Создание базы данных спектров комбинационного рассеяния . для акустооптических спектрометров

И. Б. КУТУЗА1, В. Э. ПОЖАР1,2, А. П. ЦАПЕНКО2, А. В. ШУРЫГИН2

1Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН, Москва

2Московский государственный технический университет им. 

СОЗДАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ СПЕКТРОВ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ
ДЛЯ АКУСТООПТИЧЕСКИХ СПЕКТРОМЕТРОВ

Представлены результаты работы, направленной на создание базы данных спектров комбинационного рассеяния жидких углеводородов. Разработан программный модуль автоматического определения положения пиков в спектрах. Обоснована возможность его применения для обработки спектральной информации.

Целью проводимой работы является создание аналитической системы, способной получать данные по спектрам комбинационного (рамановского) рассеяния (КР) из максимально широкого круга источников информации, самостоятельно измерять спектр КР, учитывать особенности измерительной системы, при работе с измеренными спектрами, проводить аналитические исследования, расширять функциональные возможности.

КР представляет собой один из процессов взаимодействия оптического излучения с веществом и проявляется в виде смещения длины волны рассеянного излучения по отношению к падающему. Информация, получаемая из анализа спектров КР, является мощным инструментом изучения строения и состава веществ. Используя методы анализа спектров КР возможно проведение качественного и количественного анализа сложных органических смесей. Неразрушающий характер анализа придает ему большой практический интерес.

Являясь очень информативным, КР имеет малую интенсивность, что затрудняет процесс измерения. Развитие техники позволило создавать относительно недорогие измерительные комплексы, способные надежно регистрировать спектры КР. Это дало толчок к широкому использованию спектроскопии КР не только в научных, но и в чисто практических целях: в задачах идентификации веществ, контроля качества и т. д.

Решение такого рода практических задач невозможно без использования баз данных спектров КР простых веществ. Спектральные базы данных [1, 2] являются наиболее удобным и надежным средством идентификации соединений. Базы, представленные в электронно-цифровом виде, позволяют автоматизировать и значительно ускорить процессы поиска, реализовывать различные алгоритмы сравнения анализируемого и библиотечных спектров, осуществлять многостадийный анализ веществ сложного состава.

Несмотря на существование большого количества каталогов спектров КР таких веществ, измеренных на спектрометрах с высоким спектральным разрешением, имеется необходимость создания базы данных спектров невысокого разрешения (l/Dl~102-103), так как это позволит избежать определенного, требуемого при сравнении результатов, пересчёта спектральных данных, являющегося отдельной непростой задачей.

В НТЦ УП РАН разработаны и созданы спектрометры на основе акустооптических (АО) фильтров, в том числе и для измерения спектров КР твердых и жидких образцов. В состав спектрометра входят твердотельный лазер с диодной накачкой и удвоением частоты (532 нм), с регулируемой выходной мощностью излучения до 100-200 мВт в непрерывном режиме, Y-образный оптоволоконный зонд и спектрометр видимого диапазона (0,45-0,75 мкм) на основе двойного перестраиваемого АО фильтра. В НТЦ УП РАН имеется также коллекция образцов жидких углеводородов высокой степени очистки (~100 образцов).

Спектры, получаемые с помощью КР АО спектрометров, помещаются в специально разработанную базу данных учитывающую специфику кусочных спектров, регистрируемых АО спектрометрами. Информация, внесённая в базу данных, подвергается обработке разработанным программным модулем определения положения пиков в спектрах КР. По завершении, проводится сравнение полученного массива данных с эталонными данными. Полученные результаты важны для экспресс-анализа образцов в естественных условиях с использованием компактных КР АО спектрометров.

Авторы выражают благодарность проф. за представленные образцы.

Список литературы

1. Стерин Х. Е., Алексанян В. Т., Жижин  спектров КР углеводородов. М.: Наука, 1976.

2. Купцов А. Х., Жижин -КР и Фурье-ИК спектры полимеров. М.: Физматлит, 2001.

3. Пустовойт В. И., Пожар В. Э., Отливанчик Е. А. и др. Современные средства и методы акустооптической спектрометрии. Успехи современной радиоэлектроники. 2007. Вып.8. С.48-56.

4. Kutuza I. B., Pozhar V. E., Pustovoit V. I. Raman acousto-optical spectrometer testing. XVI Europian frequency and time forum. Preliminary program and Abstracts. St. Peterburg, 2002. P.199.