 水体细菌微生物多波长散射光谱快速定量检测 |
| 王久悦;赵南京*;段静波;孟德硕;方 丽;杨瑞芳;肖 雪;殷高方;马明俊;刘建国;刘文清 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:333-337 |
| 通过分析细菌细胞的结构特征，将细菌菌体的多波长散射分为外部结构散射和内部结构散射两个部分，建立了细菌菌体前向散射光谱解释模型。利用该模型对大肠杆菌400～900 nm波段的前向散射光进行了快速解析，得到了大肠杆菌外部结构、内部结构的平均粒径大小及两结构占细菌体前向散射的比例；基于单细胞的散射光密度与整体细菌悬浮液光密度之间的关系可以快速检测出细菌的浓度。多次细菌浓度测量结果之间的最大差异为1.83%，且与平板法相比较，测量结果在同一量级，相对误差为3.44%。对不同生长时期的大肠杆菌和肺炎克雷伯菌进行了光谱解析，得到了两种细菌浓度及菌体大小随时间的变化曲线。研究结果不仅为细菌微生物生长过程的科学研究提供了一种快捷方法，而且为水体细菌微生物的快速检测与预警提供了技术手段。 |
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| 生物医学领域中超连续激光光谱技术的研究进展 |
| 万 雄;刘鹏希;章婷婷 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:338-345 |
| 超连续谱激光指的是当泵浦激光穿过特殊光波导时，一系列的非线性效应引起入射激光束的光谱展宽，从而输出宽光谱激光束。随着超快激光和光子晶体光纤技术的发展，利用超短脉冲在光子晶体光纤中的传播链产生相干的且亮度高的超连续谱激光成为了一种理想的白光源。自从超连续谱激光源投入应用以来，其应用领域越来越广。尤其在生物医学的细胞、血液等样品分析当中，荧光光谱学、流式细胞仪、共焦显微、光学相干层析等技术都是强有力的分析工具，在采用这些先进技术的科学仪器中，超连续谱激光源成为了一种主要光学部件。首先对超连续谱激光源的国际研究进展作了详细介绍，然后对超连续激光光谱技术在显微成像、流式细胞仪、荧光寿命成像显微、荧光共振能量转移、光学相干层析、共焦显微生物医学分析等生物医学领域中的发展及应用作了综合阐述。对超连续激光光谱技术在非接触式血液制品鉴别的需求、方案及研究进展进行了重点论述，包括覆盖400～2 000 nm光谱范围的光纤化轻型超连续谱激光光源研究;采用超连续谱激光光谱方法探索不同物种血液的种属特征;根据大数据的血液样品光谱特征元数据库分析建立数学模型，利用数学模型实现对血液样品种属光谱学判定;血液鉴别光谱分析便携式整机系统研发等。对超连续激光光谱技术在生物医学领域的应用前景作了展望。 |
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| 生物基底材料的超宽频带太赫兹光谱研究 |
| 张亮亮;张 锐;黄素霞;张存林 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:346-349 |
| 作为一种新兴的方式，太赫兹时域光谱和成像已经被广泛应用到研究不同生物组织的光学特性。在空气等离子体处施加偏置电场对太赫兹波脉冲进行外差式相干检测(air-biased-coherent-detection，ABCD)的太赫兹系统具有超宽频带和可以在较远距离进行成像的优点，十分适用于对生物组织进行超宽谱研究，而对生物组织进行光谱测量通常需要基底材料。利用太赫兹ABCD系统对四种典型的基底材料(石英，高密度聚乙烯，聚四氟乙烯和石蜡)的光学参数进行测定，并计算其在1～15 THz频率范围内的吸收系数和折射率。结果表明，高密度聚乙烯和石蜡可以很好的被用作生物组织超宽频带太赫兹光谱测量的基底材料。同时，虽然石英和聚四氟乙烯都是窄带(0.1～3 THz)太赫兹系统中常用的基底材料，但是由于它们在高于5 THz的频率范围内对太赫兹波具有较强的吸收，所以不能用作超宽频带太赫兹光谱测量的基底材料。 |
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| 基于芯片实验室技术的表面增强光谱学在分析科学中的应用 |
| 张 浩;龚 力;谢方艳;张卫红;陈秋兰;陈 建* |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:350-355 |
| 集成具有一序列微流控操作单元的芯片实验室技术，在微流控通道内铺陈金属纳米粒子(尤其是金、银以及铜纳米粒子)作为衬底，泵入多通道微纳升分析物，用于联用表面增强光谱在痕量、实时、原位、过程反应等检测中具有重要的意义。这种联用检测技术集成了芯片实验室和表面光谱两种技术的优点：芯片实验室技术集成流程式分步操作，实现筛选取样，分段、实时反应检测，减小样品量，稳定测试环境等优势以及表面增强光谱的光谱响应快，灵敏性和选择性强、原位检测等优点。借助于Drude模型以及适当的边界条件，外电场引发金属颗粒价电子的局域等离子振荡，并推导了产生共振的局域表面等离子增强以及受激感应偶极子振荡产生表面拉曼增强的物理电磁增强机制。综述了芯片实验室表面局域等离子检测在生物、医药、食品安全等方面的应用，检测通道的增加促使检测效率有较大的提高，同时检测限能力获得较大的突破。综述了芯片实验室技术结合表面增强拉曼光谱公共安全、生物医学、电化学和生物传感器等领域的应用, 表面增强拉曼光谱的高度灵敏性以及指纹性应用于痕量检测。根据芯片实验室技术在研究开发和应用已经获得不断的进展，结合3D打印技术，精准控制多通道结构尺寸，更好地满足设计的需求。表面等离子增强光谱以及表面增强拉曼光谱等表面光谱检测技术在应用上日趋成熟，获得突破传统显微镜的光学极限的分辨能力。这种联用技术在实际定性或者半定量痕量分析检测应用中具有光明的前景。 |
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| 基于1.06 μm波长的谐振腔型石墨烯光电探测器的信噪比分析 |
| 梁振江;刘海霞*;刘凯铭;牛燕雄;尹贻恒 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:356-360 |
| 雪崩光电二极管由于具有高增益特性而广泛应用于激光测距机中，但由于在电流倍增过程中引入的高附加噪声，使激光测距机进一步提高信噪比遇到了瓶颈。石墨烯具有高电子迁移率、零带隙结构、独特光吸收系数等特性使其广泛应用于激光器、光调制器、透明电极以及超快光电探测器。该研究提出了一种高信噪比的谐振腔型石墨烯光电探测器的设计方法。以波长为1.06 μm的激光为例，采用光学传输矩阵法和散射矩阵法，研究了光波在谐振腔传输和吸收层吸收的机理，建立了谐振腔型光电探测器的光吸收模型，通过优化，器件最终量子效率达到91.2%，响应度达到0.778 A·W-1，半高全宽达到6 nm;分析石墨烯在谐振腔中的位置对器件吸收率的影响，发现在满足谐振条件下，器件吸收率随石墨烯位置呈现周期性变化，腔长的改变不改变吸收率峰值，而是改变了吸收率峰值对应的石墨烯在谐振腔中的位置，当腔长是入射光半波长的n倍时，随着石墨烯位置变化，将出现2n个吸收率峰值，且关于谐振腔中心点对称分布;选择石墨烯距顶层反射镜0.402 8 μm时，器件吸收率达到94%，相比单层石墨烯，吸收率提高了16 dB;通过对比求解谐振腔型石墨烯光电探测器和雪崩光电二极管信噪比方程，得出谐振腔型石墨烯光电探测器信噪比可达到90.3，较雪崩光电二极管提高了10 dB; 理论分析表明，谐振腔型石墨烯光电探测器具有高吸收率、高量子效率和高信噪比，研究成果将对激光测距机接收系统中光电探测器的更新设计和应用提供理论参考。 |
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| 基于激光雷达观测的大气边界层自动识别局部最优点算法 |
| 滕继峣;;;秦 凯;;*;汪云甲;;;林丽新;;;孙新会 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:361-367 |
| 大气边界层高度是影响近地面大气物理运动的主要因素，同时也是影响地面污染物浓度的一个重要因素。地基激光雷达可以对大气气溶胶的垂直分布进行连续稳定的监测，应用激光雷达技术对大气边界层进行连续观测可以为环境监测与预报提供指导性的动态信息。针对存在残留层以及外来污染物输入情况时边界层高度变化检测的可靠性及计算效率问题，结合梯度法的物理意义与激光雷达时序图的图形图像学特征，提出了一种基于时空邻近度的边界层局部最优点识别算法。以江苏省无锡市新区偏振米散射激光雷达太湖观测站点的气溶胶垂直观测数据为例，通过对2012年底两次污染事件进行观测分析，分别使用梯度法和局部最优点法进行大气边界层高度的自动识别。实验结果表明，在静稳状态和污染混入后的情况下，梯度法与局部最优点识别法的结果较为接近，但梯度法在处理污染混入状态以及存在残留层的情况下误判率较高。基于时空邻近度的局部最优点算法通过对垂直特征值以及水平相关性的控制，有效地消除了在弱信号、噪声信号、低云以及存在残留层和外来污染等情况下导致的计算机误判现象，在减小算法时间复杂度的同时在计算机自动识别结果具有更高的稳定性，弥补了梯度法在自动化运行中的识别精度与计算效率的不足。 |
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| 常压高频等离子体电子温度的光谱法诊断 |
| 孙元成;宋学富;杜秀蓉;张晓强;王 慧 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:368-373 |
| 常压高频等离子体由于其无电极污染、能量密度大、温度高及气氛可控的特点而得到了广泛应用，电子温度是影响其使用性能的关键参数，根据发射光谱使用玻尔兹曼图解法计算是最常用且最可行的诊断方法，但由于跃迁几率数据可靠性、环境背景、仪器误差、数据处理误差等原因，不同研究者根据不同谱线计算的结果通常不具有可比性。为了得到可靠性高的电子温度计算结果，针对存在SiO2颗粒的常压高频空气等离子体，以光谱范围为200～1 077 nm的7通道高分辨光纤光谱仪为测量工具，该研究讨论了元素、光谱段选择对计算结果可靠性的影响。结果表明，由于N2占电离气体的主要部分且不参与化学反应，N Ⅰ发射谱线是最佳选择，使用738～940 nm内N Ⅰ的谱线计算的拟合度为0.95，计算的电子温度最为可靠;由于Si和O极易结合成SiO2颗粒，此二元素的能量不再满足玻尔兹曼分布，计算结果的可靠性较差，因此不能使用Si和O元素的发射谱线计算电子温度;使用掺入Ar的谱线同样不能得到可靠的电子温度计算结果。因此，为了有效诊断等离子体电子温度，在不同应用场合中，应当根据实际情况，合理选择测量光谱范围及光谱仪，选取合适的粒子及其发射谱线。 |
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| 弹光调制傅里叶变换光谱相位校正及DSP实现 |
| 李 珊;陈媛媛*;王志斌;张敏娟;景 宁 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:374-378 |
| 弹光调制傅里叶变换光谱仪(PEM-FTS)具有调制速度快、信息量大的特点，但采样位置偏差会导致干涉图存在相位误差，影响复原光谱的准确性。因此，必需采用一种运算速度高的相位校正方案。以300 K黑体为辐射源，通过弹光调制干涉具产生干涉数据，并在TMS320C6713DSP芯片上，采用Mertz法对弹光调制干涉图进行相位校正。首先提取出一幅完整周期的双边干涉图，经过切趾处理后，以零光程差点为中心计算小双边干涉图的相位误差，再通过插值补零得到整幅干涉图的相位误差，求出整体干涉图的频谱并进行相位修正。采用二范数定义校正后反演光谱的精度，以计算定时器周期寄存器值的方法设置DSP定时器，以统计代码的运行时间，并通过观察链接命令文件.cmd中程序与数据的分配存储情况，来对比分析Mertz法与模平方法的校正结果。实验结果表明，在DSP上实现相位校正时，Mertz法相位校正方案具有运算速度快、占用存储空间少、误差较小等特点，并且Mertz相位校正法的运算时间较模平方法快20倍，适用于对PEM-FTS干涉图进行高速准确的相位校正。 |
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| 二极管激光吸收光谱法对低气压介质阻挡放电等离子体中氩的亚稳态的诊断 |
| 龚发萍;高丽红;周永丽;徐 勇* |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:379-386 |
| 利用可调谐二极管激光吸收光谱技术对低气压氩气介质阻挡放电等离子体进行诊断，重点考察了Ar亚稳态1s5和1s3的数密度和气体温度随放电电压，气压，流量，极板间距，以及随N2配比的变化情况。实验基于朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律，通过计算吸收谱线的吸收峰面积求取Ar亚稳态的数密度，同时对谱线进行Voigt拟合得到多普勒展宽，进而求出气体温度。Ar亚稳态主要由电子碰撞产生，但同时电子也会碰撞亚稳态发生猝灭作用，从而使数密度减少;气体温度则与等离子体的实际功率、电子的状态以及粒子之间的碰撞有关。实验结果表明在本实验条件范围内，Ar亚稳态数密度和气体温度随放电电压和流量的增大都先增大，之后逐渐趋于平缓，但两者随流量的变化幅度都较之随放电电压的小，增长较缓慢。随气压的升高，Ar亚稳态数密度和气体温度先增加并达到一个极大值，而之后逐渐降低。实验数据表明，气压对谱线展宽有较明显的影响作用。适当增大极板间距，Ar亚稳态数密度明显降低，但气体温度却有所升高。N2的加入对亚稳态有很强的猝灭作用，0.5%的N2就会使数密度下降50%，但随着N2浓度的进一步增大，其数密度不再明显降低。 |
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| 介质阻挡放电三层放电气隙放电丝的光谱特性研究 |
| 冯建宇;;董丽芳;*;魏领燕;;刘 莹;;牛雪姣; |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:387-390 |
| 在空气与氩气组成的混合气体的介质阻挡放电实验中，采用发射光谱法，首次研究了放电气隙分别为：1, 4和2 mm三层放电气隙中的放电丝的光谱特性。这与以往的单层放电气隙或者是双层放电气隙中的放电丝在光谱特性方面有很大的不同。实验通过采集氮分子第二正带系(C3Πu→B3Πg)谱线，计算出不同放电气隙中的放电丝的分子振动温度。利用氮分子离子391.4 nm谱线强度与氮分子394.1 nm谱线的强度之比得到不同放电气隙中放电丝的电子平均能量。增加氩气在混合气体中的比例，得到分子振动温度及电子平均能量随着氩气含量增加的变化趋势。实验结果表明：在同一氩气含量下，分子振动温度从小到大的顺序为：2 mm放电气隙，1 mm放电气隙，4 mm放电气隙。电子平均能量从小到大的顺序为：4 mm放电气隙，2 mm放电气隙，1 mm放电气隙。三层放电气隙中放电丝的分子振动温度及电子平均能量均随着氩气含量的增加而减小。 |
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| 射频磁控溅射法制备氮化硅基ZnO薄膜的光致发光性能研究 |
| 陈璟涵;姚文清*;朱永法 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:391-393 |
| 氮化硅薄膜因其耐腐蚀性、高温稳定性和良好的机械强度等优点，被广泛用作透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、能量色散X射线光谱仪(EDX)等的表征实验承载体。特别是，SiN可作为SEM观察时的低扰背景。然而SiN薄膜较差的荧光性制约了其进一步在荧光器件中的广泛应用。为了进一步提高SiN薄膜窗口的荧光效率，实验研究中采用了射频磁控溅射技术在SiNx薄膜衬底上成功制备出系列ZnO薄膜，并分别进行了氮气氛非原位退火和原位退火处理。然后利用原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱仪(Raman)对薄膜的微结构和光致发光(PL)性能进行了研究，并系统研究了所制备薄膜的发光情况。实验研究结果表明，镀膜后荧光强度普遍提升, 退火促进晶粒进一步熟化生长、结晶性能大幅提升、晶界减少，且退火方式对射频磁控溅射法制备的ZnO/SiN复合薄膜的微结构和发光性能有显著影响。与SiNx薄膜相比，未退火的ZnO/SiNx薄膜和N2气氛非原位退火的ZnO/SiNx薄膜在380 nm附近的带边本征发射强度分别提高了7.7倍和34.0倍以上。与非原位退火处理的薄膜相比，原位退火处理的ZnO/SiNx薄膜具有更多的氧空位缺陷，因此表现出更强的可见光波段PL强度，在425～600 nm的可见光波段表现出更高的光致发光能力。这些结果有助于优化氮化硅基ZnO荧光薄膜的制备参数。 |
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| 基于改进非线性劈窗算法的VIIRS中红外海面耀斑区反射率计算 |
| 景 欣;胡秀清;赵帅阳;贺丽琴;胡兴帮;晏 磊* |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:394-402 |
| 传感器入瞳处接收到的中红外波段(3~5 μm)能量包含反射的太阳能量与地物自身的发射能量。通常该波段反射的太阳能量很弱，但在海面太阳耀斑区等特定情况下，被中红外通道探测到的反射太阳能量是比较可观的，且其对大气影响的敏感性较低，同时，对于搭载有在轨定标系统的卫星传感器，使用黑体定标后的中红外波段的在轨辐射性能相当稳定的。因此，考虑将中红外波段的海面耀斑区反射率作为用于反射太阳波段交叉定标的基准。基于这个想法，构建了改进的、适用于VIIRS(visible infrared imaging radiometer)中红外波段的非线性劈窗模型来计算南印度洋海面耀斑区中红外反射率。首先统计得到VIIRS M12和M13波段海面反射率的限定关系，然后使用非线性劈窗算法模拟计算海面反射率，模拟模型的不确定度为0.83%。在此基础上使用VIIRS的M12波段(中心波长为3.697 μm)太阳耀斑区数据计算选取的样本区的海面反射率。然后使用两种方法对反射率精度进行验证，精度分别为0.29%和0.23%，假设M12和M13波段海面反射率相等的反射率计算结果精度分别为2.48%和1.03%。该计算模型大大提高了精度，说明该模型用于VIIRS M12中红外波段计算海洋耀斑区反射率是有效可行的，其精度能够满足中红外波段海面反射率作为波段间定标基准的需求。 |
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| 红外杂化单光束谱的性质 |
| 余亚玲;屈丽莉;王海水* |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:403-407 |
| 同一样品不同厚度(b1和b2)的两单光束谱øb1和øb2经线性组合得到杂化单光束谱øα=αøb1+(1-α)øb2=αø0e-Kb1+(1-α)ø0e-Kb2，α为杂化系数。通过改变杂化系数α，就可获得任意强度的杂化谱øα。系统研究了杂化光谱øα的性质。研究表明，只要控制合适的条件，则厚度为(b2-αb2+αb1)的真实样品的单光束谱øb(b=b2-αb2+αb1)与杂化谱øα高度相似，øα的失真程度可忽略不计。也就是说，厚度在b1～b2间任一厚度b的真实样品的单光束谱都可用杂化谱øα来表达，øα≈øb。因此，不需制备厚度为b的样品，通过改变杂化系数α就可获得研究者所希望强度的单光束谱øb。杂化谱方法有望在扣除背景干扰等方面得到广泛应用。 |
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| 衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术的临床应用研究进展 |
| 张小青;孙小亮;潘庆华;张元福;徐 智*;郭向阳* |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:408-411 |
| 系统回顾了衰减全反射傅里叶变换红外光谱(attenuated total reflection Fourier transform infrared, ATR-FTIR)技术在临床医学领域中的应用研究进展。ATR-FTIR光谱技术具有实时、简单、无创扫描生物组织样品的优势，通过结合多模式识别统计学方法并对照临床及病理学诊断结果，可对生物组织样本进行判别分析。目前，对甲状腺、乳腺，以及肺组织等新鲜离体组织的光谱学检测中，ATR-FTIR技术可达到较高的判别敏感性、准确性与特异性;尤其在对甲状腺和乳腺疾病患者的前哨淋巴结活检的研究中，应用ATR-FTIR技术，可对良、恶性组织进行敏感性、准确性与特异性均较高的鉴别研究，对辅助临床诊断具有潜在的重要价值。此外，利用ATR-FTIR光谱技术对生物体液进行光谱分析并进一步诊断疾病的研究也在逐步开展。由于血清中所含成分的改变对于提示疾病状况具有重要价值，因而血清ATR-FTIR光谱学诊断方法成为研究热点，已有应用ATR-FTIR技术对脑胶质细胞瘤、心肌梗死、肾衰、阿尔茨海默病、卵巢癌与子宫内膜癌等多种疾病进行分析的研究报道。目前已可通过ATR-FTIR技术对卵巢癌进行疾病分期的判别诊断，该技术有望成为卵巢癌筛查的重要方法。由于血清ATR-FTIR光谱学技术具有检测快速、判别准确、性价比高等优势，有望成为今后生物医学发展的重要方向之一。 |
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| 基于傅里叶红外光谱的生物质环境协调功能材料制备机理及性能研究 |
| 张 浩; |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:412-415 |
| 以废弃核桃壳为载体材料、癸酸为相变材料，采用微波加热法制备癸酸/多孔活性炭功能材料。采用傅里叶红外光谱仪对癸酸/多孔活性炭功能材料制备过程各阶段的合成物质进行测试，即活性炭前驱体制备阶段、多孔活性炭制备阶段和癸酸/多孔活性炭功能材料制备阶段。研究癸酸/多孔活性炭功能材料制备过程中多孔活性炭复杂网络结构形成机理、癸酸嵌入方式、癸酸与多孔活性炭的嵌合机理，阐明微波加热法制备癸酸/多孔活性炭功能材料的相关机理。同时采用动态水分吸附分析仪、差示扫描量热仪和环境测试舱对癸酸/多孔活性炭功能材料的湿性能、热性能和吸附性能进行测试。结果表明：癸酸/多孔活性炭功能材料具有发达的孔结构和复杂的网络结构，其中部分孔隙吸附癸酸，部分孔隙吸附甲醛分子，孔隙表面具有亲水性的官能团吸附水分子。癸酸/多孔活性炭功能材料具有较好的湿性能、热性能和吸附性能，其在相对湿度40%~60%，平衡含湿量为0.063 1~0.257 0 g·g-1;相变温度为27.42~33.96 ℃，相变焓为52.14~52.67 J·g-1;经过4 h对甲醛气体的吸附效率为50.57%。 |
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| 基于可见-近红外和热红外光谱联合分析的煤和矸石分类方法研究 |
| 宋 亮;刘善军*;虞茉莉;毛亚纯;吴立新; |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:416-422 |
| 煤与矸石是矿山采煤过程中主要固体堆放物，对其进行遥感动态监测是矿山环境保护的重要需求。由于煤与部分矸石存在“异物同谱”现象，在使用传统的可见-近红外遥感分类时，往往将部分矸石划分为煤，导致遥感分类精度降低。首先对铁法矿区的12个煤样本和115个矸石样本进行可见-近红外光谱测试，发现绝大部分矸石样品的光谱与煤差异很大，二者易于区分，但有部分矸石与煤样本存在“异物同谱”现象。为进一步对矸石与煤区分，测试了混分样本的热红外光谱，发现二者存在明显的光谱差异，利用热红外光谱特征可以将其区分开来。在此基础上，提出了基于可见-近红外和热红外光谱联合分析的煤与矸石区分方法。该方法首先对所有样本进行可见-近红外光谱测试，利用Mao模型进行第一步分类识别;其次对煤与矸石混分的样品进行热红外光谱测试，利用光谱吸收比率SAR作为判别指标进行第二步分类，两步的分类结果为最终分类结果。该方法在铁法、兖州、神东和木里矿区的验证结果表明，其具有很高的分类准确率，效果远好于单独基于可见-近红外光谱特征的分类方法。研究结果表明，利用多种光谱联合分析的方法可以解决单波段存在的“异物同谱”现象，对于地物遥感分类具有重要的借鉴意义。 |
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| 基于高光谱技术的覆盖保鲜膜菠菜货架期预测研究 |
| 周莉萍;赵艳茹;余克强;何 勇*;方 慧;叶旭君 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:423-428 |
| 保鲜膜能提高果蔬保水性，隔绝外界细菌侵染，延长货架期。为了准确估测覆盖保鲜膜果蔬品质的优劣，对其货架期进行预测具有重要意义。应用高光谱技术结合化学计量学方法对同等贮藏条件下覆膜新鲜菠菜叶片的货架期进行了预测。先采集五个不同贮藏时间下75盘共300片菠菜样本在可见-近红外(Vis-NIR，380～1 030 nm)与近红外(NIR，874～1 734 nm)波段的高光谱数据，然后测定不同贮藏时间下菠菜叶片叶绿素含量。提取300片覆膜菠菜叶片的平均光谱(200个为建模集，100个为预测集)后，对建模集光谱进行主成分分析(principal component analysis，PCA)，发现不同贮藏期内叶片光谱数据在前3个主成分空间有一定的聚类。根据建模集光谱信息与预先赋予的不同贮藏期虚拟等级分别建立偏最小二乘判别分析(partial least squares discriminant analysis，PLS-DA)模型，得到预测集样本的贮藏期总的判别准确率分别为83%(Vis-NIR)和81%(NIR)。表明，高光谱技术结合化学计量学方法能够实现对新鲜菠菜货架期的分类和预测，为消费者正确评价覆盖保鲜膜的菠菜品质提供了理论指导，也为后期果蔬货架期检测仪器的开发提供了技术支持。 |
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| 基于SiPLS特征提取和信息融合的汽油中乙醇含量的多光谱检测 |
| 周昆鹏;;毕卫红*;邢云海;陈俊刚;周 彤;付兴虎 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:429-434 |
| 采用紫外可见(ultraviolet/visible, UV-Vis)光谱技术和近红外(near-infrared, NIR)光谱技术及信息融合技术对乙醇汽油中乙醇含量进行了检测。首先采用组合区间偏最小二乘(synergy interval PLS, SiPLS)算法作为特征提取方法，分别建立了基于UV-Vis和NIR光谱的偏最小二乘(PLS)回归模型;再根据油品的实际情况，运用信息融合理论将UV-Vis和NIR光谱信息进行融合，建立了数据级融合(low level data fusion, LLDF)和特征级融合(mid-level data fusion, MLDF)模型，并与单谱源模型效果进行了比较，确定了最优模型为数据级融合后再进行矢量归一化的模型(LLDF-VN1);最后分别用高乙醇含量样品和市售汽油样品的光谱数据对该最优模型进行了通用性检验。结果表明：UV-Vis和NIR光谱数据单独建模均能很好的检测并提供较好的预测结果;而UV-Vis和NIR光谱数据直接融合在基于校正集的回归模型中效果最好，其校正集相关系数rc=0.999 9，校正集交叉验证均方差RMSECV=0.125 8，校正集整体评价偏差Biasc=0.000 6;而采用数据级融合后再进行矢量归一化的模型(LLDF-VN1)的预测效果为最佳，其rp=0.999 1, RMSEP=0.352 7, Biasp=-0.073 8;自配溶液对最优模型(LLDF-VN1)的通用性验证中，rp=0.999 7, RMSEP=0.329 1, Biasp=0.102 2;市售汽油对最优模型(LLDF-VN1)的通用性验证中，rp=0.990 1, RMSEP=0.892 7, Biasp=0.675 1。实验结果说明通过将UV-Vis和NIR光谱信息进行数据级融合可以快速、准确的检测出乙醇汽油中乙醇的含量，并能实现乙醇浓度的宽范围检测，为进一步实现混合油品中物质的快速检测奠定了基础。 |
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| 基于近红外光谱检测和平衡级联稀疏分类的药品鉴别方法 |
| 刘振丙;高春洋*;杨辉华;;尹利辉;冯艳春;胡昌勤 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:435-440 |
| 近红外光谱检测和模式识别方法相结合，在药品的现场快速无损监督管理中有广阔的应用前景。传统的鉴别方法以最小化错误率为目标，往往忽略了样本数据的类别不平衡性，从而使得少数类样本被多数类样本淹没，降低少数类样本对分类器的影响，使分类结果更加倾向正确识别多数类样本，严重影响鉴别结果。针对药品光谱数据中真假药品类别不平衡问题进行研究，融合平衡级联和稀疏分类方法(SRC)，提出一种级联的稀疏分类药品鉴别方法(BC-SRC)。文中在多数类样本中选取和少数类数目相同的样本作为训练样本，并在多数类样本中进行多次平行采样使得多数类样本被全部获得过(采样次数为多数类样本数与少数类样本数商的向上取整)，最终得到测试样本的多组预测结果，根据得到的多组结果获得最终预测标签。将提出的方法在Matlab 2012a上进行仿真实验，通过三组样本集的实验证明该方法的有效性，实验结果表明该方法优于常用的偏最小二乘(PLS)、极限学习机(ELM)和BP神经网络分类法，特别是在解决类别不平衡问题时，当不平衡因子大于10时，BC-SRC算法分类相对于其他算法性能更好，且稳定性更高。 |
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| 基于NIR-SERS技术结合统计分析肺癌氧合血红蛋白 |
| 高 飞;熊 洋;张 明;朱绍玲 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:441-445 |
| 基于新型、高效、生物兼容性近红外表面增强拉曼散射(NIR-SERS)基底，采用共焦光路设计的便携式拉曼光谱仪，对25例肺癌患者和25例健康人的氧合血红蛋白进行NIR-SERS光谱检测，再对两者NIR-SERS光谱的谱峰强度和谱峰位置进行分析研究。发现两者的NIR-SERS光谱的谱峰强度在一定区域存在较明显的差异性，在473，816和1 583 cm-1处健康人的光谱的谱峰强度比肺癌患者要大，健康人氧合血红蛋白平均NIR-SERS光谱在1 208和1 425 cm-1谱峰处时，肺癌患者分别蓝移到1 212和1 432 cm-1，健康人氧合血红蛋白平均NIR-SERS光谱在1 583 cm-1的谱峰处，肺癌患者红移到1 579 cm-1。采用主成分(PCA)分析和独立变量T检验统计分析方法得出NIR-SERS光谱在主成分得分PC3，PC4和PC9处具有显著差异，并通过PCA得分二维、三维散点图可以将健康人和肺癌患者区分，诊断的特异性为88%，灵敏度为80%，总判别正确率为84%。通过谱峰归属分析，两者的NIR-SERS光谱存在显著差异与氧合血红蛋白吡咯环和乙烯基团(CaCm)的振动有关。该研究为肺癌的SERS光谱技术诊断提供了实验依据，NIR-SERS技术有望发展成为一种新型的临床辅助诊断工具。 |
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| 基于近红外光谱分析的脊髓损伤后神经细胞活性检测方法 |
| 聂 敏;刘 蒙*;宗时春;杨 光;;裴昌幸 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:446-451 |
| 交通意外、高空跌落、机械撞击等事故，可能导致人体脊髓损伤，从而中断了人体神经信号的传输信道，致使部分肢体功能的丧失。由于目前没有脊髓受损部位神经细胞活性检测的方法，而常规的检测仪器如X射线、CT等传统仪器不能提供神经细胞活性的任何信息，医生无法对患者病情有更清晰的了解，这就可能延误最佳的治疗时机，致使患者终生瘫痪。光谱学方法可以检测细胞组织的改变，且近红外光谱技术是一种测量速度快，操作简便的无损测量技术。所以，针对现有医学检测设备的不足，在动物实验的基础上，根据物质在近红外光波段的吸光特性，并结合近红外光谱分析技术的定性判别和定量分析的特性，通过对脊髓损伤后神经细胞活性的检测，采用聚类算法对脊髓损伤部位的神经特异性核蛋白和神经递质进行分类和仿真，并采用偏最小二乘算法计算其含量，实现了脊髓损伤部位神经细胞活性的精确检测。该方法为脊髓损伤后神经细胞活性的检测提供理论依据，给患者带来肢体功能重建和康复的希望，为临床医学提供了一种无创检测神经细胞活性的方法。 |
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| 手持式直读红外光谱仪快速测定在用润滑油总酸值和总碱值的方法 |
| 杨 琨;吴 桐;邹 毛;石立杰 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:452-455 |
| 总酸值(TAN)和总碱值(TBN)能提供关于润滑油氧化程度和碱储备性能方面的信息，其值大小可以判断某些酸性添加剂的加量是否足够，常用于设备润滑油的老化度测量，以避免设备出现异常磨损、腐蚀、沉淀、堵塞过滤器等问题。润滑油的总酸性和总碱性的检测标准都以酸碱滴定为基础，多采用电位滴定法。然而，这种方法需要复杂的操作、昂贵的耗材、大量的油样、熟练的操作人员以及危险试剂的处理问题。由于润滑油的氧化产物和碱性添加剂在红外光谱中都有较强的信息，因此，可以通过红外光谱图研究对润滑油总酸值和总碱值的监测。建立了一种基于酸碱中和反应的定量中红外光谱总酸值和总碱值的手持式直读红外光谱方法，通过油品归类、建立油样库和多元回归三个步骤，可获得准确可靠的量化总酸值和总碱值。此方法获得最新的ASTM D7889标准支持，相比于其他方法，这种方法具有分析速度快、无需任何溶剂、直接得到检测结果并且结果准确，操作相对简单，并一定程度提高了检测速度。可广泛应用于离线实验室和现场在线油液检测。 |
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| 新疆软玉仔料中黑色树枝状物质的拉曼光谱和显微结构特征 |
| 汤 超;廖宗廷;;钟 倩;;周征宇;* |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:456-460 |
| 软玉仔料表层微裂隙处常见一种黑色树枝状物质，该物质极大程度地揭示了仔料历经的次生风化过程，然而目前对其岩石矿物学特征研究甚少。选取新疆软玉仔料为研究对象，采用电子探针、激光拉曼光谱仪和扫描电子显微镜就其表层微裂隙处黑色树枝状物质的化学成分、拉曼光谱和显微结构进行测试分析。结果表明：黑色树枝状物质的主要化学成分为MnO和BaO，MnO含量为49.045%~54.012%，BaO含量为9.012%~10.961%。拉曼光谱分析显示软玉仔料主体部分主要由透闪石矿物组成，而黑色树枝状物质则主要由表生锰矿物和有机质组成。表生锰矿物中由MnO6八面体Mn—O伸缩振动所致拉曼特征谱峰位于475，498，510，575和617 cm-1附近;且树枝各处锰矿物结晶程度不一，表现为拉曼谱峰强度和峰形尖锐程度存在区别。有机质由分子结构中C—C伸缩振动和分子结构单元间缺陷、无序排列所致拉曼特征谱峰分别位于1 590和1 370 cm-1附近。扫描电子显微镜观察显示黑色树枝状物质呈薄膜状覆盖于交织排列的透闪石纤维表面，并与其突变接触。综合化学成分、拉曼光谱和显微结构测试分析，软玉仔料中黑色树枝状物质的形成与河流中锰化合物和有机质的多期次沉降有关。 |
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| 基于共聚焦拉曼光谱技术检测茶叶中非法添加美术绿的研究 |
| 李晓丽;周瑞清;孙婵骏;何 勇* |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:461-466 |
| 利用共聚焦拉曼光谱技术对茶叶中非法添加的重金属染料——美术绿进行检测研究。首先通过特定的浓缩方法，获取了五个浓度水平美术绿茶汤样本的拉曼光谱。通过比对标准品拉曼光谱，对混有美术绿的样本光谱进行了定性分析。并找到了能够用于定性鉴别茶叶中美术绿的4个主要拉曼特征波数，分别为1 341，1 451，1 527和1 593 cm-1。对原始拉曼光谱进行预处理后，融合反向间隔偏最小二乘(biPLS)、竞争性自适应重加权算法(CARS)和连续投影算法(SPA)对拉曼光谱中美术绿的特征波段进行深入挖掘，最终优选出了14个特征波数。基于这14个特征波数分别建立了偏最小二乘(PLS)回归模型和最小二乘支持向量机(LS-SVM)模型，结果表明，两类模型均具有好的稳健性和很高的预测能力，模型的建模集、验证集和预测集的决定系数(R2)均超过了0.9，证明了所提取出来的特征波数的有效性。与偏最小二乘回归模型相比，基于LS-SVM的非线性定量检测模型的效果更佳，预测集决定系数(R2)达到0.964，均方根误差(RMSE)为0.535。以上研究结果表明，共聚焦拉曼技术结合特定的样品处理方法及化学计量学方法，可以实现茶叶中非法添加美术绿的定量检测。该研究为茶叶中非法添加美术绿这一食品安全问题的有效监管提供了帮助。 |
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| 基于共聚焦拉曼光谱技术的油菜菌核病早期判别分析 |
| 赵艳茹;李晓丽;余克强;程 帆;刘吉强;何 勇* |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:467-471 |
| 油菜菌核病是一种真菌性病害，可造成油菜产量严重减少，而快速准确地进行病原物的早期侵染对于植物病害防治意义重大。采用共聚焦拉曼光谱(500～2 000 cm-1波数范围内)技术结合化学计量学方法对油菜菌核病早期侵染进行判别分析。采用共聚焦拉曼光谱仪采集健康和接种12 h核盘菌的油菜叶片表面拉曼光谱，应用小波变换(wavelet transform，WT)进行拉曼光谱预处理以去除荧光背景。并利用基于全谱范围的偏最小二乘判别分析(partial least squares-discriminant analysis，PLS-DA)的回归系数(regression coefficient，RC)进行特征峰的识别，选出983，1 001，1 205，1 521，1 527，1 658，1 670和1 758 cm-1共八个特征峰用于建立PLS-DA模型进行油菜菌核病的早期侵染判别，其识别准确率为100%。结果表明：拉曼光谱技术结合化学计量学方法能够实现油菜叶片中菌核病早期侵染的检测，这为后续探究核盘菌与油菜叶片互作过程以及为进一步的病害早期监测和预防提供理论参考。 |
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| 拉曼光谱方法实现RDX药柱内部压力的无损检测 |
| 李远新;;常胜利*;彭向阳* |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:472-475 |
| 黑索金(RDX)是目前最为常用的军用炸药，随着新型战斗部的发展，异形的RDX药柱不断出现。为保证战斗部的作战效能，需要发展一种能够在线无损检测RDX药柱内部压力的方法。利用拉曼光谱测量表征RDX药柱的方法并结合第一性原理计算，确定了RDX的特征谱线，研究了拉曼特征谱线随外加压强的移动。在实验中分别测量了10，20和30 MPa的样片，并通过15，25和35 MPa的样片来验证拟合关系的偏差，发现RDX药柱的拉曼特征谱线的移动与外加压强的大小成很好的线性关系。这样就可以先在实验室标定RDX药柱拉曼特征谱线与外压强之间的线性关系，然后测量具有异形的RDX药柱的拉曼谱线，与标准样品的谱线比较得到谱线移动，根据标定得到的线性关系得到异形RDX药柱的内部压强，从而实现对黑索金内压的无损检测。实验表明该方法具有灵敏度高，一致性好的优点，目前该方法已经在某型战斗部的生产上进行试用。 |
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| 含单个色氨酸的多肽分子的荧光特性研究：pH及金属离子的响应 |
| 秦翠芳;李 磊;俞宪同;常孟方;曹潇丹;潘海峰*;张三军;陈缙泉;徐建华 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:476-480 |
| 由于金属离子包括铜离子对人体的重要性，报道了一种含单个色氨酸的新型多肽分子(WDAHSS)，证明利用这种分子可以通过荧光光谱测量的方法实现铜离子灵敏检测。WDAHSS的荧光由其包含的色氨酸残基的本征荧光贡献，易被铜离子猝灭。通过分析铜离子在不同pH值条件下与WDAHSS作用的荧光光谱并与单个色氨酸分子的光谱相比较，详细研究了铜离子猝灭WDAHSS荧光的机理。研究表明，WDAHSS结构中的组氨酸通过金属配位与铜离子作用，并联合肽键形成稳固的四方形平面结构，螯合铜离子，致使色氨酸残基发生荧光猝灭。同时详细讨论了不同pH值环境对WDAHSS荧光光谱的影响。通过荧光光谱测量和数值拟合，推测了WDAHSS和铜离子的结合常数。为了增强WDAHSS抗pH干扰的能力，特意对其氨基端乙酰化，在生理pH值范围内稳定了其荧光发射。此外，WDAHSS也采用了一些特殊设计的结构，很好地增强了它对铜离子灵敏探测的特异选择性和生物相容性。对WDAHSS的进一步研究有望用于生物体内或细胞内荧光成像检测。 |
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| 高焓流场氧原子激光诱导荧光技术初步研究 |
| 罗 杰;;蒋 刚;王国林;马昊军;刘丽萍;张 军;潘德贤;邢英丽;唐 飞 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:481-485 |
| 基于双光子吸收激光诱导荧光(TALIF)技术，在纯净的高焓流场环境中，将脉冲激光从垂直于流场方向射入流场，并通过布置在风洞试验段外与流场和激光形成的平面向垂直方向上的ICCD测量获取到了二维氧原子的荧光信号，该信号可以反映氧原子相对浓度。为保证实验中使用到的激发激光波长为最佳激发波长，分别对氧原子基态处在不同角量子数的情况进行了测试，最终确定J=2时，波长为225.584 nm为最终实验激发波长，为了保证所获取的氧原子荧光信号在非饱和线性区，在同种状态下，将激发激光能量从小到大调整并进行荧光信号的测试，获取了激光能量在3.4 mJ以下的线性区域。为确保获取清晰对比度最优的ICCD荧光图像，选择了Nikon f=105 mm F/2.8镜头为实验测试镜头, 同时将50次曝光的累计结果作为图像输出。对所获取的荧光图像进行分析，实验结果可以清晰地看到超声速流场中压缩波形成的距中心线约±50 mm位置处左右各一个的小峰，亚声速流场中中心处氧原子浓度有一个约60 mm宽的均匀区域，区域以外氧原子浓度急剧下降，这些结果符合实验风洞特性，此测试方法可以很好地运用到流场测量中。 |
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| 基于偏振技术的藻类水体散射光中叶绿素荧光分离方法研究 |
| 庞卉芳;王 林*;姜玲玲;陈艳拢;王炳强;熊德琪 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:486-490 |
| 浮游藻类细胞内的叶绿素分子吸收光能后，会以释放能量的形式发射叶绿素荧光。水中颗粒物的弹性散射光是部分偏振光，而叶绿素荧光则是非偏振光，因此利用这一特性可以从总散射光谱中分离出荧光，从而达到反演叶绿素浓度的目的。但对于近岸等复杂水体，该方法能否适用并不清楚，基于此，实验通过测量分别分析了不同无机颗粒物浓度和叶绿素浓度对偏振分离方法的影响。结果表明，对含不同浓度无机颗粒物的藻类水体，分离出的荧光峰会随浓度增加有降低趋势，但是当颗粒物浓度达到300 mg·L-1时，反演结果仍然可靠。对含不同浓度叶绿素的藻类水体，叶绿素浓度越高，偏振方法分离荧光的效果越好，对低浓度正常水体，仍能识别。实验证明了利用偏振方法分离叶绿素荧光对复杂水体仍然有效，对进一步遥感探测近岸水体的叶绿素浓度具有重要意义。 |
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| 二维相关光谱分析在无创血糖检测特异性研究中的应用 |
| 胡永翔;刘 蓉*;张 雯;徐可欣 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:491-496 |
| 主要利用二维相关光谱分析方法考察了血液中主要成分、测量过程中的系统漂移等因素对近红外光谱中的葡萄糖分子特异性的影响。首先测量了葡萄糖水溶液的近红外透射光谱，以葡萄糖浓度为外扰，计算二维相关同步谱及异步谱，通过对比分析确定了葡萄糖在合频和倍频区域的特征吸收峰位置。当葡萄糖水溶液中加入少量白蛋白后，其二维相关谱中葡萄糖的一级倍频吸收峰(1 590 nm)和二级倍频吸收峰(1 195 nm)出现了不同源的现象，表明白蛋白可能破坏了葡萄糖的特异性;进一步开展了人体口服葡萄糖耐量实验，测量了手掌部位的漫反射光谱，其二维相关谱中葡萄糖的同源性吸收也遭到破坏。另外，由于葡萄糖浓度变化引起的光谱变异信息较小，很容易被系统漂移掩盖，一般需要进行背景修正。在葡萄糖水溶液的透射实验和人体漫反射实验中，分别引入纯水样本和5%标准漫反射板作为参考，以时间为扰动的二维相关光谱分析的结果表明，经过参考样本的背景校正后，系统漂移在二维同步切线谱中引起的谱峰偏移变小，葡萄糖的特征吸收被增强。因此，在近红外光谱无创血糖检测中，应尽量避开与葡萄糖特征吸收不同源的波段，并有必要采取一定的参考测量方法以提高检测的特异性。 |
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| 中药提取过程在线紫外动态趋势回归分析及终点判定 |
| 刘 薇;戴连奎* |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:497-502 |
| 随着中药生产行业的转变，中药生产过程现代化成为了必然趋势。而目前由于缺乏有效的在线检测手段，中药生产检测滞后性大，产品质量参差不齐。针对中药提取过程在线监控及终点判定的问题，基于朗伯比尔定律及中药提取动力学方程建立提取液紫外吸光度随时间变化模型，并提出动态分析及终点判断方法, 该方法包括紫外吸光度序列拟合、稳健性分析以及终点计算。以千年健提取过程为例，使用本实验室自主研发的中药提取液在线采样系统进行光谱收集，并对离线样本求取其有效固体物质含量作为参考。分析过程中，首先对实时检测的光谱进行插值及滤波处理，计算230.2～400 nm紫外谱区的吸光度均值并结合前期数据组成吸光度均值序列;随后，进行了该吸光度序列与提取液固体含量之间的相关分析，得到线性相关系数r2=0.9828，证明二者存在较强的线性关系;最终对吸光度均值序列进行动态模型稳健回归及提取终点判定。结果表明：回归过程通过稳健性分析能够充分识别出测量异常点，提高了拟合曲线与原始吸光度的复相关系数，使其达到0.99，并通过终点判定将千年健提取时间由最初人工设定的180 min缩短至122 min。实验证明，紫外在线监控方法实现了提取过程的在线监控及终点判定，对稳定产品质量、提高经济效益具有重要意义。 |
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| 基于能谱匹配先验的多谱CT成像方法 |
| 黄甜甜;陈 平;潘晋孝;韩 焱;李毅红* |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:503-508 |
| 现有的X射线CT成像系统，受限于多谱硬化伪影和传统单能假设的CT成像方法，只适用于结构分析却无法实现材料组分的有效区分。对此论文提出了基于能谱匹配先验的多谱CT成像方法。首先依据材料组分先验，构建能谱滤波匹配模型，设置能谱范围参数，并通过滤波获取该能谱范围内的多能投影序列;其次，针对多能投影序列，以材料组分为先验选择不同参考能量，采用改进后的ART迭代重建算法，实现了多谱CT成像。仿真实验结果表明，对于衰减系数相近的多种材质，通过选取两段不同能谱范围，重建出相应参考能量下的结果，在一定程度上改善了图像质量，对比度提高明显，可实现组分有效区分与成像。 |
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| 紫外-可见分光光度法快速测定水溶液中十二烷基吗啉 |
| 权朝明;;胡耀强;;刘海宁;;李明珍;;叶秀深;*;吴志坚;* |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:509-512 |
| 建立了紫外-可见分光光度法快速测定水溶液中十二烷基吗啉(DMP)浓度的方法。DMP浓度在0.5～70 mmol·L-1范围内，紫外可见吸收光谱在250～400 nm波长范围内的吸光度值与浓度呈良好的线性关系。选择275 nm为测定波长，得到线性相关方程为A=0.030 7c+0.133 0，线性相关系数R2=0.980 9，检出限为9.46×10-5 mmol·L-1，相对标准偏差(RSD)在0.100%～0.612%之间，加标回收率在95%～104%之间。温度、pH值及共存K+，Na+，Mg2+，Ca2+，Cl-，Br-，I-和SO2-4等离子对测定无影响;共存的CO2-3和HCO-3在盐酸溶解样品时已被除去，不影响测定。本方法准确度和精密度较高，样品预处理过程简单，可用于水溶液中DMP浓度的快速测定，也可用于反浮选尾液及反浮选料浆中DMP浓度的测定。 |
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| LaCl3溶液中微团簇的光谱研究 |
| 吴晓静;余学会;刘阿钻;蒋卫国;程龙玖 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:513-516 |
| 对LaCl3溶液拉曼和荧光光谱及其变化进行了理论计算和实验研究，得到了较为全面的光谱信息。基于密度泛函理论的B3LYP方法，在6-31G(d, p)+Def2-SV(p)基组水平上计算了氯化镧溶液中的微团簇结构，结果表明微团簇分子趋向于形成9配位结构，验证了计算方法的可行性。理论拉曼光谱与实验光谱相比基本一致，随着LaCl3的加入溶液拉曼光谱在300~600 cm-1范围内峰的强度稍微增大，原因可能为La—O振动与水中O—H的面内、面外摇摆峰叠加形成的;在3 000~4 000 cm-1范围内，氯化镧溶液与水相比峰形变窄，可能是由于在溶液中原有的水团簇结构破坏后形成的镧水合物中O—H的伸缩振动导致。荧光发射光谱在350 nm处出现明显的新峰，且与浓度呈良好的线性关系，从络合物角度实现了对氯化镧溶液的定量分析;同样的基组水平上计算了团簇的荧光发射中心，在误差允许范围内，理论计算与实验值基本吻合，实现了对实验光谱中新峰的指认与归属。 |
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| 分步磁控溅射ZnO和/或功能化碳纳米粒子修饰ZnO电子传输层增强聚合物太阳能电池效率 |
| 周建萍*;李欣煜;朱 峰;陈晓红*;徐 征 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:517-521 |
| 氧化锌具有良好电子传输性和高透光性，ZnO作为电子传输层已被广泛应用于聚合物太阳能电池。但采用溶胶凝胶法和真空镀膜制备ZnO电子传输层，因ZnO界面具有大量缺陷，极大增加载流子复合。抑制ZnO界面复合电流和改善ZnO界面接触性能，是提高ZnO基电子传输层聚合物太阳能电池性能关键所在。基于P3HT:PCBM反转型聚合物太阳能电池，采用磁控溅射ZnO层，研究了离子液功能化碳纳米粒子(ILCNs)修饰层或Ar/O2混合气体溅射沉积ZnO修饰层，以及Ar/O2溅射ZnO界面层与ILCNs联合修饰ZnO界面的聚合物太阳能电池性能。纯Ar和Ar/O2混合气体下一步溅射沉积ZnO电子传输层，其电池效率分别为2.2%和2.8%。经ILCNs修饰或Ar/O2溅射ZnO修饰层，电池效率分别达到3.4%和3.1%，并且分步溅射ZnO层并联合ILCNs修饰ZnO界面，聚合物太阳能电池效率可提高到3.8%。ZnO修饰型聚合物太阳能电池克服了电化学阻抗负阻效应，降低了反向暗电流并显示出更好的整流特性。研究表明，采用ILCNs修饰ZnO层和分步溅射ZnO层能有效抑制ZnO界面缺陷和改善界面接触性能，而采用分步溅射ZnO层与ILCNs联合修饰ZnO界面，这种联合修饰ZnO界面方案，更能增强ZnO层电子传输和提取能力，是提高聚合物太阳能电池效率更为有效方案。 |
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| 温压结合的超高压技术对虾原肌球蛋白抗原性与结构的影响 |
| 韩建勋;;陈 颖*;吴亚君;黄文胜;葛毅强;* |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:522-526 |
| 近年来食源性虾过敏的事件时有发生。为深入研究超高压技术改变虾类致敏性的机理，从凡纳滨对虾中分离纯化出最主要过敏原原肌球蛋白，利用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)对原肌球蛋白进行了鉴定，并运用间接酶联免疫吸附法(间接ELISA)和圆二色光谱法(CD)以及荧光光谱法分析了温压结合的超高压技术中温度因素对原肌球蛋白抗原性与结构的影响。结果表明，原肌球蛋白在300 MPa 15 min处理条件下，经35与45 ℃处理，其抗原性增强，而经55，65与75 ℃处理，其抗原性降低。原肌球蛋白二级结构随温度上升，出现α-螺旋与β-折叠、β-转角以及无规则卷曲结构之间的转换;三级结构发生了由伸展状态到折叠状态，再有部分伸展而后折叠的动态变化。由此推断，温压结合的超高压技术中通过调节温度条件，可引起虾原肌球蛋白构象发生变化，进而影响其抗原性的改变。研究结果对于开发低敏性虾制品的新方法、新工艺具有理论指导意义。 |
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| 基于光谱诊断的脉冲GMAW焊金属蒸汽动态扩散行为研究 |
| 李 敏;张 旺;*;曹 岚;华学明;李 芳;潘成刚 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:527-531 |
| 理解脉冲GMAW焊电弧物理的动态特性对解释这一焊接方法的内在机理及获取优化控制策略有重要意义，通过在高速摄影前加窄带滤波片的方法研究了脉冲GMAW焊接过程中不同粒子的扩散行为，同时采用光谱仪研究了不同状态下金属与蒸汽保护气氛谱线的强度分布信息，采用气体状态方程、等离子体准中性方程、和Saha方程计算了脉冲GMAW焊接峰值和基值两种不同状态下的金属蒸汽浓度分布。研究结果显示，在峰值时刻，金属蒸汽被约束在电弧中心1 mm左右的范围内，当电流从峰值跳转到基值时刻，金属蒸汽从中心扩散到电弧外围区域，峰值时刻中心金属浓度约为75%，而基值仅为35%左右。 |
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| 结合吸收光谱与互相关法的燃气速度测量方法研究 |
| 刘佩进;王志新;杨 斌;魏祥庚 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:532-536 |
| 针对可调谐半导体激光器吸收光谱(TDLAS)基于多普勒效应测速方法在燃气流速测量中频移量小、误差较大的问题，提出了结合固定波长吸收光谱法与互相关法的燃气速度测量方法。考虑碳氢燃料燃烧产物特点，选取H2O分子7 185.597 cm-1吸收谱线，通过布置上下游两束固定波长吸收光谱测点，分析两信号的互相关特性来计算得到燃气速度。利用平面火焰炉实验系统对该方法测量燃气速度开展实验研究，获得了变工况下燃气速度随时间的变化情况。在相同工况下开展数值计算，将测量结果与数值模拟计算结果进行对比，相对偏差不超过8%。同时将该方法初步应用于煤油燃料火箭基组合循环发动机(RBCC)的高速羽流速度测量，获得了上下游探测器脉动信号，通过互相关分析计算得到了羽流速度，验证了该方法的可行性。实验结果表明，该燃气速度测量方法具有测量范围宽、测量精度高，环境干扰小等优点。提出的方法为发动机燃气速度测量提供一种简单可靠的测量方法。 |
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| 0#柴油燃烧初期火焰光谱分析 |
| 冯 军;蒋新生*;李孝斌;杜 威;翟 琰;徐建楠 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:537-540 |
| 为推进柴油燃烧初期智能识别与抑制灭火技术的发展，通过小尺度油池实验和光谱分析的方法，首次对0#柴油燃烧初期火焰光谱进行了初步研究，得到0#柴油燃烧初期火焰光谱的整体特性：在200～380 nm的近紫外波段，光谱强度最弱，强度与波长关系不大，特征谱带数量最少，基本没有明显的谱峰;在380～780 nm的可见光波段，光谱强度最强，强度随波长的增大而增大，特征谱带最多，存在较多明显的谱峰;在780～1 100 nm的近红外波段，光谱强度相对较大，在780 nm处出现强度的拐点，强度随波长的增大而减小，特征谱带较多，存在一定数量较为明显的谱峰。进一步对其火焰光谱进行分析得到：燃烧过程中主要的中间产物自由基包括OH，CN，CH，C2，H2O等;火焰光谱中主要的特征谱带包括OH自由基306.4 nm系统谱带和振动转动谱带、CN自由基紫色光区和红色光区谱带、CH自由基431.5 nm谱带、C2自由基Swan和Phillips近红外谱带、H2O分子振动转动谱带等;特征谱带特征波长及时间的分布情况和主要生成机制;在本实验批次0#柴油中存在金属K元素，其特征谱线在761和769 nm处出现明显的谱峰;在431，512，516，547，589，766，769，891和927 nm出现较为明显的特征谱峰，适合作为0#柴油燃烧初期火焰识别的标志。 |
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| 栎黄枯叶蛾幼虫寄主选择机制的光谱学研究 |
| 温冬梅;陆鹏飞;骆有庆*;周金池;高永伟 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:541-544 |
| 栎黄枯叶蛾(Trabala vishnou gigantina Yang)是一种多寄主林业害虫，在我国常造成多种经济作物的减产甚至绝收。为了对栎黄枯叶蛾幼虫的寄主选择机制进行深入了解，该研究在室内条件下，选取刺槐、柠条、旱柳、山杨、山杏和沙棘六种植物，采用双向选择实验方法，研究了栎黄枯叶蛾幼虫对六种植物的取食偏好性。并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)对六种供选植物的化学成分和物理结构进行了光谱学研究。研究结果表明，当寄主沙棘与山杏、山杨、旱柳、柠条、刺槐存在时，幼虫比较倾向于选择沙棘。栎黄枯叶蛾幼虫对六种植物的取食偏好性的顺序依次为：沙棘>山杏>旱柳>山杨>刺槐>柠条。FTIR谱图显示，六种植物在光谱特征吸收峰的位置、数目及形状上基本相似，差异不明显。通过对三个FTIR吸光度比率的分析后发现：植物中的脂类和多糖含量是影响幼虫取食选择的关键因素。通过XRD检测，测得了六种供试植物的结晶度。通过对结晶度变化趋势和幼虫取食偏好性的对比发现：结晶度可能一定程度上影响植物的适口性，进而影响了幼虫对寄主植物的取食偏好。该研究是光谱学分析方法首次应用于昆虫寄主选择机制的研究，将为深入研究昆虫与植物在分子层面上的互相影响开辟蹊径。 |
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| 基于光谱成像技术的宫颈癌TBS与细胞DNA定量分析联合筛查方法研究 |
| 王佳华;吴 正;吴琼水*;曾立波* |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:545-550 |
| 传统的宫颈癌筛查方法主要有TBS分类筛查法和基于细胞DNA的定量分析筛查法，TBS分类筛查法诊断率高但需要经验丰富的医生参与且敏感度低，难以实现宫颈癌早期筛查;基于细胞DNA的定量分析筛查法仅染色细胞核，实现了定量化与自动化分析，敏感度高但特异性差。因此实现宫颈癌TBS与DNA定量分析联合筛查十分必要，但目前TBS与DNA定量分析联合筛查方法均是使用两张不同的细胞涂片分别进行，费时费力费材极为不便，国内外还没有在一张宫颈细胞涂片上联合使用这两种方法的宫颈癌筛查方法。为此提出了一种在一张细胞涂片上同时使用TBS分类法和细胞DNA定量分析法的宫颈癌筛查方法：在同一张细胞涂片上对细胞进行巴氏染色和Feulgen染色，为解决多重染色带来的DNA物质的吸光度干扰问题，建立一套多光谱成像系统，并提出基于线性多元回归的DNA吸光度剥离模型，通过该模型解算出DNA物质的真实吸光度从而实现DNA物质的定量分析;选取接近RGB波长的3个波段细胞图像合成伪彩色图像进行TBS分类筛查。实现了一张细胞涂片上的宫颈癌TBS与DNA定量分析联合筛查，DNA定量分析模型稳定度高、误差小，诊断率高，用于TBS筛查的伪彩色图像颜色明亮、细胞核清晰可见、细胞质边缘明确，该方法在宫颈癌的诊断和筛查中具有很强的实用性。 |
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| 土壤发射率光谱与土壤元素含量的关系研究 |
| 董 雪;;田 静*;张仁华;贺冬仙;陈庆美 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:557-565 |
| 通过对全国十几个地区共26个土壤样品进行元素含量和红外光谱测定，分析了土壤中红外发射率光谱特征，研究了土壤发射率光谱与土壤的硝态氮(NO3-N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、铜(Cu)、铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)等元素以及pH值和有机质(OM)含量的相关性，并利用偏最小二乘回归和多元逐步回归建立了利用发射率光谱估算土壤各种元素含量的回归模型。由此找到了土壤元素含量与土壤发射率相关性最大的特征波段，并遴选出了不同波段哪些土壤元素与发射率的相关性最紧密，为开展土壤发射率的影响因素研究和由土壤中红外光谱预测土壤元素含量奠定了理论基础。研究结果显示：(1)在8～10 μm波段范围内，土壤发射率与土壤元素相关性从高到低依次为Ca，Mg，Mn和Fe ，相关系数最高为0.85，最低为-0.5;另外K，Fe，NO3-N和Zn与发射率的相关性在6～8 μm波段范围内依次减小，相关系数最高为0.75，最低为0.48;而在10～14 μm波段内，Mn和K与发射率有较强的相关性，相关系数约为0.5;(2)土壤发射率与土壤pH值之间大致呈抛物线关系，在土壤的pH值为7时，发射率最高，随着土壤越酸或越碱，发射率逐渐降低;(3)在建立土壤各元素含量的预测模型时发现，偏最小二乘回归估算土壤各元素含量的精度要高于多元逐步回归，尤其是Ca，Cu和Fe这些元素，建模和交叉验证的R2分别能达到0.9、0.8以上;利用观测的土壤发射率光谱根据传感器波谱响应函数模拟得到的MODIS和ASTER传感器红外波段的发射率数据，通过多元逐步回归模型对土壤各元素含量进行估算发现，利用ASTER的热红外波段发射率估算土壤Ca含量时建模和验证的决定系数为0.774和0.892;用MODIS的红外波段发射率估算土壤Ca和Fe含量的建模和验证的决定系数都在0.85以上，估算Mg和K的建模和验证的决定系数都在0.5以上;并且ASTER的第10和11波段和MODIS的第28，29和30波段对土壤各元素有较高的敏感性，更适合用于土壤各元素的估算。 |
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| 考虑含水量变化信息的土壤有机质光谱预测模型 |
| 刘焕军;宁东浩;康 苒;金慧凝;张新乐*;盛 磊 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:566-570 |
| 地物高光谱技术已被用于土壤有机质(SOM)等理化参数速测，但由于含水量、粗糙度等因素的影响，基于遥感影像的SOM空间反演精度较低。为此引入时相信息，将时像信息与光谱信息结合对研究区SOM进行预测，使预测模型精度显著提高。以黑龙江典型黑土区(北安市南部、海伦市中部、绥化市东部、绥棱县西南部、望奎县中部)为例，获取多期MODIS影像，利用MODIS数据高时间分辨率的优势，研究含水量对土壤反射光谱曲线的影响;基于SOM与含水量对反射率的综合作用分析，建立SOM遥感预测模型。结果表明：(1)利用单期影像建立的SOM光谱预测模型，未加入含水量变化对土壤反射光谱曲线的影响信息，基于年积日(DOY)117，119，130，140，143单期影像建立的SOM预测模型，RMSE分别为0.591，0.522，0.545和0.553，R2分别为0.505，0.614，0.562，0.568和0.645，模型精度及稳定性较低;(2)利用年积日119和143多时相影像建立的SOM预测模型，考虑了含水量与SOM的综合作用，RMSE为0.442，R2为0.723，模型精度、稳定性得到显著提高。研究成果对于区域土壤肥力评价、土壤碳库储量估测、精准农业发展有重要意义。 |
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| 不同干扰程度的盐渍土与其光谱反射特征定量分析 |
| 段鹏程;熊黑钢*;李荣荣;张 录 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:571-576 |
| 通过对新疆阜康500水库下游的盐渍化土壤实地定点取样和光谱测量，利用光谱变换、相关分析等方法，定量探讨了不同人为干扰程度的土壤盐分、水分与光谱反射率之间的关系，并建立了土壤反射光谱与盐分含量之间的多元线性回归预测模型。结果表明：(1)人为干扰程度与土壤盐分呈极显著正相关，而与土壤水分呈极显著负相关，相关系数分别为0.961和-0.929。(2)在不同干扰程度与土壤光谱反射率的关系中，重度干扰的土壤反射率比轻度干扰土壤的反射率高10%，比未干扰高17%。这是由于人为干扰破坏了土壤表面的少量植被及生物、物理结皮，土壤表层因缺乏保护，水分会迅速蒸发，并将土壤下部的盐分带到上部，加之降水稀少，盐分在表层聚集。干扰程度越高，结皮破坏越严重，土壤积盐越多，反射率越高。(3)随干扰程度的不断增加，土壤原始光谱反射率与盐分相关系数的两个最大值逐渐向近红外波段偏移(999，876～979，1 182～1 370和1 900 nm)，这预示着，在近红外区土壤光谱反射率对盐分含量更为敏感。(4)利用反射率R、反射率一阶导数R′、反射率R+水分分别建立了不同干扰程度的三类土壤盐分含量预测模型。综合R2和RMSE判断模型精度，在不同干扰程度下，同类型的土壤含盐量预测模型中，干扰程度越小，模型精度越高;而在相同干扰程度下，不同类型的土壤含盐量预测模型中，均以一阶导数R′建立的模型预测效果最优，R2均超过0.983。总体上，模型精度提高了5%～10%，表明原始光谱经过一阶导数变换处理，可以去除部分线性背景值的干扰，提高预测土壤含盐量的精度。 |
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| 3DEEM和PARAFAC的猪场废水DOM组成特征分析 |
| 李 磊;;李忠佩;*;刘 明;;马晓焉;;唐晓雪; |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:577-583 |
| 猪场废水中物质组成与其潜在的环境效应密切相关，研究废水中有机物的组成特征将可为制订科学的资源管理措施提供理论依据。通过采集江西省余江县不同养殖规模(以年出栏量计)的吴杨高(WYG，2 000头)、成林牧业(CL，5 000头)、万谷(WG，20 000头)和正邦(ZB，24 000头)等猪场自然氧化塘内的养殖废水，运用三维荧光(3DEEM)和平行因子分析(PARAFAC)模型研究废水中可溶性有机物(DOM)组成及其荧光特性。结果表明，成林和吴杨高猪场废水中化学需氧量(COD)、全氮(TN)、氨氮(NH+4)以及可溶性有机碳(DOC)浓度均显著高于万谷和正邦猪场。通过3DEEM和PARAFAC建模发现，猪场废水中可溶性有机物(DOM)主要有三个组分，其中包括两个类蛋白质组分(C1，C2)和一个类腐殖质组分(C3)。线性拟合结果表明，C1分别与C2，C3组分荧光强度间呈极显著正相关，表明不同组分间可能具有相同的物质来源或变化趋势。与养分浓度变化趋势一致，成林和吴杨高猪场DOM组分的荧光强度显著高于万谷和正邦。此外，C1和C2组分对猪场废水中DOM总的贡献率依次为成林(89.7%)，吴杨高(87.9%)，万谷(77.5%)和正邦(72.9%)，而C3所占比例分别为成林(10.3%)，吴杨高(12.1%)，万谷(22.5%)和正邦(27.1%)。可见，废水中类蛋白质组分比例明显高于类腐殖质组分。与此同时，荧光指数(FI370)和腐殖化指数(humification index, HIX)的变化趋势，整体表现为正邦和万谷猪场显著高于成林和吴杨高猪场。Pearson相关性分析表明，不同的荧光指数受环境指标的影响存在一定差异，COD与DOC浓度分别与DOM组分荧光强度间呈极显著相关性。综上，不同的规模化猪场废水中养分水平在一定程度上影响着DOM组成和荧光特性的形成。 |
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| 应用遗传算法结合连续投影算法近红外光谱检测土壤有机质研究 |
| 章海亮;;罗 微;刘雪梅;何 勇* |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:584-587 |
| 应用遗传算法结合连续投影算法近红外光谱检测土壤有机质研究。采集浙江省文城地区农田土壤样品近红外光谱数据，土壤样品数为394个。为简化模型，采用遗传算法结合连续投影算法挑选出18个特征波长建模，应用偏最小二乘回归建立有机质预测模型，建模集的决定系数为0.81，均方根预测误差为0.22, 剩余预测偏差为2.31，预测集的决定系数为0.83，均方根预测误差为0.20，剩余预测偏差为2.45。研究发现，遗传算法结合连续投影算法在简化模型同时，模型的预测评价指标同采用全谱波长建模并没有明显降低。因此，遗传算法结合连续投影算法挑选的特征波长可以应用于近红外光谱检测土壤有机质含量。 |
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| 单脉冲和再加热正交双脉冲激光诱导击穿光谱对比研究 |
| 余 洋;赵南京;方 丽;孟德硕;谷艳红;王园园;贾 尧;马明俊;刘建国;刘文清 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:588-593 |
| 为了提高激光诱导击穿光谱技术(LIBS)的检测灵敏度和辐射光谱特性，采用再加热正交双脉冲结构对样品中的4种元素Fe，Pb，Ca和Mg以及含有不同浓度重金属元素Cr的土壤样品进行分析。研究了4条特征谱线FeⅠ：404.581 nm，PbⅠ：405.78 nm，CaⅠ：422.67 nm和MgⅠ：518.361 nm的光谱强度和信背比随两激光脉冲之间时间间隔的变化关系，获得了两激光脉冲之间最佳的时间间隔为1.0 μs。在单脉冲和双脉冲条件下，得到了4条特征谱线FeⅠ：404.581 nm，PbⅠ：405.78 nm，CaⅠ：422.67 nm和MgⅠ：518.361 nm光谱强度的增强倍数分别为2.23，2.31，2.42和2.10;分析了特征谱线FeⅠ：404.581 nm和CaⅠ：422.67 nm谱线强度随时间的演化特性以及4条特征谱线信背比随光谱采集延时的变化关系，双脉冲能有效延长光谱强度的衰减时间以及提高特征谱线的信背比;比较分析了等离子体温度和电子密度随时间的演化特性，在双脉冲条件下，等离子体温度最大升高了730 K，电子密度最大增加了1.8×1016 cm-3。单脉冲和双脉冲条件下获得重金属元素Cr的检测限分别为38和20 μg·g-1，再加热正交双脉冲技术使元素检测限下降近2倍。以上结果表明：再加热正交双脉冲能有效地提升LIBS技术的检测灵敏度和光谱特性，为进一步降低元素的检测限提供了有效的方法。 |
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| 远程激光诱导击穿光谱技术分析岩石元素成分 |
| 章婷婷;舒 嵘;刘鹏希;万 雄* |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:594-598 |
| 远程激光诱导击穿光谱技术是一种利用脉冲激光和聚焦光路对远距离目标烧蚀击穿，获取目标等离子体光谱，定性或定量分析物质元素组成的光谱探测技术。设计并搭建了一套远程激光诱导击穿光谱系统。该系统结合卡式望远镜光学结构，实现探测2～10 m距离的目标、并可自动变焦。基于该系统提出一种远程探测岩石主要元素含量方法。通过对比实验，研究了脉冲能量、采集延时、积分时间、探测点累计探测次数对光谱信号的影响，确定了岩石谱线获得的最佳条件。选择48块岩石标本和6种常见国标岩石样品(页岩、花岗岩、安山岩、玄武岩、片麻岩、伟晶岩)进行LIBS实验。以原子光谱数据库为参考，根据岩石的主要元素提取特征谱线(SiⅠ390.55 nm，AlⅠ394.40 nm，AlⅠ396.15 nm，CaⅡ396.85 nm，FeⅠ404. 60 nm，SiⅠ500.60 nm，MgⅠ518.36 nm，NaⅠ589.59 nm)。利用偏最小二乘算法(PLS)建立岩石成分定量分析模型，将48块岩石标本作为训练集进行求解，并用六种国标岩石对模型进行检测，预测岩石Si和Al元素含量，平均误差分别为9.4%和9.6%。 |
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| 西太平洋海山玄武岩等离子体质谱分析及其地质意义 |
| 吕文超;朱本铎;张伙带;姚会强 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:599-602 |
| 海山玄武岩记录着海山演化以及相关深部过程的重要信息。对西太平洋戈沃罗夫平顶海山、牛郎平顶海山、阿诺德平顶海山、斯科尔尼亚科瓦平顶海山、戈尔金平顶海山、麦克唐奈平顶海山、令仪海山、徐福平顶海山玄武岩进行岩石学和等离子体质谱测试分析，结果表明：研究区玄武岩多呈杏仁状、气孔-杏仁状、块状构造，斑状结构。岩石主要由斑晶、基质组成。斑晶的矿物成份主要为斜长石、橄榄石和单斜辉石。基质的矿物成份主要为斜长石、橄榄石、单斜辉石和玻璃质等。不同海山玄武岩的稀土配分模式以及稀土参数均反映了洋岛玄武岩的典型特征，表明了研究区海山是一组属于多热点成因的典型板内火山型海山，可能受过了多期次的区内断裂岩浆活动的影响。 |
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| 松香中杂质元素的质谱分析 |
| 刘宏伟;谢华林*;聂西度 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:603-606 |
| 建立测定松香中16个杂质元素含量的分析方法。松香经乙醇溶解稀释后直接采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定。高浓度乙醇对等离子体所产生的负载以及有机碳不完全燃烧可能会在采样锥和截取锥孔沉积导致信号逐渐降低，通过优化等离子体的射频功率、载气流量以及样品提升量等仪器的操作条件，增加了等离子体中心通道的温度，提高等离子体的电离效率。采用在等离子体中加入低浓度氧气使有机碳充分燃烧，消除了积碳现象，维持了质谱分析信号的稳定。通过仪器调谐和同位素的选择有效地降低了氧化物和双电荷质谱干扰，避开了大量同量异位素干扰以及多原子离子干扰，利用碰撞/反应池(CRC)技术，分别选用氦碰撞模式和氢反应模式，消除了其余质谱干扰，选择内标元素补偿了样品与标准之间的粘度差异来匹配不同基体。结果表明，该方法的检出限在0.002～0.035 μg·g-1之间，实际样品的加标回收率为94.00%～106.00%，相对标准偏差(RSD)≤3.34%。方法采用乙醇溶解松香后直接测定，无需专用的样品前处理设备，具有操作简单、分析速度快、灵敏准确等优点，为松香中杂质元素的质量评价提供了一种新的分析方法。 |
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| 微颗粒X射线荧光强度MCNPX模拟与WDXRF实验 |
| 刘合凡;葛良全*;周子航;陆成伟;宋丹林;邓 也;黄凤霞;胡 翔;曾国强 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:607-611 |
| 为研究样品微颗粒在X射线荧光(XRF)分析中对测量结果的影响，运用蒙特卡罗模型MCNPX对X射线荧光仪进行建模，研究了样品颗粒粒径对X射线荧光特征峰强度、峰总比和源峰探测效率的影响，并设计波长色散X射线荧光光谱法(WDXRF)分析实验对模拟结果进行了检验。结果表明：对于样品微颗粒X射线荧光强度与粒径尺寸的关系，MCNPX模拟值与理论计算值保持一致;MCNPX模拟结果与WDXRF实验结果存在一定差异，这取决于MCNPX模型对待测样品状态的假设与实际情况存在一定的差异性;运用样品粉碎、研磨至小颗粒并进行压片处理的办法，可使WDXRF实测结果尽可能的减小与MCNPX理论模拟结果的差异性;在待测样品的颗粒粒径达到一定尺寸时，其峰总比、源峰探测效率、特征峰X射线荧光计数均趋于稳定值;颗粒粒径在某一特定尺寸范围之内，颗粒度效应的影响不容忽视;除此之外，颗粒度效应的影响基本可以忽略。论文充分考虑了待测样品颗粒粒径对XRF分析结果的影响，为减小因颗粒度效应引起分析结果的不确定性提供了一种可行的研究思路，该方法也可为X射线分析的生产实践提供一定的技术参考。 |
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| 785 nm便携式光栅外腔可调谐半导体激光器的研制和输出特性 |
| 王 霏;吕雪芹*;丁 鼎;蔡丽娥 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:612-617 |
| 针对移频激发拉曼光谱测试系统的小型化需求，在Littrow结构中，采用商用的785 nm大功率激光二极管作为增益器件，构建了一款便携式光栅外腔可调谐半导体激光器。该激光器通过采用一种新型的波长调谐方法，即以改变半导体增益器件相对于准直透镜的水平位置来实现波长的连续调谐，实现了尺寸为140 mm×65 mm×50 mm的小型化结构设计。相比于传统的旋转衍射光栅改变光线在光栅上的入射角来实现波长调谐的方式，该方法有效地缩减了增益器件的平移距离，从而有利于便携式外腔激光器波长的快速宽带调谐。实验结果表明，该激光器具有较宽的波长调谐范围，在340~900 mA注入电流下均可实现10 nm以上的波长调谐，尤其在900 mA大注入电流下，其波长调谐覆盖779.40~791.07 nm，调谐范围可达11.67 nm，且激射线宽小于0.2 nm，单波长输出功率最高可达280 mW，放大的自发辐射抑制比大于25 dB，呈现出较优异的输出性能，满足移频激发拉曼光谱检测系统对光源的基本要求。此外，该激光器可采用一微型压电陶瓷驱动器来实现波长的电动调谐，实验获得了1.35 nm的波长调谐范围，证实了所制785 nm便携式光栅外腔可调谐半导体激光器适合作为便携式移频激发拉曼光谱检测系统的光源用于减除原始拉曼光谱中的荧光背景。 |
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| 基于太赫兹光谱技术与CS-SVM的转基因产品鉴别 |
| 陈 涛;李 智;胡放荣;殷贤华;许川佩* |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:618-623 |
| 提出了一种基于太赫兹(THz)光谱技术以及布谷鸟搜索(CS)算法优化支持向量机(SVM)的有效的转基因产品鉴别方法(CS-SVM)。实验采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)系统测量了三种转基因大豆种子及其亲本样品在0.2~1.2 THz波段的THz光谱，并采用SVM方法对转基因和非转基因大豆种子进行了分类鉴别研究，其中SVM的两个重要参数(惩罚因子和核参数)采用CS算法进行优化。实验结果表明，应用THz光谱技术结合CS-SVM方法为转基因和非转基因生物的检测和识别提供了一种快速、无损和可靠的分析方法。 |
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| 氧化锌量子点浅施主能级增强绿色光致发光光谱的实验证明 |
| 周晓云;;耶红刚*;黄 鳌;卢志鹏 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:624-628 |
| 利用溶胶-凝胶法制备了粒径在5 nm左右的氧化锌量子点，通过测量氧化锌量子点光致发光光谱、吸收光谱以及荧光寿命得到氧化锌量子点绿光光谱可分为两种且对应不同发光机理。较高能量的绿光光谱是电子由导带底跃迁至氧空穴辐射产生的，而较低能量的则归因于电子由浅施主能级跃迁到氧空位，这种浅施主能级能够增强绿光发射且激发光能量稍小于带隙时绿光光谱相对强度达到最大。其次，实验得到氧化锌量子点的蓝光光谱是由于激发电子从锌间隙能级跃迁至价带产生。该研究提出并分析了氧化锌量子点绿光光谱的两种发光机制，可为其在光学方面的应用提供参考。 |
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| 氮掺入对N型纳米硅薄膜微观结构及光电特性影响 |
| 马登浩;张维佳*;罗瑞盈;刘承月;蒋昭毅;马晓波;范志强 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:629-635 |
| 采用等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)通过改变NH3流量制备出不同含氮量N型富硅氮化硅硅薄膜。利用Raman散射、红外吸收、紫外-可见光分光光度计及暗态I-V测量等技术分析了氮掺入对薄膜微观结构以及光电特性的影响。结果显示，随着NH3的增加，薄膜由微晶硅向纳米硅结构转变，薄膜中晶粒尺寸减少，晶化度降低，微观结构有序性降低，所对应薄膜光学带隙增大，而带尾分布变窄。同时，红外吸收谱分析表明，Si—N键合密度增加，P掺杂受阻。暗态I-V测量显示，薄膜电导率随着NH3掺入整体较微晶硅降低，但随NH3增加，电导率受到迁移率和载流子浓度等特征共同作用先降低后变大，揭示了影响薄膜电导率的机制存在一定的竞争，然而过高的非晶网络结构将增大载流子的复合导致薄膜电导率显著降低。 |
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| 新型高分子蓝色荧光材料的制备及性能 |
| 廖立敏;邓 兵;雷光东* |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:636-640 |
| 以吡唑啉为发光功能基团，设计并合成了4种新的聚酰胺类高分子化合物，采用核磁共振氢谱(H 1NMR)和凝胶色谱(GPC)对其结构进行了确证。进而测定了高分子化合物的液体及固体荧光激发、发射光谱，高分子J1，J2和J3具有良好的液体及固体荧光发光能力。所制备的高分子材料具有良好的成膜能力、成本低廉、热稳定性好，有望在电致发光器件中广泛应用。 |
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| 光谱法研究葫芦[6]脲与土霉素的分子识别作用 |
| 严 昆;王 萍;刘 云*;董元华 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:641-645 |
| 采用荧光光谱和紫外光谱研究葫芦[6]脲(CB[6])与土霉素(OTC)的分子识别作用。实验结果表明，随着主体分子的加入，OTC荧光强度和紫外吸收强度均增强，说明主客体之间发生了相互作用;进一步通过荧光光谱、紫外光谱和直线拟合法(Benesi-Hildebrand)确定了CB[6]与OTC形成1∶1型的包结物;在酸性环境下CB[6]与OTC能形成1∶1型的稳定的包结物，在碱性环境下不能形成稳定的包结物;同时计算了主客体在298，308和328 K下包结的平衡常数Ks和CB[6]与OTC的分子识别过程的熵变、焓变和吉布斯自由能变。不同温度下的吉布斯自由能变ΔG均小于0，而熵变和焓变为正值，其包结过程是疏水作用力驱动且自发的吸热的过程。 |
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| 微波消解ICP-MS测定铝塑包装材料中的Pb，Cr，Cd和As含量 |
| 弥海鹏;朱宏明;李根容;于 翔;马兵兵;周西林;王亚森;苏中华;邓 雄 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:646-650 |
| 通过微波消解法对铝塑包装材料的前处理方法进行了深入的研究，考虑了5种不同的消解试剂组合以及不同的浓度配比关系对铝塑包装材料消解效果的影响，并对消解现象产生的可能性原因进行了简单的分析，结果发现硫酸-硝酸试剂组合消解效果最佳，正交试验结果表明试剂组合的最佳配比为1∶7。随后采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定了铝塑包装材料中的Pb，Cr，Cd和As，各元素仪器检出限依次为0.215，0.067，0.006和0.020 ng·mL-1，线性相关系数在0.999 5以上;2#试样进行加标回收试验，回收率在83.8%~111.6%之间，相对标准偏差(RSD)在0.5%～7.4%之间;5种试样两次独立平行测定结果均比较接近，t检验法(取置信水平α=0.05)结果表明两次测定结果均无显著性差异。综上表明该方法线性关系好，检出限低，回收率高，精密度好，可准确测定铝塑包装材料及类似材料中的Pb，Cr，Cd，As含量。 |
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| 提高基于机器视觉的心率测量精度的方法 |
| 朱险峰;焦 彬;赵 静;李 刚;林 凌;* |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:651-658 |
| 基于摄像头(可见光)的心率测量方法，能够以非接触的方式检测受试者心率，无论在临床应用还是在家庭健康监护中都有着极大的应用前景。但是，CMOS摄像头的行扫描方式采集图像以及计算机系统的图像采集时钟抖动都会影响此类心率测量的精度，从而引入相位误差和系统随机误差。本文针对这两大主要误差进行研究分析，提出了消除相位误差的基于傅里叶变换的幅频叠加算法、消除图像采集系统时钟抖动误差的基于时间标定的三次样条插值重构方法。幅频叠加算法只在幅频域对信号进行处理，能够忽略信号的相位影响，从而消除相位误差。时间标定的三次样条重构算法能够重构图像的均匀采集，从而消除系统时钟抖动引起的随机误差。同时，通过理论推导论证了两种算法的可行性，进而利用LED模拟实验和实际心率测量实验验证该算法在提高信号检测精密度中的特性。在模拟实验中，对每帧图像的200行作幅频叠加运算，能够使信号幅值相对提升4.58%;基于时间标定的三次样条重构算法能使检测的信号频率的均方根误差缩小30%以上;在实际心率检测中，幅频叠加算法可使心率幅值相对提升达33.5%，基于时间标定的三次样条重构算法可使心率准确度提升40%左右。因此，模拟实验和实际心率测量实验均验证了提出的算法在提高系统检测精度上的有效性，提高了基于机器视觉心率测量的抗干扰能力。这两种算法不仅能够提高基于机器视觉的心率检测精度，而且能够适用于基于机器视觉对一定频率信号的检测，在机器视觉检测中具有广泛的意义。 |
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| 基于正交调制的激光测距系统和解模糊方法 |
| 赵文成;许贤泽*;刘盼盼;程文强;徐逢秋 |
| 光谱学与光谱分析, 2017;37:659-664 |
| 提出一种基于正交调制的激光测距系统，该方案与传统的二次混频方法相比，提高了相位测量精度并简化了系统的硬件设计，针对距离测量过程中的距离模糊问题，提出了一种基于超定方程组的距离解模糊算法，避免了对最优解的搜索，最后使用2台K60激光测距仪和3台基于本方案的测距仪在精度为0.18 mm的国家标准基线上进行对比试验，结果显示，测距时间少于1.8 s，平均测量误差在2 mm以内，在60 m的量程内测距标准差在1 mm以内，验证了该方案相比较传统的方法具有更高的测量精度和速度。 |
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