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《基于太赫茲時域光譜檢測技術(shù)地研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、摘要本文應(yīng)用太赫茲時域光譜系統(tǒng)分別在物質(zhì)的THz光譜分析、材料識別、定量分析和混合物的THz光譜剝離四個方面做了一系列相關(guān)的研究工作。獲得了一些常見的農(nóng)藥分子在THz波段的光譜特性并應(yīng)用量子化學(xué)理論進行理論解析；成功地將模式識別的方法應(yīng)用到物質(zhì)的THz光譜分析中，實現(xiàn)對物質(zhì)的識別；應(yīng)用相關(guān)分析、線性回歸和偏最小二乘方法等分析物質(zhì)的THz光譜數(shù)據(jù)，實現(xiàn)物質(zhì)的定量分析；應(yīng)用高斯函數(shù)和洛倫茲函數(shù)對混合物的THz光譜進行光譜剝離和模擬。本文主要工作和創(chuàng)新點總結(jié)如下：(1)利用THz時域光譜技術(shù)對七種常見農(nóng)藥分子進行了TH
2、z光譜研究，得到了這些農(nóng)藥分子在有效頻率范圍內(nèi)的THz頻率譜、吸收光譜和折射率譜。結(jié)果表明七種農(nóng)藥分子在THz波段均存在明顯的吸收特性，而且不同農(nóng)藥分子的吸收光譜有明顯不同。該研究結(jié)果為建立農(nóng)藥分子在THz波段的指紋光譜庫以及深入分析農(nóng)藥分子的構(gòu)型、構(gòu)象等提供了重要的實驗依據(jù)。(2)為了深入理解所研究農(nóng)藥分子吸收譜的理論機理，應(yīng)用量子化學(xué)計算的方法對樂果分子和滅多威分子進行了理論模擬，借助于量子化學(xué)計算軟件Gaussian03，應(yīng)用密度泛函理論的Becke．3．Lee-Yang．Parr(B3LYP)方法得到了這
3、兩種分子在THz波段的振動特性。將理論計算的結(jié)果與實驗結(jié)果做對照，結(jié)果表明兩者比較吻合，這為實驗得到的農(nóng)藥分子的THz吸收特性提供了理論佐證。根據(jù)理論計算結(jié)果，借助于可視化軟件GaussView3．07，本文還對樂果分子和滅多威分子在THz波段的振動模式進行了詳細指認，并給出了與光譜特征吸收相對應(yīng)的分子振動構(gòu)象。研究表明這兩種分子在THz波段的吸收由分子內(nèi)振動模式和分子間振動模式共同引起。經(jīng)進一步分析認為分子內(nèi)振動模式主要由多個原子參與的集體振動模式和骨架的扭動模式等引起。(3)提出了基于太赫茲時域光譜技術(shù)的紡織
4、纖維鑒別方法。應(yīng)用主成分分析法提取纖維材料的THz光譜的主成分，然后應(yīng)用馬氏距離分類法進行分類，結(jié)果表明以纖維的THz光譜作為特征可以很好地將結(jié)構(gòu)相似的紡織纖維分開。(4)提出了基于太赫茲時域光譜技術(shù)的茶葉分類方法。以茶葉在THz波段的吸收光譜作為數(shù)據(jù)特征，應(yīng)用支持向量機方法對茶葉進行分類。結(jié)果表明，無需應(yīng)用復(fù)雜的特征提取方法，支持向量機方法即可將茶葉準確分開。這一方面說明茶葉的THz光譜能夠很III浙江大學(xué)博士學(xué)位論文好的代表茶葉的特性，另一方面也說明支持向量機算法非常適合處理物質(zhì)的THz光譜數(shù)據(jù)。(5)應(yīng)用相
5、關(guān)分析、線性回歸和偏最小二乘方法分析不同濃度的酒石酸的THz光譜數(shù)據(jù)，對酒石酸的濃度進行預(yù)測。文中給出了兩種方法，一種方法是用相關(guān)分析選出最能反應(yīng)酒石酸濃度信息的頻率點，然后以此處的吸收系數(shù)作為數(shù)據(jù)，應(yīng)用線性回歸計算酒石酸的濃度；另一種方法是應(yīng)用偏最小二乘法處理不同濃度的酒石酸在某一頻段的吸收光譜數(shù)據(jù)，用留一法進行驗證，對酒石酸的濃度進行預(yù)測。這兩種方法均得到了很高的預(yù)測精度，有望在THz技術(shù)的實際應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用。(6)提出了基于THz時域光譜技術(shù)的紙頁定量檢測方法。闡述了兩種測量原理，基于透過紙頁的THz波
6、形的幅度衰減和基于延遲時間的模型，并通過實驗比較了兩種方法的有效性，結(jié)果表明基于延遲時間的模型更適合于描述紙頁的定量值。本研究還表明THz技術(shù)可以應(yīng)用于很多干燥的非極性材料的定量分析，在實際應(yīng)用中具有廣闊的應(yīng)用前景。(7)提出了基于高斯函數(shù)和洛倫茲函數(shù)的混合物THz光譜的剝離和模擬方法。分別應(yīng)用高斯函數(shù)和洛倫茲函數(shù)對酒石酸和L．抗壞血酸混合物的THz光譜進行剝離。經(jīng)分析認為應(yīng)用均方根誤差RMSE作為判別準則確定擬合函數(shù)類型和峰函數(shù)個數(shù)可以得到很好的模擬準確性。研究結(jié)果表明應(yīng)用洛倫茲函數(shù)對物質(zhì)的THz光譜進行剝離效
7、果更好，本文研究初步表明在混合物中各成分在THz波段的吸收峰個數(shù)已知的情況下可以得到很高的剝離準確性。關(guān)鍵詞：太赫茲波，光譜分析，集體振動模式，模式識別，定量分析，光譜剝離說明：本文得到了國家自然科學(xué)基金項目(編號：60774054)和教育部博士點基金項目(編號：20070335123)的資助。IVAbstractTerahertztimedomainspectroscopy(THz—TDS)isusedintheterahertzspectroscopyofmaterial，materialidentifica
8、tionandquantitativeanalysisofmaterial．ExfoliationofTHzspectraisalsostudied．TheterahertzspectraofsomecornlTlOnpesticidesareobtainedbyTHz—TDS．Quantumchemicalcalculationisemployedtoanalyzeth
