[发明专利]使用GC/SAW和拉曼光谱学来鉴别样本中的化学物质

说明书

一种用于使用气相色谱仪、与所述气相色谱仪耦合以定义气相色谱法(GC)/SAW系统的所述表面声波(SAW)传感器、以及拉曼光谱仪来对样本中的化学物质进行鉴别的方法。所述方法包括：接收由所述SAW传感器生成的SAW频率响应数据；接收由所述拉曼光谱仪生成的拉曼光谱数据；基于对所述拉曼光谱数据的积分而产生与兴趣洗脱成分相对应的拉曼光谱；基于所述SAW频率响应数据的相应波峰而鉴别所述兴趣洗脱成分的一组一种或多种候选化学物质；以及在拉曼数据库中从所述兴趣洗脱成分的所述一组候选化学物质中搜索所产生的拉曼光谱与所述拉曼数据库中的化学物质之间的匹配。

相关申请的交叉引用

本申请涉及并且要求于2016年5月20日提交的名称为“APPARATUS FOR SAMPLEANALYSIS WITH MULTIPLE SENSOR FUSION(利用多传感器融合的样本分析装置)”的美国临时专利申请号62/339,344的权益，所述美国临时专利申请的全部披露内容通过引用结合在此。

声明：联邦政府赞助的研究/开发

不适用

技术领域

本披露总体上涉及对样本中的化学物质进行鉴别，并且更具体地涉及通过使用气相色谱法(GC)、表面声波(SAW)传感器以及拉曼光谱仪系统来对化学物质进行鉴别。

背景技术

用于对样本中的化学物质进行定性鉴别和/或定量测量的各种设备利用气相色谱法以将样本分离成各种成分。蒸发的样本通过气相色谱仪的GC柱，其中，样本的不同成分取决于其化学物理性质而保留不同的时间长度。当每种成分从GC柱中洗脱时，其保留时间由检测器来测量。每种成分的化学物质鉴别是基于通过传感技术对所测得保留时间和所鉴别性质的分析。被认为是分析化学标准的最常用技术之一是GC/质谱分析法(MS)，其中，使用质谱仪作为检测器，利用所述质谱仪检测每种分离成分的电离片段的附加能力。然而，此技术存在一些显著的缺点，比如，尺寸大、成本高、以及GC/MS系统通常不可携带的事实。

一直与气相色谱法一起使用的检测器的其他示例包括光电离检测器(PID)、电子捕获检测器(ECD)和SAW传感器(所谓的GC/SAW系统)。对于这些类型的检测器，化学物质鉴别仅基于GC保留时间，其具有已知的限制，比如，在未由气相色谱仪很好地分离成分的情况下错误鉴别的可能性。

常规上与气相色谱法无关的另一技术领域是光谱学，其中，设备测量在利用光激发样本之前和之后电磁光谱的变化。一种这样的设备是拉曼光谱仪，所述拉曼光谱仪测量拉曼散射，即当样本中的分子被激发到虚拟能量状态时光子的非弹性散射。由于这些光谱与样本的分子结构直接相关，因此可以高精度地实现化学物质鉴别。然而，通常需要高浓度的化学物质。

发明内容

本披露设想了用于克服相关技术所伴随的上述缺点的各种系统、方法和装置。本发明实施例的一个方面是一种用于对样本中的化学物质进行鉴别的方法。所述方法包括：接收由气相色谱法(GC)/SAW系统的SAW传感器生成的表面声波(SAW)频率响应数据，所述SAW频率响应数据包括分别与通过所述GC/SAW系统的气相色谱仪从样本中分离的一种或多种洗脱成分相对应的一个或多个波峰；接收由拉曼光谱仪针对所述一种或多种洗脱成分所生成的拉曼光谱数据；基于对所述拉曼光谱数据的积分而从所述一种或多种洗脱成分产生与兴趣洗脱成分相对应的拉曼光谱；基于所述SAW频率响应数据的所述相应波峰而鉴别所述兴趣洗脱成分的一组一种或多种候选化学物质；以及在拉曼数据库中从所述兴趣洗脱成分的所述一组候选化学物质中搜索所产生的拉曼光谱与所述拉曼数据库中的化学物质之间的匹配。