为什么一阶/二阶导数在光谱学中有用?

信息处理 频谱 衍生物
2022-01-29 02:20:30

我目前正在研究拉曼光谱,在阅读一些文献时,我遇到了光谱的一阶和二阶导数。我不清楚为什么它们看起来很有用,因为它们看起来很吵。

我尝试绘制从液体乳清获得的光谱的一阶和二阶导数(见下图,1. 获得的拉曼光谱(平滑),2. 一阶导数,3. 二阶导数):

一阶导数 乳清的平滑拉曼光谱 二阶导数

我可以从这个特定示例中的一阶/二阶导数中读取哪些信息?

1个回答

导数光谱在 70-80 年代达到顶峰。它仍然非常有用。导数的唯一问题是它们疯狂地增强噪声,即它们抑制低频信号并增强高频信号。

在对导数进行任何操作之前,您必须对它们应用平滑处理,特别是对二阶导数。这种带有导数的噪声“问题”在当时是众所周知的,在任何人使用它们之前都需要进行平滑处理。

对于平滑,您已经应用了一个过滤器,它不会移动峰值位置,最简单的一个是居中移动平均线。选择奇数个数据点,例如 5(或更高),因此点 x_3 处的数据将在上面有两个数据点,在下面有两个数据点。在位置编号 x_3 处取所有 5 个的平均值。对其余的点继续这样做。您将开始看到二阶导数的特征。

基本上,导数用于揭示带的精细结构。肩膀变得清晰。二阶导数可以像给定分子的高分辨率特征一样“起作用”

一篇关于高阶导数的非常好的论文是 高分辨率,高阶 UV/VIS 导数分光光度法

我的合著者还有一些其他的二阶导数技巧来解决重叠信号。

https://terpconnect.umd.edu/~toh/spectrum/Differentiation.html