基于太赫兹光谱的毒品检测方法研究与应用

发布时间：2022-12-22 05:21

　　分子在太赫兹（THz）波段的振动跃迁主要包含分子整体的转动与振动模式、分子间的振动模式,这些振动模式代表着物质本身,具有指纹特性。此外THz光波具有光子能量低、穿透性强等特性,可应用于无损检测领域。本课题运用密度泛函理论（DFT）在Gaussian09软件上对五种毒品单分子在0.5-10THz波段的图谱进行模拟计算,得到五种毒品分子在0.5-10THz波段的振动模式,为解释五种毒品分子在此波段的微观振动机理提供参考依据;采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和太赫兹时域光谱（THz-TDS）两种THz检测系统对五种毒品标准品进行检测,结果发现THz-TDS系统更适用于现场检测;建立了多种毒品THz吸收光谱数据库,并尝试建立一种计算机识别模型对未知图谱进行识别和鉴定,为实现在海关口岸现场快速发现和鉴别毒品探索一种新方法。主要研究结果包括:1.运用量子计算化学中的密度泛函理论（DFT）在Gaussian09软件上对可卡因、盐酸氯胺酮、大麻酚、海洛因以及吗啡五种毒品的单分子模型进行模拟计算。结果表明:五种毒品分子在0.5-10THz波段范围内都存在多个特征吸收峰。通过Gauss View6.0可... 

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 现有毒品检测技术
    1.3 太赫兹光谱技术
        1.3.1 太赫兹波简介
        1.3.2 太赫兹波的特性
        1.3.3 太赫兹光谱技术在毒品检测中的研究进展
    1.4 红外光谱模拟理论
        1.4.1 红外光谱的产生机理
        1.4.2 红外振动模式
        1.4.3 Gaussian09 软件
        1.4.4 理论计算方法
        1.4.5 基组选择
    1.5 太赫兹光谱检测方法
        1.5.1 FTIR系统
        1.5.2 FTIR数据处理基本原理
        1.5.3 太赫兹时域光谱系统
        1.5.4 THz-TDS系统数据处理原理
    1.6 深度学习与全连接神经网络
    1.7 研究的目的及主要内容
第2章 毒品的太赫兹光谱理论模拟
    2.1 计算步骤
    2.2 结果与讨论
        2.2.1 可卡因的太赫兹光谱解析
        2.2.2 盐酸氯胺酮的太赫兹光谱解析
        2.2.3 大麻酚的太赫兹光谱解析
        2.2.4 吗啡的太赫兹光谱解析
        2.2.5 海洛因的太赫兹光谱解析
    2.3 本章小结
第3章 基于FTIR与 THz-TDS技术检测毒品太赫兹光谱
    3.1 实验材料与仪器
    3.2 实验方法
        3.2.1 样品处理
        3.2.2 傅里叶变换红外光谱仪工作条件
        3.2.3 便携式太赫兹时域光谱仪工作条件
    3.3 实验结果与分析
        3.3.1 可卡因实验结果与分析
        3.3.2 盐酸氯胺酮实验结果与分析
        3.3.3 大麻酚实验结果与分析
        3.3.4 吗啡实验结果与分析
        3.3.5 海洛因实验结果与分析
    3.4 本章小结
第4章 毒品数据库的建立与识别应用
    4.1 实验材料与仪器
    4.2 实验方法
        4.2.1 毒品THz光谱数据库建立
        4.2.2 网络模型的建立
        4.2.3 网络模型的识别应用
    4.3 实验结果
        4.3.1 毒品THz吸收光谱数据库
        4.3.2 网络模型的识别应用
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
学位期间所开展的科研项目和发表的学术论文



本文编号：3723534