分子光譜檢測及數(shù)據(jù)處理技術(shù)

目錄
前言
第1章 概述 1
1.1 光譜學(xué)概論 1
1.1.1 紫外-可見光譜 2
1.1.2 熒光光譜 2
1.1.3 近紅外和紅外光譜 2
1.1.4 拉曼光譜 3
1.2 化學(xué)計(jì)量學(xué)概論 3
1.2.1 化學(xué)計(jì)量學(xué)的含義 3
1.2.2 化學(xué)計(jì)量學(xué)的發(fā)展歷史 3
1.3 化學(xué)計(jì)量學(xué)在光譜學(xué)中的應(yīng)用 5
1.3.1 光譜預(yù)處理 6
1.3.2 線性校正方法 6
1.3.3 非線性校正方法 7
第2章 紫外-可見光譜 9
2.1 基本原理 9
2.1.1 分子吸收光譜原理 9
2.1.2 朗伯-比爾定律 10
2.1.3 有機(jī)物的紫外-可見光譜的吸收原理 11
2.2 紫外-可見光譜儀 12
2.2.1 光源 12
2.2.2 單色儀 13
2.2.3 樣品池 13
2.2.4 檢測器 14
2.2.5 性能指標(biāo) 15
2.3 常用的紫外-可見光譜儀 16
2.3.1 單光束光譜儀 16
2.3.2 雙光束光譜儀 16
2.3.3 雙波長光譜儀 17
2.4 紫外-可見光譜的應(yīng)用 17
2.4.1 定性分析 17
2.4.2 定量分析 18
2.4.3 水質(zhì)檢測 19
第3章 熒光光譜 21
3.1 基本原理 21
3.1.1 熒光產(chǎn)生的機(jī)理 21
3.1.2 激發(fā)光譜和發(fā)射光譜 23
3.1.3 熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光的條件 24
3.1.4 影響熒光光譜及熒光強(qiáng)度的因素 25
3.2 熒光衡量參量 25
3.2.1 熒光強(qiáng)度 26
3.2.2 熒光壽命 26
3.2.3 熒光量子產(chǎn)率 26
3.2.4 斯托克斯位移 27
3.3 熒光光譜儀的組成 27
3.4 常用的熒光光譜儀 28
3.4.1 常用熒光光譜儀介紹 28
3.4.2 常用熒光光譜分析技術(shù) 28
3.5 熒光光譜的應(yīng)用 30
3.5.1 生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用 30
3.5.2 中藥領(lǐng)域的應(yīng)用 30
3.5.3 石化領(lǐng)域的應(yīng)用 31
第4章 紅外光譜 32
4.1 基本原理 32
4.1.1 紅外光譜產(chǎn)生的機(jī)理 32
4.1.2 傅里葉變換紅外光譜的工作原理 34
4.1.3 紅外光譜的吸收強(qiáng)度 34
4.1.4 紅外光譜圖的分區(qū) 34
4.2 紅外光譜分析的基本原理 35
4.2.1 定性分析原理 35
4.2.2 定量分析原理 35
4.2.3 紅外光譜的解析 35
4.3 常用的紅外光譜儀 36
4.3.1 常用的中紅外光譜儀 36
4.3.2 常用的近紅外光譜儀 38
4.3.3 紅外光譜儀的性能指標(biāo) 39
4.4 紅外光譜的應(yīng)用 39
4.4.1 定性分析 39
4.4.2 定量分析 40
第5章 拉曼光譜 41
5.1 基本原理 41
5.2 拉曼光譜解析 42
5.2.1 拉曼光譜特點(diǎn) 42
5.2.2 拉曼散射的經(jīng)典解釋 44
5.2.3 拉曼散射的量子理論解釋 46
5.3 拉曼光譜技術(shù) 46
5.3.1 共振拉曼光譜 47
5.3.2 表面增強(qiáng)拉曼光譜 48
5.3.3 SERS聯(lián)用技術(shù) 51
5.4 拉曼光譜儀 53
5.4.1 拉曼光譜儀結(jié)構(gòu) 53
5.4.2 拉曼光譜儀應(yīng)用 55
5.5 拉曼光譜的應(yīng)用 55
第6章 化學(xué)計(jì)量學(xué)基礎(chǔ) 58
6.1 誤差及數(shù)理統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ) 58
6.1.1 誤差來源 59
6.1.2 誤差分類 60
6.2 光譜預(yù)處理方法 61
6.2.1 中心化 62
6.2.2 標(biāo)準(zhǔn)化 63
6.2.3 平滑 64
6.2.4 求導(dǎo) 65
6.2.5 標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換 66
6.2.6 多元散射校正 66
6.2.7 正交信號校正 67
6.2.8 基線校正方法 68
6.2.9 傅里葉變換 68
6.2.10 小波變換 69
第7章 主成分分析 75
7.1 概述 75
7.2 基本原理 76
7.3 主成分分析的相關(guān)計(jì)算 79
7.3.1 主成分分析的數(shù)學(xué)模型 79
7.3.2 主成分分析的推導(dǎo) 80
7.3.3 主成分貢獻(xiàn)率 83
7.3.4 主成分提取率及載荷的計(jì)算 83
7.4 主成分分析的步驟 84
7.5 應(yīng)用 85
7.5.1 幾種主要應(yīng)用 86
7.5.2 葡萄糖溶液的主成分分析 87
第8章 偏最小二乘 90
8.1 概述 90
8.2 基本原理 91
8.2.1 偏最小二乘原理 91
8.2.2 模型提取成分個數(shù)的確定 93
8.3 偏最小二乘算法 94
8.4 偏最小二乘回歸分析的步驟 96
8.5 非線性偏最小二乘 98
8.5.1 從線性到非線性 98
8.5.2 非線性偏最小二乘算法步驟 99
8.5.3 基于樣條變換的非線性偏最小二乘回歸 100
8.5.4 基于核變換的非線性偏最小二乘回歸 101
8.6 應(yīng)用 102
第9章 遺傳算法 105
9.1 概述 105
9.2 基本原理 107
9.2.1 基本思想 107
9.2.2 構(gòu)成要素 107
9.3 遺傳算法的流程 109
9.4 應(yīng)用 115
第10章 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 118
10.1 概述 118
10.2 基本原理 121
10.3 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的近紅外光譜的定量分析 124
第11章 極限學(xué)習(xí)機(jī) 127
11.1 基本原理 127
11.1.1 極限學(xué)習(xí)機(jī)概述 127
11.1.2 極限學(xué)習(xí)機(jī)的基本原理 128
11.1.3 單隱含層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 130
11.1.4 極限學(xué)習(xí)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)算法 132
11.1.5 基于正則化的極限學(xué)習(xí)機(jī) 132
11.1.6 基于L2范數(shù)的極限學(xué)習(xí)機(jī) 133
11.1.7 基于L1范數(shù)的極限學(xué)習(xí)機(jī) 133
11.1.8 基于L1和L2混合范數(shù)的極限學(xué)習(xí)機(jī) 133
11.2 基于極限學(xué)習(xí)機(jī)的近紅外光譜對煙草樣本中主要成分的定量分析 134
11.2.1 不同組分建模過程分析 134
11.2.2 極限學(xué)習(xí)機(jī)結(jié)果的隨機(jī)性的驗(yàn)證 136
第12章 支持向量機(jī) 138
12.1 概述 138
12.2 基本原理 139
12.2.1 最優(yōu)化理論 140
12.2.2 支持向量分類 141
12.2.3 支持向量回歸 148
12.2.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論 149
12.3 支持向量機(jī)算法 151
12.3.1 最小二乘支持向量機(jī) 151
12.3.2 半監(jiān)督支持向量機(jī) 152
12.3.3 拉格朗日支持向量機(jī) 154
12.4 應(yīng)用 155
第13章 模式識別 156
13.1 概述 156
13.1.1 模式識別概念 156
13.1.2 模式空間的相似系數(shù)與距離 157
13.1.3 模式識別中的分類問題 158
13.1.4 模式識別中方法的分類 158
13.1.5 計(jì)算機(jī)模式識別方法 159
13.1.6 模式識別的計(jì)算步驟 159
13.2 特征選擇方法 159
13.2.1 特征選擇方法簡介 160
13.2.2 特征選擇中應(yīng)注意的問題 161
13.2.3 化學(xué)模式中的特征變量 161
13.3 判別分析法 161
13.3.1 距離判別法 161
13.3.2 Fisher判別分析法 162
13.3.3 Bayes判別分析法 164
13.3.4 線性學(xué)習(xí)機(jī) 165
13.3.5 K-最近鄰法 166
13.3.6 ALKNN算法 166
13.4 聚類分析法 167
13.4.1 聚類分析的基本原理 168
13.4.2 聚類過程 168
13.4.3 聚類分析法的分類 169
13.5 基于特征投影的降維顯示方法 174
13.5.1 基于主成分分析的投影顯示法 175
13.5.2 基于主成分分析的SIMCA分類法 176
13.5.3 基于偏最小二乘的降維方法 177
13.5.4 非線性投影方法 178
13.6 三種經(jīng)典模式分類方法的應(yīng)用 179
13.6.1 KNN分類結(jié)果 179
13.6.2 LDA分類結(jié)果 180
13.6.3 SIMCA分類結(jié)果 182
參考文獻(xiàn) 183
彩圖