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使用表面增强拉曼光谱技术快速检测毒品

使用表面增强拉曼光谱技术快速检测毒品

本文关键词: 反恐/安全Raman-SERS
摘要

技术背景

毒品的快速检测对于推断毒品来源、抑制毒品传播和打击毒品犯罪都起着重要作用。如今公安以及海关等部门通常采用先快速筛查、再确证的方法查毒,也就是先用试剂盒或试纸条等快速判断毒品是否存在,然后用气相色谱-质谱联用技术进行最终的确认。

试剂盒或试纸条一般基于胶体金免疫层析技术,具有简便和低成本优势,但是该法会受到环境温度和人为操作的影响,干扰因素多,检测限低。此外该方法对于混合物效果不好,现在一些犯罪团伙为谋更多非法利益,会在毒品中添加一些稀释剂(如葡萄糖、淀粉等)和一些掺假剂(如咖啡因、非那西汀等),这些掺入的成分分子量较大,分子极性强,它们与毒品构成的混合物会进明显干扰试剂盒或试纸条的可靠性,以至于对于浓度稍低的毒品混合物,试剂盒或试纸条经常出现假阳性或测不出结果。色谱、质谱等方法则操作复杂,耗材昂贵,检测时间长,不适合现场快速检测环节。

表面增强拉曼光谱在毒品现场快速检测方面有着明显的优势。拉曼光谱作为分子振动光谱技术的一种,可以高灵敏度分析化学物质的结构和组成。其突出优点是可以实现非接触性和无损性检测;所需样品量很少,也无需进行复杂预处理,检测速度也很快,操作也简便;结合表面SERS增强技术,拉曼可以对毒品实现高灵敏度的探测。正是因为上述诸多优点,拉曼光谱在毒品检测领域的研究和应用发展迅猛。

海洋光学的便携式拉曼光谱仪Accuman SR-510 Pro主要有激光器、光谱仪、拉曼光纤探头组成。它具有有卓越的光谱性能,轻巧便携的体积,同时配有齐全的谱图库和强大的分析软件,结果分析简单快速。激光功率可通过软件调节,可以避免功率过大对样品的损伤;较长的拉曼光纤探头,增加了灵活性和测量范围;配备标准仪器箱,便于携带。而且还可以和显微镜联用搭建为显微拉曼平台,实现微区分析功能。配备的拉曼增强SERS基底为更实用的纸质材质,成本低,也便于携带。Accuman SR-510 Pro在性能和用户进行毒品快筛提供了一个很好的新工具。

产品详细参数可直接访问海洋光学官方网站查阅。

 

检测实例

 

鉴于低纯度毒品的检测更具有实际意义,我们将可卡因、海洛因、大麻酚和冰毒四种待测毒品稀释到100ppm,将安非他命稀释到10ppm,稀释剂使用有机溶剂甲醇。我们将样品滴在纳米金基底上,使用海洋光学新推出的Accuman SR-510 Pro拉曼设备使用进行检测。下图展示了基于的几种代表性毒品检测结果,工作波长全部为785nm,所使用的SERS为海洋光学自有的金基底。

鉴于荧光会抬高谱线的基底,进而干扰定性定量检测,原始信号必须进行荧光扣除后才能进行下一步的分析。海洋光学配套的AccuRam软件带有强大的荧光校正功能,用户可以对不同的样品信号选择各自最佳的荧光扣除设置。

下图展示了经过一系列校正和处理后的测量结果。

可卡因拉曼增强信号(激光功率15mw,积分时间3s)

图1 可卡因拉曼增强信号(激光功率15mw,积分时间3s)

海洛因拉曼增强信号(激光功率15mw,积分时间3s)

图2 海洛因拉曼增强信号(激光功率15mw,积分时间3s)

大麻酚拉曼增强信号(激光功率15mw,积分时间3s)

图3 大麻酚拉曼增强信号(激光功率15mw,积分时间3s)

冰毒拉曼增强信号(激光功率15mw,积分时间3s)

图4 冰毒拉曼增强信号(激光功率15mw,积分时间3s)

10ppm安非他命拉曼增强信号

图5 10ppm安非他命拉曼增强信号

 

由上图可以看出,这几种毒品均有丰富的拉曼特征位移峰,并且拉曼峰的信噪比较高,各种毒品的特征峰峰位相互间均有较大差异,比较容易区分出来。经过sers增强后,样品检测下限很低,并且检测时间可以控制在1分钟以内。测试过程中样品处理过程简单,这非常有助于现场快速筛查。此外,如果使用液体SERS,则上述几种样品的测量下限可以进一步降低。

 

讨论

为严厉打击毒品犯罪行为,我国刑法等法律对于查证的毒品以数量计算,不以毒品纯度折算,也就是说在毒品快检环节,毒品定性检测更有实际价值。海洋光学Accuman SR-510 Pro拉曼检测设备检测时间短,所需激光功率很小,定性检测下限低,软件功能齐备,硬件操作简便,这些优势恰恰是毒品快速检测领域所需要的。海洋光学Accuman SR-510 Pro拉曼检测设备必将是刑侦、安检和缉毒等领域工作人员的好帮手。

 

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