淺析掌上激光拉曼光譜儀檢測液體危險化學品

范允寧 孫林林 李鑫 賈成莉

摘 ?要：拉曼光譜技術在實際使用前，不需要處理待測樣品，而且操作十分便利，并不會受到干擾，所以在生物醫藥、環境監測、材料學等領域都得到了廣泛應用。本文對掌上激光拉曼光譜儀檢測液體危險化學品進行淺析，并且對不同種類液體危險化學品進行了檢測，考察了會影響拉曼光譜儀檢測結果的相關因素，包括檢測液體積、容器材質、積分時間、光照條件等，對分析條件進行了優化，對不同危險化學品拉曼光譜峰進行譜圖分析，能夠更具峰值強弱、峰位、峰數量等識別液體，在碼頭、火車站、客運站、飛機場等人流密集處有良好的應用效果。

關鍵詞：掌上激光拉曼光譜儀;液體;危險化學品

在飛機場、商場、火車站等人流密集地區法律法規明令禁止攜帶危險化學品，以免造成社會恐慌，威脅到公眾生命安全，而且相關部門還要對旅客隨身攜帶的物品進行安全檢查。現階段，在進行安全檢查時是利用X射線安檢機實現的，工作人員能夠通過圖像看到箱包中的物品，并且根據日常的工作經驗能夠從形態、外觀對物品的安全性進行判斷。但是在觀察危險化學品時會給工作人員的判斷力造成一定困難，導致工作人員無法準確判斷物品屬性，而且X射線安檢機占地面積大，難以攜帶，只能進行靜態安檢。針對于這些問題，掌上激光拉曼光譜儀給出了答案，除了具備更加精準、快速、無損等優勢外，而且重量輕，占地面積小，使用范圍十分廣泛，可以對劇毒、易燃易爆等危險化學品進行良好檢測。

1.實驗部分

1.1儀器

所需要的儀器包括掌上激光拉曼光譜儀一臺，激發波長為785nm，積分時間為200ms，光譜的采集范圍是300至2300cm-1，而且激光的輸出功率為60-70mw。

1.2試劑

本次所應用到的試劑很多，包括環已烷、正庚烷、正已烷、四氯化碳、二氯甲烷、1，1，2-三氯乙烷、二硫化碳、二甲苯、丙酮、冰乙酸、1，1，1-三氯乙烷、乙二醇、N，N-二甲基甲酰胺、丙三醇、異丙醇、石油醚、1，4-二氧六環、四氫呋喃、1，2-丙二醇、乙醚、異戊醇、二甲基砜、苯甲酸乙酯、一縮二乙二醇、鄰苯二甲酸丁酯、乙酸丁酯、2-丁酮、濃鹽酸、甲醇、正丁醇、芐腈、濃硫酸、二乙胺等。

1.3激光曼光譜儀檢測

在1.5mL的玻璃瓶中加入溶劑為500μL的待測溶液，并將放入溶液的玻璃瓶放置在掌上激光拉曼光譜儀的采樣窗口上，將積分時間設置為200ms，最后對其進行檢測。

2.結果與討論

2.1容器材質

將塑料試管以及玻璃樣品瓶作為容器，對這兩個空容器進行檢測，并沒有檢測到拉曼光譜峰，緊接著將500μL的環乙烷溶液分別加入到塑料試管以及玻璃樣品瓶中，對二者進行檢測，并且對重疊圖譜進行比較。進過觀察可知，塑料試管以及玻璃樣品瓶中正已烷檢測譜圖大致一樣，相似度接近95%，這就表示塑料試管以及玻璃樣品瓶不會對檢測結果產生過多影響。所以，為了使操作更加便捷，就可以選擇容積為1.5mL的玻璃樣品瓶當做容器。

在飛機場、商場、火車站等人流密集地區進行安檢時醬油、陳醋、飲料、酒等一般是由塑料瓶或玻璃瓶進行包裝的。在此次研究中，分別做了兩次檢測，第一次是對原包裝中的液體進行檢測，第二次是將溶液取出后置入容積為1.5mL的玻璃樣品瓶中進行檢測，在對兩次檢測結果進行比對后發現，絕大多數的塑料試管以及玻璃樣品瓶不會對檢測結果產生過多影響，所以對于透明度好、厚度較小的包裝瓶可以對其進行直接檢測，使操作過程更加快捷，更加方便，可以在極短的時間內快速完成檢測嫌疑物品的任務。但是也有一些酒和飲料是由棕色玻璃瓶包裝的，對這種溶液進行檢測會使玻璃樣品瓶的檢測結果與實際檢測結果出現偏差，其原因是由于棕色瓶子自身會形成拉曼光譜峰。所以為了減少檢測誤差，就要建立完善的拉曼光譜樣品庫，在此過程中要對玻璃樣品瓶以及原包裝中的溶劑進行檢測，形成兩個不同的數據庫，這樣可以使檢測結果更加可靠、更加科學。

2.2檢測液的體積

將10μL到100μL的乙醇溶劑分成不同段加入到玻璃樣品瓶中，并且將其放置在掌上激光拉曼光譜儀的采樣窗口上進行檢測，如果樣品量比較少，會使得檢驗不具備良好的重現性，在乙醇溶劑小于40μL時，不能得到拉曼光譜信號;當乙醇溶劑為60μL時，要想檢測出乙醇就要進行準確聚焦，需要工作人員具備較高的技術水平;當乙醇溶劑超過500μL時，將其放置在拉曼光譜儀的采樣窗口就能進行快速檢測。所以在進行檢測時，將500μL的待測溶劑加入到玻璃樣品瓶中即可。

2.3光照條件

在不同的光照條件下進行檢測，分別為室內、暗室以及光照下通過掌上激光拉曼光譜儀對乙醇進行檢測。經過觀察后可知，在暗室中對乙醇進行檢測，譜圖基線十分平滑，不會有過多起伏，而且峰型比較好;在室內對乙醇進行檢測，譜圖基線的噪聲具有明顯變化，而且和目標物特征峰進行比對可知強度較弱，可以將影響忽略不計;在光照下對乙醇進行檢測，譜圖基線出現一定變動，而且基線的噪聲也隨之增高，此外和目標物特征峰進行比對可知強度逐步降低，噪聲會對目標物特征峰產生一定干擾，這就表示在光照環境下會對拉曼光譜產生較大影響，會讓結果與實際情況出現誤差，所以最好要避開光照條件。

2.4積分時間

積分時間從10ms到1000ms分成5個時間段，對乙醇拉曼光譜進行檢測，從檢測過程中可以看出，在積分時間不斷增長期間，譜圖基線噪聲正在一點點降低，而且平滑度也在不斷提升。但有一點需要注意，那就是當積分時間在200ms或者更多時，拉曼光譜圖變化并不明顯，所以積分時間可以選擇在200ms時為最佳。

2.5不同液體危險化學品拉曼光譜分析

取不同液體危險化學品各500μL，講這些試劑加入到容積為1.5mL的玻璃樣品瓶中進行檢測，檢測環境為暗室環境，積分時間為200ms。對甲醇以及丙酮分別進行了檢測，檢測內容包括優級純、分析純以及色譜純這三種拉曼光譜，經過比較可知分析純和以上純度的光譜圖并無太大區別，幾乎可以將雜質干擾不計入到檢測結果之內，所以采集拉曼光譜的數據試劑為分析純。專家在對拉曼光譜進行深入研究后表示拉曼光譜為分子振動-轉動光譜，但是因為具有不同的分子結構，使得振動方式存在較大差異。通過拉曼光譜數據能夠對分子振動-轉動情況進行判斷，這樣就能夠對分子物質特征進行良好判斷。在此次研究的不同液體危險化學品中，除了濃鹽酸拉曼光譜外，其余液體危險化學品都檢測出了拉曼特征峰，在峰位、峰的數量上都有很大不同，這樣就能對這些化學品實現精準鑒定。

結束語：

綜上所述，本文對掌上激光拉曼光譜儀檢測液體危險化學品進行了深入分析，檢測了約40余種液體危險化學品，分析結果顯示最佳檢測條件是500μL液體放入到容積為1.5mL的玻璃樣品瓶中，將其放置在掌上激光拉曼光譜儀的采樣窗口上進行檢測，設置200ms的積分時間，由于液體不同，所以在拉曼光譜峰強度、峰位、數量上都有不同，所以借助掌上激光拉曼光譜儀能夠快速、準確識別液體危險化學品，可以在人員密集場所進行良好應用。

參考文獻

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