基于EDXRS方法检测毒品和水中重金属离子的实验研究

发布时间：2017-10-09 19:08

  本文关键词：基于EDXRS方法检测毒品和水中重金属离子的实验研究

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【摘要】：本论文一方面是在模拟复杂背景环境下,研究用常规X射线源对人体内隐藏的海洛因和冰毒等毒品进行能量色散X射线散射安全探测方法的可行性,另一方面研究了能量色散X射线散射在水中重金属和液体易制毒化学品的探测研究识别的应用,并提出了研究分析的方法,主要研究内容如下： 1.海洛因为例,利用能量色散X射线散射(EDXRS)仪对模拟人体内的海洛因在不同角度下进行无损检测,利用相干函数法对探测到的图谱进行分析研究。结果表明,海洛因是结晶程度不高的多晶粉末,实际测试的肌肤包裹海洛因数据,由于肌肤散射的影响,很难直接识别被测样品的性质,通过相干函数分析计算,寻找低频和高频信号的特征峰的分布情况,能准确识别特定物质种类和被包裹的物质。在实际检测时,可以先用相干函数筛选符合特征的信号,然后在根据传统的寻找目标物质特征峰的方法再次筛选,这样既保证了计算的效率,同时又保证了准确性和可靠性,而且可以通过开发相应的程序自动识别。 2.为了快速、准确识别模拟肌肤包裹下的冰毒和海洛因样品,利用能量色散x射线散射(EDXRS)原理,在不同角度下分别对冰毒、海洛因、肌肤、肌肤包裹海洛因以及肌肤包裹冰毒进行探测、采集数据。一方面,提出度量肌肤包裹毒品的能量色散x射线散射测试数据与纯毒品标准谱之间相似程度的指标和计算方法,另一方面,提出扣除各种背底的方法和步骤,并将其应用于肌肤包裹的毒品的测试数据解析,从而对被检测样品进行定性的判定。结果表明：本文提出的度量EDXRS测试数据与标准谱之间相似程度的指标、计算方法和扣除各种背底的方法和步骤,能够很好的应用于冰毒、海洛因的测试数据解析,可以对模拟肌肤干扰下的冰毒和海洛因进行识别。 3.利用能量色散X射线散射实验平台对水中的重金属离子镉、汞、砷和铅进行检测分析的研究工作,根据光谱中的荧光峰出现的位置对溶液中含有的重金属元素进行定性分析。结果表明,该检测技术可以对水中浓度较高的重金属离子的种类进行识别。另外提出了利用该检测技术对低浓度重金属水溶液进行探测识别的分析方法。 4.利用自组装的EDXRS液体检测平台装置,在管压40kV、管流20mA条件下,对常见的八种液体易制毒物质(甲醛、硫酸、吡啶、三氯甲烷、双氧水、乙醚、盐酸和乙酰丙酮等)和蒸馏水进行了能量色散X射线散射实验。固定散射角θ照射样品,照射时间5min,所有的样品在室温条件平行测量8次,测试角度分别为3°、4°、5°,用具有能量分辨的高纯锗探测器采集液体样品的散射图谱,得到了上述九种液体物质的EDXRS图谱,并对探测到的图谱进行了分析讨论。结果表明,当测试条件时,每种液体物质都具有不同的能量色散X射线散射图谱,彼此的峰位、峰形以及峰强也各不同。其中的三氯甲烷对X射线的吸收最强,所以其峰强最弱。同时液体密度和物质内化学结构(键能)会影响光子的散射和吸收效应,影响峰位和峰强的变化。因此,不同的液体化合物在同样的探测条件下显示出了各自的X射线弥散特征曲线。液体物质的EDXRS弥散图谱的峰形与主峰峰位可以作为液体识别的主要特征信息,当主峰峰位比较接近时,可以用散射强度作为辅助特征指标,当峰形、峰位和峰强都接近时,本研究采用了主成分分析法(principal component analysis, PCA)来对采集到的数据进行处理分析,利用该方法从直观上可以很容易地将X射线散射谱中十分相近的液体物质区分开,可以对液体物质进行进一步的分类识别,预示着EDXRS方法有可能作为非接触式无损检测与识别隐藏液体物质的有效方法和手段之一。
【关键词】：能量色散X射线散射 毒品 水中重金属 液体物质 探测与识别
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X832;D919
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-36
• 1.1 引言12-13
• 1.2 毒品种类、危害及检测方法简介13-18
• 1.2.1 常见毒品的种类及危害13-15
• 1.2.2 毒品的主要探测方法及技术分析15-18
• 1.3 常见重金属种类、危害及检测方法18-23
• 1.3.1 常见重金属的种类及危害18-19
• 1.3.2 水中重金属的主要探测方法及技术分析19-23
• 1.4 EDXRS原理及发展现状23-26
• 1.4.1 EDXRS原理23-25
• 1.4.2 EDXRS的优缺点25
• 1.4.3 EDXRS的发展及现状25-26
• 1.5 EDXRS探测毒品的现状与挑战26-27
• 1.6 EDXRS在探测水中重金属离子以及液体易制毒方面的潜在应用27-28
• 1.7 本论文选题及主要研究内容28-30
• 参考文献30-36
• 第2章 利用相干函数法分析模拟肌肤包覆海洛因的EDXRS图谱36-56
• 2.1 引言36-38
• 2.2 原理及方法38-40
• 2.2.1 实验原理38-40
• 2.2.2 实验部分40
• 2.3 结果与讨论40-51
• 2.3.1 NaCl的高能EDXRS测试与分析40-42
• 2.3.2 海洛因的高能EDXRS测试与分析42-44
• 2.3.3 模拟肌肤包覆下海洛因的高能EDXRS测试与分析44-45
• 2.3.4 模拟肌肤包覆下海洛因的高能EDXRS图谱相干函数分析45-51
• 2.4 结论51-54
• 参考文献54-56
• 第3章 基于EDXRS图谱相似性识别模拟肌肤包裹海洛因和冰毒的研究56-72
• 3.1 引言56-57
• 3.2 原理与方法57-60
• 3.2.1 能量色散X射线散射57-58
• 3.2.2 散射强度的分布曲线58-59
• 3.2.3 曲线形态相似的度量59-60
• 3.3 实验60-61
• 3.4 结果与讨论61-68
• 3.4.1 一般方法讨论61-65
• 3.4.2 冰毒样品解析65-68
• 3.4.3 海洛因样品解析68
• 3.5 结论68-70
• 参考文献70-72
• 第4章 基于EDXRSF实验平台探测水中重金属的研究72-86
• 4.1 引言72-73
• 4.2 本章节的主要内容73
• 4.3 实验部分73-74
• 4.3.1 试剂及规格73
• 4.3.2 实验过程73-74
• 4.4 结果与讨论74-83
• 4.4.1 测试系统的可靠性和准确度74-76
• 4.4.2 含重金属离子水溶液的EDXRSF定性分析76-78
• 4.4.3 含低浓度重金属离子水溶液的EDXRSF定性分析78-83
• 4.5 结论83-84
• 参考文献84-86
• 第5章 基于EDXRS实验平台探测液体易制毒化学品的研究86-108
• 5.1 引言86-88
• 5.2 仪器结构及PCA原理88-91
• 5.3 实验部分91-92
• 5.4 结果与讨论92-103
• 5.4.1 测试条件的选择92-96
• 5.4.2 液体易制毒的EDXRS光谱分析96-103
• 5.5 结论103-104
• 参考文献104-108
• 第6章 全文总结与展望108-112
• 6.1 全文总结108-109
• 6.2 本论文的创新点109-110
• 6.3 展望110-112
• 在读期间发表的学术论文及取得的研究成果112-114
• 致谢114

【参考文献】

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1 朱义年,张学洪,解庆林,陈余道,王敦球,Broder Merkel;砷酸盐的溶解度及其稳定性随pH值的变化[J];环境化学;2003年05期

2 苏越,郭寅龙;偏最小二乘法中主成分数确定的新方法[J];计算机与应用化学;2001年03期

3 沈海林,李晓宁,梁逸曾;化学体系组分数确定的新方法:子空间比较法[J];科学通报;2000年06期

4 梁鲁宁,徐丽娜,周恒智,刘维维,罗文楠,陈志鹄;拉曼光谱法鉴别常见毒品[J];刑事技术;2003年01期

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本文编号：1001885