一种三维荧光光谱中散射干扰的评估校正方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种三维荧光光谱中散射干扰的评估校正方法，包括：步骤1、获取样本及样本溶剂的三维荧光光谱；步骤2、将样本的三维荧光光谱减去样本溶剂的三维荧光光谱，获得消除拉曼散射和背景干扰后的三维荧光光谱EEM

【技术实现步骤摘要】
一种三维荧光光谱中散射干扰的评估校正方法及装置


[0001]本专利技术涉及数据处理的
，尤其涉及一种三维荧光光谱中散射干扰的评估校正方法及装置。

技术介绍

[0002]三维荧光光谱因其数据量大，灵敏度高等优点，在食品科学、分析化学、生物化学和环境科学等领域应用广泛。然而，因为同时存在瑞利散射和拉曼散射，给三维荧光光谱的定量分析和数据显示带来困难。因此，在数据处理前期，消除散射干扰对其具有重要意义。在以往的研究中，常用的方法包括：空白扣除法、置零法和Delaunay三角形内插值法等。
[0003]其中，空白扣除法即为直接用所得物质的三维荧光光谱减去溶剂的三维荧光光谱，该操作简单，但是对于低浓度样品往往存在散射区域去除不完全的缺点；
[0004]置零法则为直接将散射区域内的数据进行替换，将其设置为零，此方法虽然简单易行，但是容易造成有效数据丢失；
[0005]Delaunay三角形内插值法即用插值所得数据替代数据散射区域内的原始数据，此方法虽然有效便捷，但存在需要定义许多最佳设置不明显的超参数的阻碍，且在荧光信息较为丰富的区域，存在信息量损失较大、过拟合的风险。
[0006]专利文献CN108254400A公开了一种X射线荧光光谱的预处理方法及装置，方法包括获取预设数量的土壤样本的目标光谱信息；目标光谱信息为X射线荧光光谱信息，目标光谱信息包括各个波长的吸光度；据各个吸光度计算理想光谱信息；据理想光谱信息和各个土壤样本的目标光谱信息计算与每个土壤样本对应的回归系数；据各个土壤样本的目标光谱信息和与每个土壤样本对应的回归系数计算校正后的各个土壤样本的吸光度，确认校正后的各个土壤样本的吸光度为预处理后的各个土壤样本的目标光谱信息。该方法采用计算每个样品的回归系数与吸光度，对最终的光谱信息进行校正，消除散射，但是该方法需要预设超参数，存在一定的误差。
[0007]专利文献CN103630522A公开了一种有色可溶性有机物三维荧光数据的校正和标定方法，该方法包括：设定三维荧光激发、发生波长范围及扫描速度等测定条件；测定样品的三维荧光光谱；测定超纯水的三维荧光光谱；用样品的激发
‑
发射三维荧光光谱减去超纯水的激发
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发射三维荧光光谱进行拉曼散射校正；对于三维荧光图谱三角区域赋值为0进行瑞利散射校正。该方法采用了传统的置零法对瑞利散射进行校正，但是该方法容易造成有效数据丢失。

技术实现思路

[0008]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种三维荧光光谱中散射干扰的评估校正方法，该方法可以有效的消除瑞利散射干扰，从而获得高质量的三维荧光光谱用于后续的实验分析。
[0009]一种三维荧光光谱中散射干扰的评估校正方法，包括：
[0010]步骤1、获取样本及样本溶剂的三维荧光光谱；
[0011]步骤2、将样本的三维荧光光谱减去样本溶剂的三维荧光光谱，获得消除拉曼散射和背景干扰后的三维荧光光谱EEM
‑
1；
[0012]步骤3、提取步骤2中三维荧光光谱EEM
‑
1的瑞利散射荧光强度与对应的样本荧光强度，并基于所述瑞利散射荧光强度与对应的样本荧光强度进行散射干扰的重叠等级评估；
[0013]步骤4、根据步骤3的重叠等级评估结果，对三维荧光光谱EEM
‑
1的散射区域进行数据处理，获得无散射干扰的三维荧光光谱EEM
‑
2。
[0014]本专利技术通过减去每次实验获取的溶剂的光谱基线来校正拉曼散射和背景干扰，然后综合考虑散射区域与物质荧光区域的荧光强度和重叠程度对散射干扰进行评估，分为五类情况对应三个重叠等级：无重叠、微弱重叠和严重重叠，分别采用三种不同方法对瑞利散射进行校正处理。直至得到无拉曼散射和瑞利散射干扰的三维荧光光谱。
[0015]具体的，在步骤1中，所述样本及样本溶剂的三维荧光光谱为发射波长区间为200～700nm，激发波长区间为200～600nm，步长均为5nm的三维荧光光谱等高线图。
[0016]具体的，在步骤3中，所述重叠等级评估从不同激发波长下的发射光谱进行考虑，通过瑞利散射荧光强度的峰值与对应样品荧光强度的峰值进行比较，并结合瑞利散射荧光强度对应峰值两侧拐点的荧光强度综合考虑获得。
[0017]具体的，在步骤3中，所述重叠等级评估的具体过程如下：
[0018]步骤3
‑
1、基于一阶瑞利散射荧光强度峰值及峰值左侧的第一个拐点A与对应样品荧光强度峰值H0进行比较：
[0019]当一阶瑞利散射的荧光强度峰值h1≤1/2H0且拐点A对应的荧光强度y(A)≈0时，视为第一类重叠情况，所述第一类重叠情况包括无重叠；
[0020]当一阶瑞利散射的荧光强度峰值h1≤1/2H0且0＜拐点A对应的荧光强度y(A)时，视为第二类重叠情况，所述第二类重叠情况包括微弱重叠；
[0021]当一阶瑞利散射的荧光强度峰值h1＞1/2H0且拐点A对应的荧光强度y(A)≈0时，视为第三类重叠情况，所述第三类重叠情况包括无重叠；
[0022]当一阶瑞利散射的荧光强度峰值h1＞1/2H0且0＜拐点A对应的荧光强度y(A)≤1/2H0时，视为第四类重叠情况，所述第四类重叠情况包括微弱重叠；
[0023]当一阶瑞利散射的荧光强度峰值h1＞1/2H0且1/2H0＜拐点A对应的荧光强度y(A)时，视为第五类重叠情况，所述第五类重叠情况包括严重重叠；
[0024]步骤3
‑
2、基于一阶瑞利散射荧光强度峰值及峰值右侧的第一个拐点B与对应样品荧光强度峰值H1‑1进行比较：
[0025]当一阶瑞利散射的荧光强度峰值h1≤1/2H1‑1且拐点B对应的荧光强度y(B)≈0时，视为第一类重叠情况，所述第一类重叠情况包括无重叠；
[0026]当一阶瑞利散射的荧光强度峰值h1≤1/2H1‑1且0＜拐点B对应的荧光强度y(B)时，视为第二类重叠情况，所述第二类重叠情况包括微弱重叠；
[0027]当一阶瑞利散射的荧光强度峰值h1＞1/2H1‑1且拐点B对应的荧光强度y(B)≈0时，视为第三类重叠情况，所述第三类重叠情况包括无重叠；
[0028]当一阶瑞利散射的荧光强度峰值h1＞1/2H1‑1且0＜拐点B对应的荧光强度y(B)≤
1/2H1‑1时，视为第四类重叠情况，所述第四类重叠情况包括微弱重叠；
[0029]当一阶瑞利散射的荧光强度峰值h1＞1/2H1‑1且1/2H1‑1＜拐点B对应的荧光强度y(B)时，视为第五类重叠情况，所述第五类重叠情况包括严重重叠；
[0030]步骤3
‑
3、基于二阶瑞利散射荧光强度峰值及峰值左侧的第一个拐点C与对应样品荧光强度峰值H1‑2进行比较：
[0031]当二阶瑞利散射的荧光强度峰值h2≤1/2H1‑2且拐点C对应的荧光强度y(C)≈0时，视为第一种情况，所述第一种情况包括无重叠；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维荧光光谱中散射干扰的评估校正方法，其特征在于，包括：步骤1、获取样本及样本溶剂的三维荧光光谱；步骤2、将样本的三维荧光光谱减去样本溶剂的三维荧光光谱，获得消除拉曼散射和背景干扰后的三维荧光光谱EEM
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1；步骤3、提取步骤2中三维荧光光谱EEM
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1的瑞利散射荧光强度与对应的样本荧光强度，并基于所述瑞利散射荧光强度与对应的样本荧光强度进行散射干扰的重叠等级评估；步骤4、根据步骤3的重叠等级评估结果，对三维荧光光谱EEM
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1的散射区域进行数据处理，获得无散射干扰的三维荧光光谱EEM
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2。2.根据权利要求1所述的三维荧光光谱中散射干扰的评估校正方法，其特征在于，在步骤1中，所述样本及样本溶剂的三维荧光光谱为发射波长区间为200～700nm，激发波长区间为200～600nm，步长均为5nm的三维荧光光谱等高线图。3.根据权利要求1所述的三维荧光光谱中散射干扰的评估校正方法，其特征在于，在步骤3中，所述重叠等级评估均从不同激发波长下的发射光谱进行考虑，通过瑞利散射荧光强度的峰值与对应样品荧光强度的峰值进行比较，并结合瑞利散射荧光强度对应峰值两侧拐点的荧光强度综合考虑获得。4.根据权利要求1或3所述的三维荧光光谱中散射干扰的评估校正方法，其特征在于，在步骤3中，所述重叠等级评估的具体过程如下：步骤3
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1、基于一阶瑞利散射荧光强度峰值及峰值左侧的第一个拐点A与对应样品荧光强度峰值H0进行比较：当一阶瑞利散射的荧光强度峰值h1≤1/2H0且拐点A对应的荧光强度y(A)≈0时，视为第一类重叠情况，所述第一类重叠情况包括无重叠；当一阶瑞利散射的荧光强度峰值h1≤1/2H0且0＜拐点A对应的荧光强度y(A)时，视为第二类重叠情况，所述第二类重叠情况包括微弱重叠；当一阶瑞利散射的荧光强度峰值h1＞1/2H0且拐点A对应的荧光强度y(A)≈0时，视为第三类重叠情况，所述第三类重叠情况包括无重叠；当一阶瑞利散射的荧光强度峰值h1＞1/2H0且0＜拐点A对应的荧光强度y(A)≤1/2H0时，视为第四类重叠情况，所述第四类重叠情况包括微弱重叠；当一阶瑞利散射的荧光强度峰值h1＞1/2H0且1/2H0＜拐点A对应的荧光强度y(A)时，视为第五类重叠情况，所述第五类重叠情况包括严重重叠；步骤3
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2、基于一阶瑞利散射荧光强度峰值及峰值右侧的第一个拐点B与对应样品荧光强度峰值H1‑1进行比较：当一阶瑞利散射的荧光强度峰值h1≤1/2H1‑1且拐点B对应的荧光强度y(B)≈0时，视为第一类重叠情况，所述第一类重叠情况包括无重叠；当一阶瑞利散射的荧光强度峰值h1≤1/2H1‑1且0＜拐点B对应的荧光强度y(B)时，视为第二类重叠情况，所述第二类重叠情况包括微弱重叠；当一阶瑞利散射的荧光强度峰值h1＞1/2H1‑1且拐点B对应的荧光强度y(B)≈0时，视为第三类重叠情况，所述第三类重叠情况包括无重叠；当一阶瑞利散射的荧光强度峰值h1＞1/2H1‑1且0＜拐点B对应的荧光强度y(B)≤1/2H1‑1时，视为第四类重叠情况，所述第四类重叠情况包括微弱重叠；
当一阶瑞利散射的荧光强度峰值h1＞1/2H1‑1且1/2H1‑1＜拐点B对应的荧光强度y(B)时，视为第五类重叠情况，所述第五类重叠情况包括严重重叠；步骤3
‑
3、基于二阶瑞利散射荧光强度峰值及峰值左侧的第一个拐点C与对应样品荧光强度峰值H1‑2进行比较：当二阶瑞利散射的荧光强度峰值h2≤1/2H1‑2且拐点C对应的荧光强度y(C)≈0时，视为第一种情况，所述第一种情况包括无重叠；当二阶瑞利散射的荧光强度峰值h2≤1/2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓萍，伍卓慧，李学勤，黄冰佳，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：