(shù)光譜法的相移,本文提出了紫外可見分光光度計的雙向?qū)?shù)光譜法。雙向?qū)?shù)光譜法基于信號處理的零相移濾波原理采用雙向濾波實現(xiàn)相頻特性的零相移。零相移濾波的主要思想是使用當前信號點前面和后面的信號點所包含的信息,即使用“未來的信息”來消除相位的失真。雙向濾波是實現(xiàn)零相移的方法之一,雙向是指前向和后向兩次求導,解決了零相移濾波器物理上無法實現(xiàn)的難題。由雙向濾波得到的雙向?qū)?shù)光譜法能夠消除傳統(tǒng)導數(shù)光譜法的相移,有助于為紫外可見分光光度計提供更準確的吸收細節(jié),提高定性分析能力,確保紫外可見分光光度計具有更高的精確度?；谶@些優(yōu)點, 雙向?qū)?shù)光譜法有促進紫外可見分光光度計進一步發(fā)展的潛力