農藥的THz檢測研究.pdf

1、目前我國大約有600余種人工合成的化合物被用作殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、殺鼠劑、殺藻劑、植物生長調節(jié)劑等類農藥，而且每年都有新的農藥問世。由于農藥種類繁多，僅憑感觀和經驗對所有種類農藥進行分辨是不可能的，給農藥的辨別帶來困難。農藥的大量使用在發(fā)揮積極作用的同時，也對生態(tài)環(huán)境造成污染及破壞，同時農藥在農產品及食品中的殘留日益成為一個影響人類安全的社會問題，食品安全問題越來越受到人們的關注。因此發(fā)展簡單、快速、準確和無損的農藥鑒別方法具有重要

2、意義。
　　太赫茲時域光譜技術是近些年發(fā)展起來的一種新型的光譜分析技術，該技術具有以下優(yōu)點:所用波段處于微波和紅外之間，有機分子的低頻振動模式落在該波段范圍內，具有指紋特性;太赫茲波可以穿透塑料制品、紙制品、布料、陶瓷等很多非極性分子構成的材料，可對包裝內的物品進行無損檢測;光子能量低，對活性分子幾乎無光致電離作用;太赫茲光源穩(wěn)定，環(huán)境中的熱輻射對其影響很小，且其波長較長，散射作用較弱;采用相干測量技術，能夠同時獲得太赫茲瞬時電場

3、的幅值和相位信息（傳統(tǒng)的光譜技術只能直接獲得幅值信息）。基于以上特性，該技術在農藥的快速準確鑒別檢測方面具有廣闊的前景。
　　本文應用太赫茲時域光譜技術，結合密度泛函理論和模式識別算法，以四種常用農藥對研究對象，在光譜分析和分類方面做了一些研究工作。本文的主要工作如下:
　　(1)本文利用太赫茲時域光譜系統(tǒng)對四種常用農藥（三氯殺螨砜、敵百蟲、亞胺硫磷和六氯苯）與三種蔬菜（菠菜、西藍花和胡蘿卜）的太赫茲光譜進行了檢測分析，結果

4、表明四種農藥在0.3-2.2THz波段范圍內均有不同的特征吸收，而且吸收峰的位置均不相同;在0.3-1.6THz.波段范圍內，三種蔬菜中，除了胡蘿卜在1.44THz處有一個吸收峰外，其他兩種均無吸收峰，三種蔬菜的吸收光譜與四種農藥的吸收光譜均不相同。
　　(2)本文利用Gaussian09量子化學計算軟件包，以密度泛函理論的B3LYP/6-311+G**水平模擬計算了上述四種農藥在太赫茲波段的理論振動光譜，并與實驗得到的吸收光譜進

5、行比對，對相匹配的吸收峰的振動模式進行了指認分析。
　　(3)在以上研究的基礎上，應用兩種模式識別算法對四種農藥的太赫茲吸收光譜進行分類:1）利用主成分分析方法提取四種農藥吸收光譜的主成分，以第一、第二和第三主成分作為特征向量，利用C4.5決策樹方法對農藥進行分類。2）同樣以第一、第二和第二主成分作為特征向量，利用支持向量機方法，對農藥進行分類;然后利用支持向量機方法直接對四種農藥的吸收光譜進行了分類。結果表明支持向量機方法優(yōu)于C