红外THz二维相关光谱
二维红外光谱
二维红外光谱二维红外光谱技术是一种非破坏性分析技术，可以用来识别和定量分析各种物质的化学成分。
它是一种原位或近红外光谱分析技术，在短的时间内可以获得精确的二维红外光谱数据。
这种技术对于各种化学分析及其他工业应用都有重要的意义。
二维红外光谱分析是一种非破坏性分析技术，可以用来识别和分析各种物质的化学成分。
它使用红外光谱仪来分析物质的组成，可以快速有效地获取准确的结果。
整个分析过程中，红外光谱仪通过检测样品中不同波长的光谱，获得相应的结果。
通过二维红外光谱，可以准确获得样品的物理结构以及它的化学性质。
二维红外光谱的优点很多，它是一种非破坏性分析技术，不会破坏原始样品，这种技术的精确度很高，可以检测出分子的构型信息以及判断物质的固液态和各种复合物的组成。
同时，由于技术的自动化操作，可以节省大量时间，它可以在短时间内实现高效率的分析。
此外，二维红外光谱可以用于化学分析，细胞分析，蛋白质分析，及各种材料分析，比如汽油，润滑油，燃料油等有机物分析等。
同时，也可以用来检测食品中的元素组成，比如糖，蛋白质，脂肪，矿物质等。
它还可以用于环境污染的检测，比如检测空气中的有毒气体成分，以及土壤中的重金属等有毒物质。
二维红外光谱是一种重要的分析技术，它可以应用在许多不同的领域，具有广泛的应用前景。
如今，它已经在工业，医学，农业等各个领域发挥着重要的作用，可以快速，准确，安全地分析物质的组成结构以及它的性质特征。
随着红外技术的不断发展，未来二维红外光谱肯定会发挥更大的作用，以适应日渐增长的工业和应用需求。
总而言之，二维红外光谱技术作为一种重要的分析技术，一直以来在各种应用领域都发挥着重要作用。
它具有强大的分析能力，可以快速，准确，安全地检测样品的组成物质和它们的性质。
也许未来在更多的领域，二维红外光谱将会发挥更大的作用，为解决更多的工程应用问题作出贡献。
二维相关红外光谱及其应用解读
二维相关红外光谱及其应用1 引言二维相关光谱是一种实验设计与数据处理相结合的分析技术。
对于每一种样品体系，需要根据研究目的，设计合适的实验方案，通过对样品施加特定的微扰(包括机械拉伸力、温度、压力、浓度、磁场、光照等)，诱导光谱信号产生动态变化，对一系列的动态谱图进行相关分析计算，便得到二维相关谱图(图1)。
二维相关谱图反映的是样本中各种组成成份或者微观结构单元相应于外界微扰的变化情况，以及这些变化之间相互的联系。
目前应用最广泛的是以温度为变量的二维相关红外光谱技术。
2 二维相关光谱的特性二维相关光谱可用三维立体图或二维等高线图进行可视化显示，便于直观地对二维信息进行解析。
在二维相关光谱的等高线图中，z坐标轴值用x-y平面中的等高线表示。
同步相关光谱代表两个动态红外信号之间的协同程度，它是关于主对角线对称的。
相关峰在对角线和非对角线区域均会出现。
在对角线上有一组峰，它是动态红外信号自身相关而得到的，所以称为自动峰。
自动峰总是正峰，它的强度代表外扰引起的变化程度。
强的自动峰对应于动态谱中强度变化较大的区域，而保持不变的区域则显示出非常小或没有自动峰，这与微观环境对官能团运动的影响是密切相关的。
在二维相关图中(见图1)，以圆圈的个数代表Φ(ν1,ν2)的绝对值。
在坐标(A,A)，(B,B)，(C,C)和(D,D)处的自动峰分别具有2，1，4和2个圆圈，表明(C,C)处的自动峰最强，而(B,B)处的自动峰最弱。
二维同步相关光谱中位于主对角线以外的峰叫做交叉峰，它显示扰动发生过程中ν1和ν2处的强度变化的相关变化。
为了便于观察自动峰和交叉峰的强度的相关变化，可以构造一个相关正方形，把对角线上的自动峰和两侧的交叉峰连贯起来。
所以A和C，B和D是同步相关的(图1a)。
交叉峰的符号既可为正也可为负。
如果发生在ν1和ν2处的强度变化是同一方向的，那么Φ(ν1,ν2)为正；反之，如果发生在ν1和ν2处的强度变化是沿着相反方向的，那么Φ(ν1,ν2)为负。
二维相关近红外光谱及其应用
·综述与专论 ·
2007 年第 31 卷 第 7 期 第 304 页
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由于吸收信息的分布范围广谱峰宽同一近红外谱区常有不同分子多种基团的谱峰重叠在一起严重的谱峰重叠是近红外光谱分析不同于常规分析的一个难点二维相关近红外光谱指对体系在受扰动过程中的近红外光谱进行相关性分析得到光谱的二维尺度信息包括同步和异步相关光谱析体系施加一个外部微扰则体系会产生一系列动态变化运用相关分析对该过程中的近红外谱图进行处理得到的二维相关近红外谱图可以提高重叠的近红外信号的分辨能力观察到在一维近红外光谱中无法观察到的信息
异步相关光谱是某一光谱和另一光谱经 Hilbert 变换信号相关性分析的结果 ,因此异步相关光谱关 于对角线反对称 ,没有自相关峰 。它代表了两个不 同波数处测得的吸收强度变化次序或变化的不同步 特征 ,仅当光谱强度变化信号的傅里叶频率成分不 同位相时才会出现 ,这一特点在区分不同光谱来源 或不同组分形成的重叠峰时特别有效 。
二维相关光谱的概念很早就在核磁共振分析领 域提出 。二维核磁谱是用多脉冲激发核自旋 ,采集 时间域上原子核自旋弛豫过程中的衰减信号 ,经过 傅里叶变换而获得 。但是 ,该分析方法直到近十几 年才被应用到分子振动光谱中 ,其原因在于光谱采 集时间尺度上存在极大差异 。因为分子振动的弛豫 时间比核自旋的弛豫时间要小若干个数量级 ,通常 的光谱仪根本无法在这么短的时间内激发分子振动 并采集它在弛豫过程中的信号 ,所以分子振动光谱 无法跟核磁共振一样采用多脉冲激发的方式获得二 维相关光谱[1] ,因此二维相关光谱很长时间内未渗
二维红外光谱
二维红外光谱
二维红外光谱（2D IR spectroscopy）是一种用于分析化学体系中分子间相互作用的新型光谱技术。
它为研究特定分子组成的分子组合体（例如蛋白质）提供了全新的思路，能够更快、更准确地显示出蛋白质内部的结构特征和功能信息。
二维红外光谱是一种在光谱分析中应用非常广泛的技术，可以用来对大分子的结构进行精确分析。
它通过测量分子频率和强度之间的关系，来揭示大分子结构的信息，从而帮助科学家们更好地理解大分子的内部结构。
二维红外光谱所涉及到的原理主要是红外振动，它是由分子中的键和受力点的振动所引起的。
当分子被一个外部的电磁场所作用时，它将会产生一种称为“红外振动”的效应，即分子中的原子根据电磁场的作用，在各自的方向上产生振动。
该振动有一个固定的频率，而这个频率是由分子结构所决定的，因此，通过测量红外振动的频率，就可以获得分子结构的信息。
二维红外光谱也可以称为“时域分辨红外光谱”，它可以用来实现对大分子结构的连续测量，其基本原理是：利用一个相关的激光场，在两个不同的时间点上测量红外振动的强度，从而实现对大分子的连续测量。
二维红外光谱的应用非常广泛，它可以用来研究大分子的结构特征，以及分子之间的相互作用，还可以用来研究蛋白质的结构，从而有助于更好地了解蛋白质内部的结构特征和功能信息。
此外，这种技术还可以用来研究其它大分子的结构，例如核酸分子，以及大分子复合体，这有助于更好地理解这些分子的结构和功能，从而有助于研究许多生物体系。
总之，二维红外光谱是一种研究大分子结构和功能的重要工具，可以用来实现对大分子的精确测量，从而有助于更好地理解蛋白质和其他大分子的结构和功能。
二维傅里叶红外光谱
二维傅里叶红外光谱
二维傅里叶红外光谱是一种非线性光谱技术，它结合了傅里叶变换和红外光谱技术。
在传统的红外光谱技术中，通过扫描一条红外光谱曲线来获取样品的信息。
然而，这种方法只提供了分子中振动模式的简单图像，而不提供关于这些模式如何相互作用的信息。
二维傅里叶红外光谱通过在时间和频率域中收集信息来获得更丰富的信息。
在2D-IR实验中，首先使用一系列光脉冲来激发分子的振动模式，然后测量样品反应的时间和频率响应。
通过对这些响应进行傅里叶变换，可以获得2D-IR光谱图。
2D-IR光谱图通常由两个轴组成，将垂直轴称为“频率1轴”，将水平轴称为“频率2轴”。
亮点表示相应的模式之间存在振动耦合。
二维傅里叶红外光谱是一种非常强大的分子结构表征工具，它提供了比传统红外光谱更详细的信息。
二维相关光谱分析在无创血糖检测特异性研究中的应用_胡永翔
第２期 光谱学与光谱分析
４９３
关峰，并且两两之间形成正的 互 相 关 峰。这 说 明 三 变 量 处 光 谱强度随葡萄糖浓度同步变化，可以认为 是 葡 萄 糖 的 特 征 吸 收峰，其中２ １１５ｎｍ 处的吸收峰为２ ０５０～２ １５０ｎｍ 范围内 的 宽峰。图１（ｂ）中１ ５９０，１ ４０９和１ １９５ｎｍ 各自形成自相关 峰，变量１ ５９０和１ １９５ｎｍ 形成正互相关峰，并 且 二 者 分 别 与１ ４０９ｎｍ 处变量形成负的 互 相 关 峰。其 中 １ ４０９ｎｍ 为 水 的敏感吸收峰，１ ５９０ｎｍ 和 １ １９５ｎｍ 则 是 葡 萄 糖 在 一 二 级 倍频区的特征吸收峰。 对以上两个波段进行杂化变量—变 量 相 关 光 谱 分 析，所 得同步谱如图１（ｃ）所示。从图中可以看出合频区葡萄糖的 三 个吸收峰与一二级倍频区葡萄糖的两个吸收峰分别形成了正 相关峰，且与１ ４０９ｎｍ 变量形成负相关峰，从而验证了两个 波段独立分析得到的结论。 ２．１．１ 白 蛋 白 对 葡 萄 糖 的 特；无 创 血 糖 检 测 ；近 红 外 光 谱 ；特 异 性 ；系 统 漂 移 中 图 分 类 号 ：Ｏ６５７．３ 文 献 标 识 码 ：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６４／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－０５９３（２０１７）０２－０４９１－０６
引 言
糖尿病是一种代谢紊乱 疾 病，发 病 率 逐 年 增 加，但 目 前 还没有根治的医学手段，只能通过对血糖 的 监 测 及 时 调 整 药 物剂量，以降低并发症的发生。传 统 的 血 糖 测 量 方 法 一 般 是 微创式的，通过 针 刺 获 取 少 量 血 液，但 还 是 有 感 染 的 危 险 ， 并且容易给患者带来身体和心里上的伤 害，严 重 影 响 了 血 糖 管理的效果，降低了病人的生活质量。因此，研究一种方 便、 可靠的无创血糖测量方法对广大糖尿病群体和整个社会有着 重 要 意 义［１］。
10-红外光谱二维相关
1 ~ y (ν 1 )Τ ~ y (ν 2 ) Φ (ν 1 ,ν 2 ) = m −1
异步相关强度的计算（一）
• 对于异步相关强度的数值计算方法较多，其中最简单有效的方 法，是通过Hilbert变换得到 。
1 m ~ ~ Ψ (ν 1 ,ν 2 ) = y ( ν ) ⋅ z j (ν 2 ) ∑ j 1 m − 1 j =1
�
其中，
~ z j (v 2 ) = ∑ N jk ⋅ ~ y k (ν 2 )
k =1
m
�
而Njk对应于Hilbert-Noda转换矩阵中的第 j行k列元素
⎧ 0 ⎪ N jk = ⎨ 1 ⎪ ⎩π (k − j )
j=k
其他情况
异步相关强度的计算（二）
• 则异步相关强度由下式给出：
1 ~ Ψ (ν 1 ,ν 2 ) = y (ν 1 )Τ N~ y (ν 2 ) m −1
•
•
二维相关异步谱的解释
• 二维异步相关谱仍呈正方形，但无对 角线峰，仅有对角线外的峰，即交叉 峰。异步相关谱中的交叉峰表明与它 相应的两个红外吸收的偶极跃迁矩的 重定向行为是独立的，因此这种 “相关 峰”正好说明与这两个吸收相对应的官 能团没有相互连接、相互作用的 “ 相 关”。 异步相关谱也有正、负号之分，它反 映了所对应的两个偶极跃迁矩重定向 的相对快慢。一个正的交叉峰说明在 v1 处的光谱强度的变化比在 v2 处的变 化提前发生，而负的交叉峰则恰恰相 反，说明在 v2 处的光谱强度的变化比 在v1处的变化提前发生。
3600
3400 cm-1
3分子。由于被激发的分子 的驰豫过程慢于红外光谱的时标，因而可用前述的时间分 辨技术，检测动态过程，经处理得到二维红外光谱。
二维红外相关光谱的研究和应用
二维红外相关光谱的研究和应用李丹;苏晓声;孟运东;张艳华;王小兵;张驰【摘要】对一维红外光谱存在的问题进行了分析，对二维红外光谱的概念的提出和发展、原理及实验方法、性质及解释规则、相关特点、分析设备和软件、样品及数据处理要求等进行了综述，并采用红外光谱结合二维相关分析技术，对添加不同固化促进剂的环氧树脂配方进行了快速鉴别研究。
研究结果表明，二者在一维红外光谱图上没有差别，但是它们的二维红外相关谱图却存在明显的差异。
在4000cm-1-2500cm-1和1600cm-1-730cm-1两个区域的同步和异步光谱进行研究后发现，配方B有甲基自动峰的出现，而配方A则无；因此，二维相关红外光谱可以用于揭示树脂聚合反应过程中的高分子链段内不同基团的变化规律和相互作用，并用于一维红外谱图无差别的树脂的鉴别。
%A practicable and efficient method for identification of different epoxy formations with different curing accelerator was conducted by Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR) combined with two-dimensional correlation spectroscopy(2D) technique. The two resin formulations tested were similar to each other in one-dimensional IR spectra but quite different in 2D-FTIR spectra. An investigation on 2D FTIR synchronous and asynchronous spectra disclosed that in the range of 4000 cm-1~2500cm-1 and 1600 cm-1~730cm-1, methyl auto-peak appears in the synchronous spectrum of formulation B, while not in the formulation A;The results proved that 2D correlation spectra could enhance the resolution of infrared spectra and increase the capability of identification, which make it a powerful and new approach to identifying different resins.【期刊名称】《印制电路信息》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】7页(P58-64)【关键词】二维红外相关光谱;同步相关谱;异步相关谱;聚合反应;固化促进剂;环氧树脂;鉴别【作者】李丹;苏晓声;孟运东;张艳华;王小兵;张驰【作者单位】广东生益科技股份有限公司国家电子电路基材工程技术研究中心，广东东莞 523808;广东生益科技股份有限公司国家电子电路基材工程技术研究中心，广东东莞 523808;广东生益科技股份有限公司国家电子电路基材工程技术研究中心，广东东莞 523808;广东生益科技股份有限公司国家电子电路基材工程技术研究中心，广东东莞 523808;广东生益科技股份有限公司国家电子电路基材工程技术研究中心，广东东莞 523808;西南科技大学，四川绵阳 621010【正文语种】中文【中图分类】TN411 引言在人们对环氧树脂研究不断深入的过程中，研究者越来越清晰的意识到研究必须拓展到微观层面，只有深入分析反应过程各种化合物之间、高分子链段内不同基团之间的相互作用，才能对宏观物理现象、产品的性能和质量做出合理而明确的解释。
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红外THz二维相关光谱
红外&THZ二维相关光谱
Karl Wang 上海迈培光电技术有限公司
二维相关光谱技术
二维红外光谱是超快时间分辨光谱中的一个重要前沿领域。
二维相关光谱的概念最早应用于核磁共振（NMR）领域，目前已得到广泛应用。
1986年，Noda就二维NMR 技术的理论提出了一个概念性的突破，把磁实验中的多重射频励磁看作是一种对体系的外部扰动，并且在1993年破除了外扰波形的局限，二维相关光谱才深入的应用于红外光谱，并且逐渐适用于拉曼、荧光、X 射线衍射等其它谱学技术中。
这个新的理论被称为“广义二维相关光谱技术”。
基本原理
体系对外扰的反应经常表现为有特征的光谱变化，称作动态光谱。
二维相关光谱就是考虑由外扰引起的外扰变量t 在Tmin 和Tmax间变化时光谱强度y (ν, t) 的变化，也就是动态光谱的变化。
外扰变量t可以是时间，也可以是任意其它合理的物理变量, 如温度、压强、浓度、电压等。
光学变量ν 可以是任何合适的光谱量化系数，如拉曼位移、红外或近红外波数、紫外波长等。
原理示意图
Perturbation
Probe
Dynamic spectra
System
2D correlation spectra
Correlation analysis
典型实验光路图
同步二维相关谱
同步相关谱代表两个动态光学信号之间的协同程度。
对角线对称自相关峰出现在对角线上，其自相关峰大小代表
在相关周期中光谱强度动态涨落的总程度同步交叉峰位于对角线之外，同步交叉峰代表示不同波数光谱信号的同步变化，表明基团之间有很强的协同作用或可能存在强烈的相互作用；两个基团受激发偶极矩取相方向相同时，同步交叉峰为正；若受激发偶极矩取相方向互相垂直，或两个光谱强度增大与减小趋势不同时，交叉峰为负
圈是等高线
异步二维相关谱
异步光谱代表两个动态IR信号的光谱强度变化顺序。
对角线反对称判断两吸收峰相关关系的原则：①Φ(ν1,ν2)>0,Ψ(ν1,ν2）>0 对角线左上方(ν1>ν2)，光谱强度变化ν1先于ν2发生对角线右下方(ν1<ν2) ν1 (ν 先于ν2发生②Φ(ν1,ν2)>0,Ψ(ν1,ν2)<0 与上①相反③Φ(ν1,ν2)<0时，与① ，②相反④Φ(ν1,ν2)＝0时，即相应同步相关强度消失，则两个受激发偶极矩的取向关系不能确定⑤Ψ(ν1,ν2)=0时，两个受激发偶极矩的取向同时发生
二维同步及相关异步光谱
特点
二维光谱将光谱信号扩展到二维，具有较高的分辨率，可以分辨出一维光谱上被覆盖的小峰和弱峰；对角峰的峰形能揭示吸收基团的结构波动情况，而非对角峰峰形反映成对耦合振子的频率分布相关性，揭示体系内不同部分的结构相关波动情况；另外，通过对同步交叉峰和异步交叉峰的仔细分析，可以判断出各个基团相对于特定外扰的一个运动顺序。
二维相关光谱技术的发展
二维红外( FTIR) 光谱二维近红外(NIR) 光谱二维拉曼光谱二维荧光光谱二维异谱相关技术多维光谱技术等
二维相关光谱的应用
分子内和分子间化学基团的振动耦合常数的测定氢键动态学及质子转移研究分子结构动力学蛋白质及多肽折叠机制研究有机分子光化学研究
二维泵浦探针太赫兹光谱
二维泵浦探针太赫兹光谱
共线二维太赫兹光谱
共线二维太赫兹光谱
展望
目前，二维太赫兹光谱（2D THz Spectroscopy) 研究刚起步，在国内开展的很少。
2D THz光谱将揭示丰富的物质结构信息，特别是生物大分子，为生命科学研究提供有力的工具。
Thank you!
/doc/0e15850420.html,。