用于毒品檢測的拉曼光譜測量方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于毒品檢測的拉曼光譜測量方法，包括以下步驟：對待測樣品的拉曼光譜進行測量以獲得待測樣品的原始拉曼光譜曲線；判斷待測樣品的原始拉曼光譜曲線是否具有特征部分，如果待測樣品的原始拉曼光譜曲線不具有特征部分，則對待測樣品與增強劑的混合物進行測量以獲得待測樣本的增強拉曼光譜曲線；如果待測樣品的原始拉曼光譜曲線具有特征部分，則將待測樣品的原始拉曼光譜曲線與毒品的原始拉曼光譜數據庫進行對比以判定待測樣品中是否含有所述毒品，而如果待測樣品的原始拉曼光譜曲線不具有特征部分，則將待測樣品的增強拉曼光譜曲線與毒品的增強拉曼光譜數據庫進行對比以判定待測樣品中是否含有所述毒品。
【專利說明】用于毒品檢測的拉曼光譜測量方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及安全檢測【技術領域】，尤其涉及一種利用拉曼光譜技術來對走私毒品進 行檢測的方法。
【背景技術】
[0002] 目前海關緝私局通常采用先篩查、再確證的方法查毒。在篩查時主要采用試劑盒 或試紙條進行測試，這些方法的優點是快速簡便、成本低，但該法特異性強，如果不知道待 測樣品的類型，需要拿試劑或試紙逐個去試，尤其是在對走私毒品進行檢測時，由于走私毒 品中往往包含多種摻雜成分，用試劑或試紙進行檢測時可靠性較差，容易導致假陽性結果。 色譜、質譜等方法是確證過程中采用的主要方法，但是這些方法操作復雜，耗材昂貴，難以 在現場快速檢測中得到應用。因此，需要一種簡單快捷、準確可靠的方法解決走私毒品檢測 的難題。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是提供一種用于毒品檢測的拉曼光譜測量方法，其能夠快速、高效、 準確地確定待測樣品中是否包含毒品。
[0004] 為了實現上述發明目的，本發明的技術方案通過以下方式來實現 ：
[0005] 根據本發明的第一方面，提供一種用于毒品檢測的拉曼光譜測量方法，包括以下 步驟：
[0006] (a)對待測樣品的拉曼光譜進行測量以獲得待測樣品的原始拉曼光譜曲線；
[0007] (b)判斷所述待測樣品的原始拉曼光譜曲線是否具有特征部分，如果待測樣品的 原始拉曼光譜曲線不具有特征部分，則對所述待測樣品與增強劑的混合物進行測量以獲得 待測樣本的增強拉曼光譜曲線；
[0008] (c)如果待測樣品的原始拉曼光譜曲線具有特征部分，則將所述待測樣品的原始 拉曼光譜曲線與毒品的原始拉曼光譜數據庫進行對比以判定待測樣品中是否含有所述毒 品，而如果待測樣品的原始拉曼光譜曲線不具有特征部分，則將所述待測樣品的增強拉曼 光譜曲線與毒品的增強拉曼光譜數據庫進行對比以判定待測樣品中是否含有所述毒品。
[0009] 進一步地，所述方法在上述步驟（a)之前還可以包括以下步驟：
[0010] (〇1)對毒品樣本的拉曼光譜進行測量以獲得毒品樣本的原始拉曼光譜；和
[0011] (〇2)判斷所述毒品樣本的原始拉曼光譜曲線是否具有特征部分，如果原始拉曼光 譜曲線具有特征部分，則基于所述毒品樣本的原始拉曼光譜曲線建立毒品的原始拉曼光譜 數據庫，而如果所述原始拉曼光譜曲線不具有特征部分，則對所述毒品樣本與增強劑的混 合物進行測量以獲得毒品樣本的增強拉曼光譜曲線并基于所述毒品樣本的增強拉曼光譜 曲線建立毒品的增強拉曼光譜數據庫。
[0012] 進一步地，在所述步驟（C)中，所述待測樣品的原始拉曼光譜曲線與毒品的原始 拉曼光譜數據庫的對比可以通過計算待測樣品的原始拉曼光譜曲線與毒品樣本的原始拉 曼光譜曲線的相似度來進行，所述待測樣品的增強拉曼光譜曲線與毒品的增強拉曼光譜數 據庫的對比可以通過計算所述待測樣品的增強拉曼光譜曲線與毒品樣本的增強拉曼光譜 曲線的相似度來進行，如果待測樣品的原始拉曼光譜曲線與毒品的原始拉曼光譜曲線的相 似度超過第一閾值或待測樣品的增強拉曼光譜曲線與毒品的增強拉曼光譜曲線的相似度 超過第二閾值，則判定待測樣品中含有所述毒品。
[0013] 更進一步地，所述特征部分可以是一個或更多個特征峰，所述相似度基于所述特 征峰的峰位、峰寬和/或峰高來進行加權計算。
[0014] 進一步地，所述待測樣品與增強劑的混合物可以由待測樣品與增強劑直接混合而 成或由待測樣品的水溶液或有機溶液與增強劑混合而成，所述毒品樣本與增強劑的混合物 可以由毒品樣本與增強劑直接混合而成或由毒品樣本的水溶液或有機溶液與增強劑混合 而成。
[0015] 進一步地，所述增強劑可以包含尺度在l-l〇〇〇nm范圍內的金屬納米顆粒材料、金 屬納米線、金屬納米團簇、碳納米管和碳納米顆粒中任一種或它們的組合。
[0016] 進一步地，所述增強劑包含金屬納米材料。
[0017] 更進一步地，所述增強劑還可包含氯離子、溴離子、鈉離子、鉀離子或硫酸根離子。
[0018] 具體地，所述金屬可以包括金、銀、銅、鎂、鋁、鐵、鈷、鎳、鈀或鉬中的任一種或它們 的組合。
[0019] 本發明的上述技術方案中的至少一個方面能夠通過結合原始拉曼光譜和增強拉 曼光譜對待測樣品進行檢測。這種方案可以兼顧和優化毒品檢測的準確性與提高檢測效率 的平衡，從而實現快速、高效和準確的毒品檢測。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1示出根據本發明的實施例的用于毒品檢測的拉曼光譜測量方法的示意性流 程圖；
[0021] 圖2示意性地示出根據本發明一實施例的拉曼光譜測量方法檢測的第一種毒品 的原始拉曼光譜曲線；
[0022] 圖3a示意性地示出根據本發明一實施例的拉曼光譜測量方法檢測的第二種毒品 的原始拉曼光譜曲線；和
[0023] 圖3b示意性地示出根據本發明一實施例的拉曼光譜測量方法檢測的第二種毒品 的增強拉曼光譜曲線。
【具體實施方式】
[0024] 下面通過實施例，并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。在說明 書中，相同或相似的附圖標號表示相同或相似的部件。下述參照附圖對本發明實施方式的 說明旨在對本發明的總體發明構思進行解釋，而不應當理解為對本發明的一種限制。
[0025] 圖1示意性地示出根據本發明的一實施例的用于毒品檢測的拉曼光譜測量方法 的流程圖。該方法可以分成兩個階段，即準備階段和實際檢測階段。在準備階段，主要目的 是建立供實際檢測使用的毒品的拉曼光譜數據庫。在實際檢測階段，則是對實際的待測樣 品進行檢測，并與毒品的拉曼光譜數據庫進行比對以得出結果。
[0026] 該準備階段可以包括以下步驟：對毒品樣本的拉曼光譜進行測量以獲得毒品樣本 的原始拉曼光譜曲線；和判斷所述毒品樣本的原始拉曼光譜曲線是否具有特征部分，如果 所述原始拉曼光譜曲線具有特征部分，則基于所述原始拉曼光譜曲線建立毒品的原始拉曼 光譜數據庫，而如果所述原始拉曼光譜曲線不具有特征部分，則對所述毒品樣本與增強劑 的混合物進行測量以獲得毒品樣本的增強拉曼光譜曲線并基于所述增強拉曼光譜曲線建 立毒品的增強拉曼光譜數據庫。上述過程可以對于一種或多種毒品樣本分別實施，直至不 再有所需的新的毒品樣本的原始拉曼光譜或增強拉曼光譜需要采集為止。
[0027] 該實際檢測階段可以包括以下步驟：對待測樣品的拉曼光譜進行測量以獲得待測 樣品的原始拉曼光譜曲線；判斷所述待測樣品的原始拉曼光譜曲線是否具有特征部分，如 果待測樣品的原始拉曼光譜曲線不具有特征部分，則對所述待測樣品與增強劑的混合物進 行測量以獲得待測樣本的增強拉曼光譜曲線；而如果待測樣品的原始拉曼光譜曲線具有 特征部分，則將所述待測樣品的原始拉曼光譜曲線與毒品的原始拉曼光譜數據庫進行對比 以判定待測樣品中是否含有所述毒品，而如果待測樣品的原始拉曼光譜曲線不具有特征部 分，則將所述待測樣品的增強拉曼光譜曲線與毒品的增強拉曼光譜數據庫進行對比以判定 待測樣品中是否含有所述毒品。
[0028] 從上述可知，根據本發明的實施例的拉曼光譜測量方法利用了原始拉曼光譜數據 和增強拉曼光譜數據相結合的方式對毒品進行檢測。這種方式能夠將對毒品的檢測效率和 檢測準確性進行最佳的優化。毒品檢測與一般的化學品檢測相比具有其特定的要求，一方 面，由于毒品檢測往往涉及對犯罪行為的認定，因此，對毒品的檢測必須非常準確；而另一 方面，由于毒品檢測往往是在機場、海關等出入境地點進行，因此，對毒品的檢測必須具有 很高的檢測效率，一些流程復雜的檢測方法盡管檢測精度很高也難以應用在現場快速檢測 中而只能用于后續的進一步判定。
[0029] 對于拉曼光譜測量方法而言，如果僅采用直接對待測樣品進行檢測并根據原始拉 曼光譜數據進行判定，在一些情況下檢測的準確性對于某些毒品難以保證；而如果僅采用 對待測樣品和增強劑的混合物進行檢測并根據增強拉曼光譜數據進行判定，則可能會導致 檢測過程出現不必要的復雜化而降低檢測效率。而根據本發明的方法由于采用了檢測待測 樣品的原始拉曼光譜和增強拉曼光譜相結合的方式，既能夠保證毒品檢測的準確性，又能 夠盡可能地提商檢測效率。
[0030] 在根據本發明的用于毒品檢測的拉曼光譜測量方法中，上述準備階段并不是必須 的，例如，操作者可以利用已有的毒品的原始拉曼光譜數據或增強拉曼光譜數據與對實際 樣品的檢測結果進行比對。另一方面，上述準備階段也不一定在進行實際樣品的檢測之前 很久進行，例如，為了保證檢測的準確性或校準拉曼光譜檢測設備，可以在對待測樣品進行 檢測的現場對毒品樣本進行檢測來獲得毒品的原始拉曼光譜數據或增強拉曼光譜數據。
[0031] 在一示例中，待測樣品的原始拉曼光譜曲線與毒品的原始拉曼光譜數據庫的對比 可以通過計算待測樣品的原始拉曼光譜曲線與毒品樣本的原始拉曼光譜曲線的相似度來 進行。同樣，待測樣品的增強拉曼光譜曲線與毒品的增強拉曼光譜數據庫的對比通過計算 所述待測樣品的增強拉曼光譜曲線與毒品樣本的增強拉曼光譜曲線的相似度來進行。
[0032] 相似度的計算有多種方法，比如相關算法、最大似然法、絕對值算法等等。例如，假 定毒品的原始拉曼光譜曲線為A(x)，待測樣品的原始拉曼光譜曲線為B(x)，在一示例中， 采用最大似然算法，可以通過式（1)對兩者的相似度進行計算：
【權利要求】
1. 一種用于毒品檢測的拉曼光譜測量方法，包括以下步驟： (a) 對待測樣品的拉曼光譜進行測量以獲得待測樣品的原始拉曼光譜曲線； (b) 判斷所述待測樣品的原始拉曼光譜曲線是否具有特征部分，如果待測樣品的原始 拉曼光譜曲線不具有特征部分，則對所述待測樣品與增強劑的混合物進行測量以獲得待測 樣本的增強拉曼光譜曲線； (c) 如果待測樣品的原始拉曼光譜曲線具有特征部分，則將所述待測樣品的原始拉曼 光譜曲線與毒品的原始拉曼光譜數據庫進行對比以判定待測樣品中是否含有所述毒品，而 如果待測樣品的原始拉曼光譜曲線不具有特征部分，則將所述待測樣品的增強拉曼光譜曲 線與毒品的增強拉曼光譜數據庫進行對比以判定待測樣品中是否含有所述毒品。
2. 根據權利要求1所述的用于毒品檢測的拉曼光譜測量方法，其特征在于，在上述步 驟（a)之前還包括以下步驟： (〇1)對毒品樣本的拉曼光譜進行測量以獲得毒品樣本的原始拉曼光譜曲線；和 (〇2)判斷所述毒品樣本的原始拉曼光譜曲線是否具有特征部分，如果原始拉曼光譜曲 線具有特征部分，則基于所述毒品樣本的原始拉曼光譜曲線建立毒品的原始拉曼光譜數據 庫，而如果所述原始拉曼光譜曲線不具有特征部分，則對所述毒品樣本與增強劑的混合物 進行測量以獲得毒品樣本的增強拉曼光譜曲線并基于所述毒品樣本的增強拉曼光譜曲線 建立毒品的增強拉曼光譜數據庫。
3. 根據權利要求1所述的用于毒品檢測的拉曼光譜測量方法，其特征在于，在所述步 驟（c)中，所述待測樣品的原始拉曼光譜曲線與毒品的原始拉曼光譜數據庫的對比通過計 算待測樣品的原始拉曼光譜曲線與毒品樣本的原始拉曼光譜曲線的相似度來進行，所述待 測樣品的增強拉曼光譜曲線與毒品的增強拉曼光譜數據庫的對比通過計算所述待測樣品 的增強拉曼光譜曲線與毒品樣本的增強拉曼光譜曲線的相似度來進行，如果待測樣品的原 始拉曼光譜曲線與毒品的原始拉曼光譜曲線的相似度超過第一閾值或待測樣品的增強拉 曼光譜曲線與毒品的增強拉曼光譜曲線的相似度超過第二閾值，則判定待測樣品中含有所 述毒品。
4. 根據權利要求3所述的用于毒品檢測的拉曼光譜測量方法，其特征在于，所述特征 部分是一個或更多個特征峰，所述相似度基于所述特征峰的峰位、峰寬和/或峰高來進行 加權計算。
5. 根據權利要求1所述的用于毒品檢測的拉曼光譜測量方法，其特征在于，所述待測 樣品與增強劑的混合物由待測樣品與增強劑直接混合而成或由待測樣品的水溶液或有機 溶液與增強劑混合而成，所述毒品樣本與增強劑的混合物由毒品樣本與增強劑直接混合而 成或由毒品樣本的水溶液或有機溶液與增強劑混合而成。
6. 根據權利要求1所述的用于毒品檢測的拉曼光譜測量方法，其特征在于，所述增強 劑包含尺度在l-l〇〇〇nm范圍內的金屬納米顆粒材料、金屬納米線、金屬納米團簇、碳納米 管和碳納米顆粒中任一種或它們的組合。
7. 根據權利要求1所述的用于毒品檢測的拉曼光譜測量方法，其特征在于，所述增強 劑包含金屬納米材料。
8. 根據權利要求7所述的用于毒品檢測的拉曼光譜測量方法，其特征在于，所述增強 劑還包含氯離子、溴離子、鈉離子、鉀離子或硫酸根離子。
9.根據權利要求6-8中任一項所述的用于毒品檢測的拉曼光譜測量方法，其特征在 于，所述金屬包括金、銀、銅、鎂、鋁、鐵、鈷、鎳、鈀或鉬中的任一種或它們的組合。
【文檔編號】G01N21/65GK104458693SQ201310446679
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月25日 優先權日:2013年9月25日
【發明者】陳志強, 張麗, 張建紅, 王紅球, 趙自然, 易裕民, 顧建平, 黃清萍 申請人:同方威視技術股份有限公司, 清華大學