申请/专利权人：嘉兴学院;嘉兴锐泽表面处理技术有限公司

申请日：2022-05-26

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN114998621B

主分类号：G06V10/56

分类号：G06V10/56;C25D3/46

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2022.09.20#实质审查的生效;2022.09.02#公开

摘要：本发明公开了基于咖啡环浓缩效应及图像处理技术的SERS定量分析方法，包括以下步骤：S1、SERS基底制备；S2、SERS基底前处理：S3、将探针分子均匀的喷洒在SERS基底上；S4、以探针分子最高散射峰进行二维SERS成像，获得成像图；S5、根据成像图获知不同位置的强度数据[x，y，s]，获得对应的二维伪色彩图像。本发明中，通过二维SERS成像检测采集大量数据，通过图像处理技术，获取SERS基底不同环状结构的至少24条强度曲线，记录每条曲线的最大强度值，在最大强度值中去除3个最大值和3个最小值，对剩余的强度值求平均值，该平均值即为SERS基底上的探针分子溶液的浓度强度值，改善了测量浓度的准确度。

主权项：1.基于咖啡环浓缩效应及图像处理技术的SERS定量分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、SERS基底制备：在室温下，对紫铜片利用脉冲电沉积制备SERS基底，所用工作液浓度为V母液:V去离子水＝1:1，其中，母液为无氰镀银液，工作液的pH为9.5～10.5，阴阳面积比为1：10，峰值电流密度为1～2A·dm-2，占空比为40％～50％,脉冲周期为0.05～0.1s，脉冲电镀时长为600～750s；S2、SERS基底前处理：S21、使用去离子水和乙醇对SERS基底进行洗涤；S22、将清洗后的SERS基底浸泡在表面处理液中3～5h，所述表面处理液包括0.5mmol·L-1烷基硫醇和0.15mmol·L-14-疏基-1-丁醇，烷基硫醇和4-疏基-1-丁醇的浓度比＝1:2.5～1:3，其中，烷基硫醇的化学表达式为：HSCH2nCH3，n＝5～7；S23、浸泡3～5h后，取出SERS基底，并先后利用乙醇和去离子水对SERS基底进行洗涤；S3、将探针分子均匀的喷洒在SERS基底上，控制液滴大小为100～200μm，单次喷洒的液滴数量为15～20个mm2，探针分子蒸发浓缩后粒子沉积，在SERS基底表面出现环状结构，其中，探针分子包括罗丹明6G分子、甲基橙分子、2,2'-联吡啶分子、4-疏基吡啶分子和1,4-苯二硫醇；S4、选择探针分子沉积下来形成的环状结构，并以其最高散射峰进行二维SERS成像，获得成像图，成像范围为100μm×100μm，结合液滴大小，拉曼激光强度选择3.5～4.0mW，成像图用于表达SERS基底上某个区域的SERS信号的强弱分布，红色区域表示拉曼光谱中SERS信号强，蓝色区域表示拉曼光谱中SERS信号弱；S5、根据成像图获知不同位置的强度数据[x，y，s]，其中，x，y表示位置坐标，s表示不同x，y处的SERS信号强度，通过位置坐标x，y和强度值s获得对应的二维伪色彩图像；S6、通过图像处理技术对SERS基底做定量或者半定量检测：S61、提取二维伪色彩图像中的目标区域，即表示浓度的不规则环状结构，将目标区域的图像坐标系[x，y，s]数据转换为相应地像素坐标系[X，Y，s]，基于原点对像素坐标X，Y进行归一化，各点的强度值s保持不变；S62、确定目标区域的中心点：将二维伪色彩图像由RGB颜色空间转换为HSV空间，通过设置HSV空间的三个通道取值范围，三个通道分别为：色调、饱和度和明度，在RGB颜色空间中，蓝色的RGB值为[0,0,255]，在HSV空间中，蓝色色调取值范围为：Hmin＝100，Hmax＝124，饱和度取值范围为：Smin＝43,Smax＝255，明度取值范围为：Vmin＝46,Vmax＝255，提取蓝色区域作为目标区域；遍历目标区域的所有像素坐标X，Y，搜索在三个通道取值范围内的n个点，计算n个点的坐标的平均值作为中心点x0,y0，其计算公式如下所示：x0＝x1+x2+···+xn；y0＝y1+y2+···+yn；其中，x表示在三个通道取值范围内的某点的横坐标，y表示在三个通道取值范围内的某点的纵坐标，x,y的下标表示在三个通道取值范围内的第1、2、···、n个点；S63、归一化中心点x0,y0到环边界的距离：按照像素坐标系[X，Y，s]，从中心点x0，y0到环边界，每间隔15°向四周发散360°，依次获取像素坐标X，Y，基于中心点x0，y0将像素坐标X，Y归一化处理X＇，Y＇，强度值s不变，遍历像素坐标X＇，Y＇获得对应的强度值s，绘制由中心点x0，y0到环边界的强度曲线；S64、重复上述步骤，获取SERS基底不同环状结构的至少24条强度曲线，记录每条曲线的最大强度值，在最大强度值中去除3个最大值和3个最小值，对剩余的强度值求平均值，该平均值即为SERS基底上的探针分子溶液的浓度强度值。

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