1 首都师范大学物理系北京市太赫兹波谱与成像重点实验室，教育部太赫兹光电子重点实验室，北京 100048
2 内蒙古大学物理科学与技术学院，内蒙古 呼和浩特 010021
利用太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术，测量并分析了肠炎宁胶囊、枸橼酸铋钾胶囊、雷贝拉唑钠肠溶片和双歧杆菌三联活菌胶囊4种肠胃类药品在0.25~2.40 THz波段内的光谱特性。实验结果发现4种药品光谱并不存在关联，因此THz-TDS技术不能进行药品成分鉴别和药效归类；太赫兹波对微弱的结构变化敏感，对含有相同辅料的药品依然可以精确鉴定；对比失效药品的光谱特性存在明显差异，表现为吸收峰位的移动、新增和消失等。该实验研究为使用THz-TDS技术进行药品鉴别及药效鉴定提供参考。
太赫兹 时域光谱 肠胃药 药品检测 激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2330001
西安邮电大学电子工程学院, 陕西 西安 710121
太赫兹波由于其特有的透视性、 安全性及光谱分辨本领高等特点, 为太赫兹时域光谱技术(Terahertz time-domain spectroscopy, THz-TDS)在物质检测、 物质结构辨别、 物质定性及定量分析等方面的应用奠定了基础。 药品, 作为预防和治疗疾病并规定有适应症或者主治功能的物质, 一直跟人们的生活息息相关。 但是, 近年来药品由于质量问题从而危害人们身体健康的新闻屡见不鲜, 迫切需要行之有效的药品检测方法的呼声越来越多。 而太赫兹时域光谱技术作为一种新型的无损检测的光谱技术, 逐步开始被应用到药品检测中。 基于此, 采用太赫兹时域光谱技术研究了对乙酰氨基酚的太赫兹特征谱。 首先, 采用太赫兹时域光谱技术测试了对乙酰氨基酚在0.3~4.5 THz范围的太赫兹光谱, 实验获取了六个特征吸收主峰和一个肩峰, 分别位于1.46, 1.88, 2.11, 2.52, 2.95, 3.48和4.27 THz; 接着, 采用密度泛函理论对光谱进行解析, 基于气态理论的计算结果, 发现实验吸收峰有分子内作用力的贡献, 但由于其未能考虑分子间作用力, 无法全面对实验吸收峰进行解析; 进一步, 采用固态密度泛函理论模拟, 经过实验和理论结果对比, 发现1.46和2.11 THz的吸收峰既有分子间作用力也有分子内作用力, 1.88, 2.52和2.95 THz处的吸收峰主要来源于分子间作用力, 3.48和4.27 THz处的吸收峰主要来源于分子内作用力; 最后, 对商用品牌中美史克牌的对乙酰氨基酚片做了变质处理, 测试其在变质前后0.3~2.75 THz范围内的太赫兹特征峰, 通过比较发现, 商用药片与对乙酰氨基酚样品的吸收峰完全匹配, 说明可以借助THz特征峰对药品进行标定; 通过对比对乙酰氨基酚片变质前后的THz吸收谱, 发现变质后的药片原有的THz特征峰基本消失, 这一方面说明位于0.3~2.75 TH范围内的THz特征峰1.46和1.88 THz虽有分子内作用的贡献, 但是主要源于分子间作用力, 另一方面也说明随着药品化学特性变化, 其对应的THz指纹吸收峰也会发生改变; 变质后的药片产生了位于0.69 THz的新特征吸收峰, 说明药片在变质后已经形成新的分子间作用力, 药品的化学性质已经发生了变化, 产生了新的物化功能。
太赫兹时域光谱 密度泛函 对乙酰氨基酚 药品检测 Terahertz time-domain spectroscopy Density functional theory Paracetamol Drug detection 光谱学与光谱分析
2021, 41(12): 3660
北京遥测技术研究所激光遥感技术重点实验室,北京 100076
食品和药品的检测在民生领域中具有重要的应用价值,为此提出一种基于太赫兹时域谱分析的检测方法。使用太赫兹时域光谱探测技术研究不同包裹物覆盖下物质的太赫兹谱特性,并对高相对湿度条件下的太赫兹样品探测技术进行研究。采用一种简单有效的谱减法处理样品光谱中的水汽吸收干扰,并计算样品在太赫兹波段的折射率和吸收系数。通过计算不同包裹物屏蔽下样品的折射率和吸收系数,所提方法可以准确分辨样品种类。
测量 太赫兹 时域光谱分析 大气吸收干扰 食品和药品检测 激光与光电子学进展
2021, 58(1): 0112002
1 西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室，陕西 西安 710071
2 西安电子科技大学电子工程学院，陕西 西安 710071
以药品为研究对象，利用太赫兹时域光谱系统对3种不同药品进行测量并提取折射率、介电常数和物质因子等多个特征参数，然后联合多个特征参数作为输入，采用后向传播(BP)神经网络、支持向量机(SVM)和学习矢量化(LVQ)3种机器学习方法分别对药品进行多特征联合检测分类识别。实验结果表明，多特征联合检测方法识别准确率能够达到95%以上，有效提高药品的检测分类准确度，可用于药品的检测和分类识别。
太赫兹时域光谱技术 多特征联合 机器学习 药品检测 Terahertz Time-Domain Spectrum technology multi-feature joint machine learning medicine inspection 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(2): 190
1 西南科技大学信息工程学院, 四川 绵阳 621010
2 西南科技大学极端物质特性实验室, 四川 绵阳 621010
3 特殊环境机器人四川省重点实验室, 四川 绵阳 621010
针对近期几起过期药品致病的负面消息, 为进一步提高药品质量检测的速度, 提出采用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)无损检测药品质量的新方法。 首先, 通过飞秒激光器以及THz-TDS系统(Z-3)检测过期阿莫西林胶囊、 复方氨酚烷胺片、 板蓝根颗粒和复方板蓝根颗粒等常用感冒药的太赫兹时域光谱。 然后, 通过快速傅里叶变换(FFT), 得到其太赫兹脉冲随频率变化的频谱图。 接着, 根据Dorney和Duvillaret等提出的THz-TDS提取光学参数模型, 得到以上4种感冒药品的太赫兹特征吸收峰、 吸收系数图谱和折射率。 最后, 将上述实验结果与相关文献报道的太赫兹特征吸收峰、 吸收系数以及折射率进行对比。 实验显示: 过期阿莫西林胶囊和复方氨酚烷胺片在有效频段0.2~0.9 THz内的平均折射率分别为1.90和1.85, 这比相关文献分别报道的最小折射率1.92和2.05小; 过期板蓝根颗粒和复方板蓝根颗粒在有效频段0.2~1.4 THz内的平均折射率均为1.84, 这较相关文献报道的最大折射率1.797略大; 过期阿莫西林胶囊的5个太赫兹特征吸收峰均出现, 但幅值有所降低; 过期复方氨酚烷胺片的3个太赫兹特征吸收峰仍然存在, 但幅值也有所降低, 且在1.50 THz附近出现新的太赫兹特征吸收峰; 过期板蓝根颗粒在1.43 THz出现新的太赫兹强特征吸收峰, 且吸收系数减小; 过期复方板蓝根颗粒在1.43, 1.48和1.54 THz出现3个新的太赫兹特征吸收峰, 且吸收系数也减小。 结果表明: 过期阿莫西林胶囊、 复方氨酚烷胺片、 板蓝根颗粒和复方板蓝根颗粒的有效成分均有所减少, 部分化学成分已经发生改变; 过期阿莫西林胶囊和复方氨酚烷胺片等西药的折射率会增大, 而过期板蓝根颗粒和复方板蓝根颗粒等中药的折射率会减小; 通过折射率的变化和太赫兹特征吸收峰位置的不同以及新出现的太赫兹特征吸收峰, 可以区分以上4种过期药品, 由此可以为太赫兹光谱技术区分过期药品提供参考。
太赫兹光谱 过期药品检测 阿莫西林 复方氨酚烷胺片 板蓝根 Terahertz spectroscopy Expired drug testing Amoxicillin Compound paracetamol and amantadine hydrochloride Banlangen 光谱学与光谱分析
2019, 39(8): 2409
1 西北大学光子学与光子技术研究所, 陕西 西安 710069
2 西北大学物理学院, 陕西 西安 710069
3 西安交通大学第二附属医院骨科, 陕西 西安 710004
发展新型药物检测技术不仅能够杜绝假药对健康和生命的危害, 更可以避免假药对社会道德和商业风气等产生不良影响。 该研究工作, 通过建立逆向空间偏移拉曼光谱（SORS）实验装置, 克服了传统拉曼探测深度有限（约几百微米）的应用瓶颈, 以无损、 非接触的方式, 克服不/半透明容器光学背景对光谱测量结果产生的影响, 实现多种空间偏移量（Δs）条件下, 样品特征光谱信息检测与分析, 为开发基于逆向SORS技术的新型药物检测方法奠定实验基础。 实验装置搭建过程中, 采用785 nm半导体激光器与WITec UHTS300型拉曼光谱仪构建逆向SORS光谱分析装置。 通过使用准直光束照射锥透镜形成环形激发光斑, 并控制锥透镜与样品之间的距离, 实现Δs连续可控变化。 利用所搭建的光谱检测装置, 分别测量聚乙烯方瓶（厚度为1.5 mm）和聚四氟乙烯离心管（厚度为4 mm）内对乙酰氨基酚和甲硝唑的拉曼特征光谱。 利用环形光束照射会抑制容器峰强度这一特点, 选取容器拉曼特征峰作为标准峰, 分别对点光斑（Spot）和环形（Ring）光斑测量结果进行归一化处理, 并将其强度相减（Ring-Spot）, 得到逆向SORS光谱测量结果。 实验结果表明, 逆向SORS光谱检测方法能够克服表层容器光学背景对测量结果产生的干扰性因素, 真实反映不/半透明容器内样品的分子指纹光谱信息。 在实验测量范围内, 当环形光束半径增大1倍时, 聚乙烯方瓶内对乙酰氨基酚拉曼特征峰强度增大6倍, 而聚四氟乙烯离心管内的甲硝唑各特征峰强度增强1倍。 以上实验结果表明, 逆向SORS技术能够准确检测不/半透明容器内, 或有漫散射介质覆盖的样品深层化学成分的指纹光谱。 通过提高系统信噪比并优化系统结构与功能, 在建立小型化、 集成化检测系统的条件下, 逆向SORS技术可与现有的多种药物检测技术相互补充, 发展成一种快捷、 准确、 操作简便的新型药物检测手段。
逆向空间偏移拉曼光谱技术 药品检测 不/半透明容器 深层成分 Inverse spatially offset Raman spectroscopy Drugs detection Opaque/semitransparent container Deep component 光谱学与光谱分析
2019, 39(5): 1472
