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《光谱学与光谱分析》2017年, 第37卷, 第07期
发布时间:2017-07-02]
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| (1993-1996) | 电致发光衰减测量系统的搭建及应用 [ PDF (1865 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-1993-04 | | | 引用: 陈毅翔，赵谡玲，徐 征，张成文，徐叙瑢. 电致发光衰减测量系统的搭建及应用. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：1993-1996. | | Cite: CHEN Yi-xiang, ZHAO Su-ling, XU Zheng, ZHANG Cheng-wen, XU Xu-rong. The Establishment and the Application of the Electroluminescence Decay Measurement System. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：1993-1996. | | 摘要: 发光衰减是发光的重要过程，测量发光寿命对研究发光机理十分重要，但传统研究在概念和方法上存在两个差错：(1)概念上认为衰减等同于激发态数目的减少，而忽视了衰减是发光强度的下降，两者是不同的概念；(2)方法上基于激发态规律推导，假设的边界条件不符合实际，没有实验的支持。同时，传统方法对设备的要求很高，且只限于光致发光。为了纠正差错，降低成本，搭建了一套全新的电致发光衰减测量系统，可用于所有可以周期激发的发光类型。从能量转换原理出发，采用周期激发，用脉冲间隔时间作为时间尺度来度量发光衰减持续的时间，通过脉冲间隔时间与发光寿命的对比，相应地发光强度有不同的变化，根据该现象简便地测量出发光寿命。基于该原理搭建的发光衰减测量系统，实验结果表明了发光强度随着激发频率，先保持不变然后逐渐下降，通过测量下折点即能够推算出发光衰减寿命，而且还发现发光衰减寿命与初始发光强度呈正相关的关系。认为发光寿命是发光强度的变化，是区别于传统研究以激发态数目为研究对象的一大创新，同时通过实验证明了发光寿命与初始亮度相关，也拓展了对发光寿命的新认识。 | |
| (1997-2003) | 高分辨率太阳吸收光谱二氧化碳反演中参数的敏感性分析 [ PDF (4366 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-1997-07 | | | 引用: 单昌功，刘 诚，王 薇，孙友文，刘文清，田 园，杨 维. 高分辨率太阳吸收光谱二氧化碳反演中参数的敏感性分析. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：1997-2003. | | Cite: SHAN Chang-gong, LIU Cheng, WANG Wei, SUN You-wen, LIU Wen-qing, TIAN Yuan, YANG Wei. Analysis of Sensitivity of the Parameters on Carbon Dioxide Retrieval Using High-Resolution Solar Absorption Spectra. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：1997-2003. | | 摘要: 基于高分辨率傅里叶变换红外太阳吸收光谱可以准确测量大气中二氧化碳的柱总量。基于光谱反演算法中的前向模型，分析了改变前向模型中不同参数和不同天顶角情况下对反演结果的影响及其原因。选取具有代表性的两天的测量光谱，改变前向模型中连续体倾斜量值、内部视场角、零偏置和多普勒效应四个模型参数，观察不同先验模型参数的扰动对二氧化碳测量结果的影响。结果表明，不同模型参数的扰动引起反演的二氧化碳柱平均干空气混合比(XCO2)相对偏差并不一样；不同的测量时间，相同参数扰动引起的二氧化碳含量相对偏差也不同。其中连续体倾斜量值的变化对反演结果的影响最大，其变化引起的相对偏差波动范围在0.1%～0.2%之间；内部视场角、零偏置和多普勒效应的变化对反演结果影响较小，引起的二氧化碳的相对偏差分别在-0.045%～0.02%，-0.045%～0.015%和-0.03%～0.04%之间。最后用二氧化碳反演平均核解释了反演误差来源。研究结果对光谱反演算法中模型参数的设定和提高测量的准确度提供了理论依据。 | |
| (2004-2009) | 基于激光吸收光谱技术的非均匀流场气体参数测量研究 [ PDF (3745 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2004-06 | | | 引用: 屈东胜，洪延姬，王广宇，王明东，潘 虎. 基于激光吸收光谱技术的非均匀流场气体参数测量研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2004-2009. | | Cite: QU Dong-sheng, HONG Yan-ji, WANG Guang-yu, WANG Ming-dong, PAN Hu. Measurements of Gas Parameters Based on the Laser Absorption Spectroscopy in Non-Uniform Flow. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2004-2009. | | 摘要: 为了探索激光吸收光谱技术在非均匀流场中的应用，提出了一种新的实现非均匀流场中气体参数定量测量的方法。预知被测流场中的温度变化范围后，选择在该温度范围内具有近似线性变化特性的谱线，线性拟合该温度范围内的谱线强度，结合实验测量的吸收光谱便可以实现非均匀流场中H2O组分权重的温度积分平均值和H2O组分积分平均值的定量测量。两温度分布和高斯温度分布模型的仿真研究证明了该方法的有效性和可靠性。两温度分布模型中的测量结果与理论值的偏差分别小于0.82%和1.10%，而高斯温度分布模型中不同光线中的测量值与理论值的最大偏差分别小于0.9%和3.6%。 | |
| (2010-2013) | 烷烃混合气体的太赫兹光谱分析 [ PDF (3105 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2010-04 | | | 引用: 冷文秀，詹洪磊，戈立娜. 烷烃混合气体的太赫兹光谱分析. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2010-2013. | | Cite: LENG Wen-xiu, ZHAN Hong-lei, GE Li-na. Optical Analysis of Two-Component Alkane Mixtures Based on Terahertz Spectrum. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2010-2013. | | 摘要: 太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)是近十多年发展起来的一种新的远红外光谱技术，在气体研究方面有了一定进展，尤其是对极性气体，而对非极性气体研究较少。本文以干馏气、天然气以及各种沼气的主要成分CH4, C2H6和C3H8气体(非极性气体)为研究对象，首先对CH4，C2H6和C3H8三种纯气进行测量，利用THz-TDS技术得到其太赫兹频域谱和相位谱，然后将其以不同比例、不同种类混合成二元气体，进一步研究混合气体的频域谱和相位谱。实验结果表明CH4，C2H6对太赫兹波的吸收很小而C3H8对太赫兹波有一定的吸收，这与C3H8极性增强的物理特性相符合。为了实现对烷烃混合气体的压强和各成分浓度的定量分析，本文利用BP人工神经网络法对上述二元混合体系的太赫兹频域谱进行分析，对训练集和预测集分别计算了混合气体的压强和各成分浓度的预测值与实际值的相关系数，训练集和预测集的相关系数取值分别为0.994～0.999和0.981～0.993。研究表明，利用太赫兹时域光谱技术结合BP人工神经网络数学方法可以实现对烷烃混合气体的压强和各成分浓度的定量分析，使THz-TDS技术在气体领域研究范围更加广阔。 | |
| (2014-2018) | 载铅(Ⅱ)高硅质大气矿物细颗粒对大肠杆菌的毒性作用研究 [ PDF (2449 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2014-05 | | | 引用: 董发勤，秦永莲，代群威，赵玉连，刘明学，侯丽华，郭玉婷，许凤琴，罗昭培. 载铅(Ⅱ)高硅质大气矿物细颗粒对大肠杆菌的毒性作用研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2014-2018. | | Cite: DONG Fa-qin, QIN Yong-lian, DAI Qun-wei, ZHAO Yu-lian, LIU Ming-xue, HOU Li-hua, GUO Yu-ting, XU Feng-qin, LUO Zhao-pei. Toxic Effect of Pb Coated on High Siliceous Mineral Fine Particles Towards Escherichia Coli. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2014-2018. | | 摘要: 以大气颗粒物中的高硅质矿物细颗粒——石英粉尘和重金属离子附载污染物Pb(Ⅱ)为实验材料，人工制备载铅石英粉尘。以1.6 g·L-1的载铅(Ⅱ)石英粉尘及不同浓度的PbCl2染毒大肠杆菌细胞，观察染毒2 h后对机体的联合氧化损伤效应，并探讨其对大肠杆菌表面基团及蛋白酰胺I带二级结构的影响。结果表明，与Pb(Ⅱ)、载铅石英粉尘作用后，大肠杆菌细胞活力降低，胞内活性氧(ROS)及丙二醛(MDA)产生增多、谷胱甘肽(GSH)含量下降，引起细菌氧化应激水平的提高；皮尔逊(Pearson)相关性分析显示载铅石英粉尘的细菌毒性与粉尘中Pb(Ⅱ)可交换态含量成正相关，载带高浓度Pb(Ⅱ)的石英粉尘组胞内ROS/MDA水平与其单纯石英粉尘组和Pb(Ⅱ)组比较显著增加(p<0.05)；重金属Pb(Ⅱ)、载铅石英粉尘对大肠杆菌菌体表面基团的影响主要集中于磷酸二酯基团和表面多糖分子，采用二阶导、去卷积和谱线拟合技术对酰胺Ⅰ带特征峰(1 600～1 700 cm-1)进行分峰拟合后发现，与Pb(Ⅱ)、载铅石英粉尘(Q-Pb-0，Q-Pb-3)作用后，β-sheets/α-helices的比值由对照组的1.41分别降低到1.33，1.27和1.22，表明细菌表面蛋白质结构发生了变化，从而可能影响了细菌的生理活动。研究表明自由基所产生的氧化损伤可能是载Pb(Ⅱ)石英粉尘的一种重要毒性作用机制，载带Pb(Ⅱ)的复合石英粉尘在致大肠杆菌机体氧化损伤效应方面二者存在一定的协同作用。 | |
| (2019-2023) | 浸渍过程对纳米纤维素/二氧化硅复合气凝胶结构与性能研究 [ PDF (1856 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2019-05 | | | 引用: 付菁菁，何春霞，王思群. 浸渍过程对纳米纤维素/二氧化硅复合气凝胶结构与性能研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2019-2023. | | Cite: FU Jing-jing, HE Chun-xia, WANG Si-qun. Effect of Immersion Process on the Properties and Structure of Cellulose Nanofibril/Silica Composite Aerogels. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2019-2023. | | 摘要: 纳米纤维素(CNF)气凝胶兼具传统气凝胶的优异特性和自身优良的生物相容性和可降解性，在很多领域应用前景广阔。然而纤维素自身的超亲水性严重限制了其更广泛的应用，为改善纤维素气凝胶的亲水性能，提高其综合应用性能，采用简单浸渍法在纤维素气凝胶基体中引入二氧化硅(SiO2)颗粒制备纳米纤维素/二氧化硅复合气凝胶，利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)分析纤维素气凝胶和复合气凝胶的化学结构；用扫描电镜(SEM)观察气凝胶的微观结构；测定气凝胶的物理、力学性能和接触角。结果表明，复合气凝胶在3 340 cm-1处—OH吸收峰较纤维素气凝胶均有所减弱，表明SiO2的引入促使Si—OH形成，也降低了气凝胶的亲水性，同时有Si—CH3和Si—O—Si吸收振动峰出现，表明三甲基氯硅烷(TMCS)的改性作用以及纤维素与SiO2颗粒之间形成稳定化学键连接。浸渍时间影响硅含量，进而影响气凝胶的密度、比表面积和孔隙率。当浸渍时间为10 min时制备的复合气凝胶性能较好，其微观结构分布均匀，具有疏水性能，接触角可达152°，同时气凝胶仍具有较好的力学性能和较低密度，其压缩模量和压缩性能分别为5.91和1.38 MPa，密度为0.1 g·cm-3。 | |
| (2024-2027) | 基于KPCA和近红外光谱的鉴别玉米单倍体方法研究 [ PDF (915 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2024-04 | | | 引用: 刘文杰，李卫军，李浩光，覃 鸿，宁 欣. 基于KPCA和近红外光谱的鉴别玉米单倍体方法研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2024-2027. | | Cite: LIU Wen-jie, LI Wei-jun, LI Hao-guang, QIN Hong, NING Xin. Research on the Method of Identifying Maize Haploid Based on KPCA and Near Infrared Spectrum. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2024-2027. | | 摘要: 玉米的单倍体鉴别技术对玉米单倍体育种技术非常重要。近红外光谱分析技术以其操作简便，可在线分析监测，速度快，无损，测试成本低等特点在农业领域备受关注，应用广泛。实验首先通过美国JDSU公司的近红外光谱仪采集由国家玉米改良中心提供的玉米种子单倍体、多倍体的近红外光谱数据，然后对获得的原始数据做平滑(smoothing)、一阶导(first derivative，FD)和矢量归一化(vector normalization，VN)预处理以消除其噪声影响，再采用核函数为高斯核函数(Gaussian kernel function)的核主成分分析(kernel principal components analysis, KPCA)的方法将玉米种子的近红外光谱数据映射到高维空间中，并对映射后的数据做非线性特征提取，然后应用支持向量机(support vector machines, SVM)对提取的玉米种子单倍体、多倍体光谱数据的非线性特征建立分类模型，最后输入测试数据进行玉米单倍体、多倍体的分类鉴别测试，预测玉米种子是否是单倍体。设计了两组对比试验，其正确识别率的平均值分别达到95%和93.57%。在该实验中, 基于KPCA的玉米单倍体识别算法的性能表现较好、识别率较高。通过两组对比实验，证明了玉米种子的近红外光谱数据更适于先将其映射于高维空间中进行特征提取，再对提取的特征进行建模、分类分析。该实验为玉米单倍体识别技术提供了新的思路和方法。 | |
| (2028-2031) | FTIR结合主成分分析法对直肠癌转移淋巴结的研究 [ PDF (2272 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2028-04 | | | 引用: 刘 栋，宋 斌，孙学军，徐怡庄，龙延滨，杜俊凯，郑见宝，刘 斌，段降龙，王建华，刘思达，毛智军，张元福，吴谨光. FTIR结合主成分分析法对直肠癌转移淋巴结的研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2028-2031. | | Cite: LIU Dong，SONG Bin, SUN Xue-jun, XU Yi-zhuang, LONG Yan-bin, DU Jun-kai, ZHENG Jian-bao, LIU Bin, DUAN Xiang-long, WANG Jian-hua, LIU Si-da, MAO Zhi-jun, ZHANG Yuan-fu, WU Jin-guang. Research of Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy with Multivariate Analysis as Novel Diagnostic Tool for Metastatic Rectal Cancer Lymph Nodes. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2028-2031. | | 摘要: 应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)联合主成分分析法(PCA)，分析直肠癌转移淋巴结的谱学特征，并对直肠癌转移淋巴结和非转移淋巴结进行线性判别分析。80例直肠癌转移淋巴结和80例未转移淋巴结进行FTIR光谱分析，计算峰强并进行主成分分析，得出在波数4 000～1 700 cm-1范围主成分1(Principal components 1，PC1)是3 260 cm-1，PC2为1 740 cm-1。波数1 700～1 000 cm-1范围，PC1为1 640 cm-1，PC2为1 080 cm-1，将良、恶性淋巴结光谱3 260，1 740，1 640，1 080 cm-1相对峰强比(I/I1 460)和波数1 080和1 300 cm-1进行t检验，良、恶性结果差异有统计学意义(p<0.05)，表明癌转移淋巴结中蛋白含量、蛋白的形成、氨基酸增多；脂肪含量明显减少与癌组织中无氧酵解脂肪含量减少有关。将相对峰强比(I1 080/I1 460, I1 640/I1 460, I3 260/I1 460, I1 740/I1 460, n=160)进行PCA聚类分析，结果显示可以将良恶性淋巴结鉴别，良性淋巴结聚类在第一和四象限，恶性淋巴结聚类在二和三象限。将相对峰强比、1 080和1 300 cm-1进行线性判别分析(LDA)，将25例淋巴结作为验证集进行分析，得出PCA/LDA模型的敏感度是87.5%，特异度是88.5%。结果表明傅里叶变换红外光谱分析技术可成为术中原位、在体和快速诊断直肠癌淋巴结转移的一种简便方法。 | |
| (2032-2035) | 基于邻近集计算的光谱相似性测度方法研究 [ PDF (1387 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2032-04 | | | 引用: 宋春静，丁香乾，徐鹏民，吕光杰. 基于邻近集计算的光谱相似性测度方法研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2032-2035. | | Cite: SONG Chun-jing, DING Xiang-qian, XU Peng-min, LÜ Guang-jie. Spectral Similarity Measure Method Based on Neighborhood Counting. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2032-2035. | | 摘要: 在近红外光谱数据相似性测度时，由于光谱数据高维、非线性、重叠等特点，会出现测度距离失效、数据信息处理困难等难题。针对传统相似性测度方法在高维空间出现的不适应性，提出了基于邻近集计算的光谱相似性测度方法。首先，采用邻域保持投影neighborhood preserving projections(NPP)算法对原始光谱数据进行降维处理，该降维方法可以很好的保留原始光谱数据非线性结构信息和数据点的邻域信息。然后，在光谱数据降维后的低维空间中，采用改进的邻近集计算方法，实现对近红外光谱数据的相似性测度。实验结果表明，基于邻近集计算的光谱相似性测度方法，有效的实现了光谱数据的相似性测度，在烟叶风格判定和品质分析方面有较好的应用前景，同时也为高维光谱数据相似性测度提供了一个良好的解决方法。 | |
| (2036-2040) | PLGA/G5-T纳米纤维对重金属离子Hg2+的吸附研究 [ PDF (2114 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2036-05 | | | 引用: 黄永兰，姜献东，沈仁杰，李武松，康爱红. PLGA/G5-T纳米纤维对重金属离子Hg2+的吸附研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2036-2040. | | Cite: HUANG Yong-lan, JIANG Xian-dong, SHEN Ren-jie, LI Wu-song, KANG Ai-hong. Study of the Adsorption of Hg2+ with Modified PLGA/G5-T Nanofibers. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2036-2040. | | 摘要: 在制革、冶金、电镀、采矿等行业发展过程中，含有重金属离子的废水进入河道和农田，重金属污染越来越受到人们的重视，治理和回收重金属也成为一个亟待解决的难题。其中重金属离子Hg2+被认为是最毒的重金属。为了有效处理含重金属离子Hg2+的废水，将胸腺嘧啶(Thymine)修饰到第五代聚酰胺-胺树状大分子(G5.NH2)表面，得到G5-T，之后将G5-T与聚乳酸羟基乙酸(PLGA)混合并用静电纺丝方法得到PLGA/G5-T混纺纤维，并用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)等手段对PLGA/G5-T混纺纤维进行了表征，并以电感耦合等离子体发射光谱仪ICP-OES为检测手段，研究PLGA/G5-T对Hg2+的吸附效果。FTIR结果表明，PLGA/G5-T纤维中3 320 cm-1处的氨基吸收峰比PLGA/G5上的弱，在1 660 cm-1处的酰胺基吸收峰比PLGA/G5强，说明G5.NH2与胸腺嘧啶-1-乙酸成功反应。SEM结果表明，添加了G5-T混纺而得的PLGA/G5-T平均直径为(751±72) nm，纤维形貌均一，表面光滑无粘连，说明G5-T的加入没有破坏纤维的完整性。ICP-OES研究发现，PLGA/G5-T纤维膜对Hg2+的脱除效率明显高于PLGA/G5纤维膜，胸腺嘧啶显著增强了PLGA/G5-T纤维膜对Hg2+的脱除效率；对多种金属离子的吸附实验结果显示，PLGA/G5-T纤维膜对Cu2+，Cd2+和Co2+有微弱的吸附效果，但其对Hg2+吸附效果显著，PLGA/G5-T纤维膜对水溶液中的Hg2+有选择性吸收功能。研究为开发新型Hg2+吸附剂提供了一种新方法。 | |
| (2041-2045) | 基于贝叶斯神经网络的近红外光谱实木地板表面缺陷检测 [ PDF (2877 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2041-05 | | | 引用: 梁 浩，曹 军，林 雪，张怡卓. 基于贝叶斯神经网络的近红外光谱实木地板表面缺陷检测. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2041-2045. | | Cite: LIANG Hao, CAO Jun, LIN Xue, ZHANG Yi-zhuo. Surface Defects Detection of Solid Wood Board Using Near-Infrared Spectroscopy Based on Bayesian Neural Network. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2041-2045. | | 摘要: 实木地板的表面缺陷直接影响其力学性能和产品等级，表面缺陷的快速检测对实木地板的在线分选具有重要的现实意义。针对视觉方法检测实木地板表面缺陷识别率低的问题，提出了一种基于近红外光谱分析技术的检测方法。首先，分别采集规格为200 mm×100 mm×20 mm的表面带有活节、死节以及无缺陷的实木地板的光谱数据各60份，其中30份作为训练样本，30份作为测试样本；其次，使用高斯滤波(GSF)、分段多元散射校正(PMSC)和去趋势法(DT)等方法对采集到的光谱数据进行预处理，降低光谱噪声、消除光谱的散射影响；然后，利用改进遗传算法从处理后的光谱中提取特征波长用于构建缺陷识别与分类模型；最后，使用基于贝叶斯理论改进的神经网络构建实木地板缺陷识别和分类模型。实验使用含有活节、死节以及无缺陷的实木地板样本对模型进行训练和测试，结果表明：通过贝叶斯神经网络构建的缺陷识别与分类模型能够准确识别活节、死节和无缺陷三类实木地板，识别率分别为92.20%, 94.47%和95.57%。证明了实木地板表面缺陷类型与其近红外吸收光谱密切相关，并为下一步实现实木地板表面缺陷的准确定位提供快速检测方法。 | |
| (2046-2049) | 应用近红外光谱和多算法融合方法分析烤烟的香型风格特征 [ PDF (948 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2046-04 | | | 引用: 栾丽丽，王宇恒，胡文雁，杨 凯，束茹欣，李军会，赵龙莲，张晔晖. 应用近红外光谱和多算法融合方法分析烤烟的香型风格特征. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2046-2049. | | Cite: LUAN Li-li, WANG Yu-heng, HU Wen-yan, YANG Kai, SHU Ru-xin, LI Jun-hui, ZHAO Long-lian, ZHANG Ye-hui. Analysis of Flue-Cured Tobacco Flavor Style Features Using Near-Infrared Spectroscopy and Multiple Algorithms Fusion. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2046-2049. | | 摘要: 以全国17个主要烤烟产地省份中收集的3 914个烟叶样品的近红外光谱为实验对象，其中浓香型、中间香型、清香型烟叶光谱分别865条、1 403条、1 646条，应用近红外光谱和多算法融合方法分析其香型风格特征。在以产地进行初步划分烟叶香型以及认可过渡型和非典型香型类型的基础上，选取基于主成分及Fisher准则的投影法(PPF)、偏最小二乘判别(DPLS)、支持向量机(SVM)作为单分类器，得到各个算法第1和2判别分析结果；应用PPF-DPLS-SVM融合和各算法第1和2判别分析结果，将预测验证样品的分析结果详细划分为典型、过渡型、非典型香型样品(分别为493，392，115个)；其中典型香型烟叶样品的判别准确率达到92.7%，较未进行典型样品划分时PPF，DPLS，SVM单算法的识别准确率分别提高了30.2%，15.4%，16.6%。样品数据来源于全国主要烤烟产地，数据量大，代表性较好，分析结果具有一定普遍性；提出的多算法融合分析方法大幅度提高了通过客观数据判别烤烟香型的准确率；同时，将烤烟香型细划分为典型、过渡型和非典型香型的方式，对烤烟烟叶原料的科学合理利用以及烟叶原料的模块化工业加工等有指导作用。 | |
| (2050-2056) | 拉曼光谱中荧光抑制技术的研究新进展综述 [ PDF (1185 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2050-07 | | | 引用: 王 欢，王永志，赵 瑜，朱 俐，尹利辉. 拉曼光谱中荧光抑制技术的研究新进展综述. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2050-2056. | | Cite: WANG Huan, WANG Yong-zhi, ZHAO Yu, ZHU Li, YIN Li-hui. Latest Methods of Fluorescence Suppression in Raman Spectroscopy. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2050-2056. | | 摘要: 拉曼光谱技术反映了物质的结构特征，可用于分析有机或者无机样品的化学组分。但由于某些被测物的荧光背景远远强于拉曼信号，这些物质的拉曼光谱测量有时十分困难，这限制了拉曼光谱的广泛应用。因此有必要在拉曼检测中对荧光采取抑制措施以准确获取高信噪比的拉曼光谱指纹信息。近些年来，很多的相关研究探讨及发展了多种荧光抑制的新方法。在目前的科研活动中，常用的技术有表面增强拉曼光谱技术、傅里叶变换拉曼光谱技术、共焦显微拉曼光谱技术和高温拉曼光谱技术等。这些技术解决了拉曼光谱早期存在的一些问题，如荧光干扰、灵敏度低等，极大地扩展了拉曼光谱技术在各个领域的应用。而这些新方法可大致归类为物理/化学方法，基于光学性质不同衍生的方法，计算处理方法和其他方法。文章概括性的介绍了上述方法的理论、实现方式，并分析比较了各自的特点。 | |
| (2057-2060) | 2-巯基苯并咪唑的表面增强拉曼光谱检测方法研究 [ PDF (2141 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2057-04 | | | 引用: 陈玉锋，杨 津，庄志萍，阮伟东，赵 冰. 2-巯基苯并咪唑的表面增强拉曼光谱检测方法研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2057-2060. | | Cite: CHEN Yu-feng, YANG Jin, ZHUANG Zhi-ping, RUAN Wei-dong, ZHAO Bing. Study of Detection of 2-Mercaptobenzimidazole Based on Surface Enhanced Raman Spectroscopy. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2057-2060. | | 摘要: 以表面增强拉曼光谱(SERS)方法对2-巯基苯并咪唑(2-MBI)进行了研究，以自组装在玻璃基片上的银纳米膜作为SERS增强基底，采集了2-MBI的SERS光谱图，并对其拉曼特征峰进行了指认。研究了吸附时间和分子浓度对拉曼光谱的影响，以411 cm-1拉曼谱峰为定性和定量分析的特征峰。在10-6～10-3 mol·L-1浓度范围内拉曼光谱强度与2-MBI浓度的负对数呈现较好的线性关系，线性方程为I=1 237.8logc+8 326.3，线性相关系数为0.999 8，相对标准偏差在0.025～0.084之间，此方法检测2-MBI的检测限为10-7 mol·L-1。这些研究为发展新的针对2-MBI的检测方法奠定了基础。 | |
| (2061-2066) | 杀线威在Fe3O4/Ag纳米磁粒上的吸附及表面增强拉曼光谱研究 [ PDF (2264 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2061-06 | | | 引用: 刘江美，刘文涵，滕渊洁，蓝闽波，马苏珍，袁荣辉，聂 晶，何昌璟. 杀线威在Fe3O4/Ag纳米磁粒上的吸附及表面增强拉曼光谱研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2061-2066. | | Cite: LIU Jiang-mei, LIU Wen-han, TENG Yuan-jie, LAN Min-bo, MA Su-zhen, YUAN Rong-hui, NIE Jing, HE Chang-jing. Adsorption of Oxamyl on Fe3O4/Ag Magnetic Nanoparticles Surface with Surface-Enhanced Raman Scattering. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2061-2066. | | 摘要: 采用共沉淀法合成了Fe3O4磁性纳米颗粒，进一步以柠檬酸三钠还原法制备出了具有SERS活性的Fe3O4/Ag磁性包覆修饰材料，用紫外可见吸收光谱、能谱及透射电镜对结构与形貌进行表征，发现所制备的Fe3O4/Ag纳米材料粒径约为30～60 nm，形貌规整接近球形，经测试Fe3O4/Ag材料很容易被磁铁收集，能够满足分散萃取再收集的需要。根据密度泛函理论(DFT)对杀线威(Oxamyl)、Oxamyl-Ag和Oxamyl-Ag4进行了理论结构优化计算，得到了杀线威的理论拉曼光谱和与Ag表面增强拉曼光谱及其谱峰的归属，结合表面增强拉曼光谱(SERS)测定，研究了杀线威在Fe3O4/Ag表面的吸附行为和增强效应，测算得到杀线威在Fe3O4/Ag表面上的增强因子为2.08×105。研究表明：理论计算的杀线威拉曼光谱与测定的拉曼光谱具有较好的一致性，DFT理论计算中发现研究分子与活性Ag原子作用越多，与实测值常规拉曼NRS越接近；杀线威以双键侧N原子和S原子与Fe3O4/Ag表面吸附作用为主；双键侧N优先与Ag吸附成键后，整个分子靠近Ag表面，最终使得双键侧N原子与S原子共同吸附在Ag表面；Fe3O4/Ag磁性纳米复合材料具有显著的富集吸附和拉曼增强作用；可利用其作为拉曼基底，以实现SERS光谱法对杀线威农残的快速分析检测。 | |
| (2067-2072) | 基于群论的PAHs分子偏振拉曼去噪 [ PDF (1532 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2067-06 | | | 引用: 赵晓辉，曾娅玲，邱尤丽，李 鱼. 基于群论的PAHs分子偏振拉曼去噪. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2067-2072. | | Cite: ZHAO Xiao-hui, ZENG Ya-ling, QIU You-li, LI Yu. Vibration Identification of PAHs Molecular Raman Signatures Based on Group Theory. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2067-2072. | | 摘要: 利用群论理论研究16种多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)分子振动规律，并对PAHs指纹区特征拉曼峰进行偏振去噪，减少非特征拉曼峰对特征拉曼峰的干扰，增强16种PAHs之间的拉曼辨识度。群论分析发现16种PAHs分别属于Cs，C2v，C2h，D2h点群，四个点群中的A′，A1，Ag，Ag类对称振动属于全对称振动，其余对称振动为非全对称振动，其中全对称振动均具有拉曼活性。Gaussian 09杂化密度泛函理论计算与群论分析相结合，发现16种PAHs全对称振动分布拉曼位移全区域，涵盖16种PAHs基团振动模式；全对称振动产生的波动性小，具有一定的抗外部环境干扰能力，稳定性相对较高，并且其产生的拉曼峰更强。根据全对称振动具有代表性、稳定性、显著性的特征，本文将16种PAHs的全对称振动作为特征拉曼振动。此外，研究发现，拉曼偏振效应与振动模对称性直接相关，拉曼光谱的偏振效应具有增强PAHs特征拉曼峰、降低PAHs非特征峰强度的作用。16种PAHs通过拉曼光谱的偏振效应选择性调节作用后，PAHs特征拉曼峰信噪比可提高6.52%~182%，说明利用拉曼偏振效应去除非特征拉曼峰的作用显著，可有效降低特征峰的噪声干扰。因此，所建立的基于群论的PAHs分子拉曼偏振去噪方法可以改善其拉曼光谱信号质量，提高PAHs同步拉曼光谱分析效率，为实现16种PAHs同步拉曼光谱检测提供了理论依据。 | |
| (2073-2078) | 压应力场下PLZT铁电陶瓷的原位Raman观测 [ PDF (4020 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2073-06 | | | 引用: 张 飒，梁丽苹. 压应力场下PLZT铁电陶瓷的原位Raman观测. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2073-2078. | | Cite: ZHANG Sa, LIANG Li-ping. In-Situ Raman Observations for PLZT Ferroelectric Ceramics under Compressive Stresses. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2073-2078. | | 摘要: 铁电陶瓷材料在外场加载下的畴变所引起的材料结构变化，是导致材料性能衰变和破坏的主要原因，Raman光谱技术是一种研究铁电材料畴变和微结构变化的无损伤性及原位微区的观测方法。采用传统固相法合成Zr/Ti原子比为53/478的掺镧锆钛酸铅(PLZT)铁电陶瓷材料 ，采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜及Precision_LC铁电测试系统分别对试样进行结构形貌表征和铁电物理性能测试，利用自制的应力加载装置与Raman光谱仪联用，实现不同压应力场作用下试样的原位Raman谱测试，考察和分析Raman谱软模E(2TO)和E(3TO+2LO)+B1的峰强和峰位随散射偏振方向的变化规律。结果表明，不同压应力场下Raman软模E(2TO)和E(3TO+2LO)+B1的峰强均随散射偏振角度呈现正弦式的变化规律，在60°偏振角度上软模峰强最大，在150°偏振角度上软模峰强最小。随着压应力场的增加，在0°和60°偏振角度获得的软模峰强随应力场的增加呈现明显的下降趋势，而在90°和150°偏振角度获得的软模峰强基本不变。压应力场变化对PLZT陶瓷的Raman软模E(2TO)和E(3TO+2LO)+B1的峰位均不产生影响。 | |
| (2079-2086) | L-半胱氨酸-金属离子配合物的表面增强拉曼光谱研究 [ PDF (5748 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2079-08 | | | 引用: 张彩红，周光明，程洪梅，张璐涛，于 璐，高 意. L-半胱氨酸-金属离子配合物的表面增强拉曼光谱研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2079-2086. | | Cite: ZHANG Cai-hong, ZHOU Guang-ming, CHENG Hong-mei, ZHANG Lu-tao, YU Lu, GAO Yi. Surface Enhanced Raman Spectroscopy Study of Complexes of Metal Ions with L-Cysteine. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2079-2086. | | 摘要: 利用拉曼光谱仪测定L-半胱氨酸(L-Cys)的常规拉曼光谱(NRS)和表面增强拉曼光谱(SERS)，发现L-Cys在纳米银棒上有明显的拉曼增强效应，对分子特征峰进行了归属，研究L-Cys在银纳米棒基底表面吸附机理，在固体NRS中在2 576 cm-1出处有明显的S—H伸缩振动峰，而SERS中没有出现，实验表明纳米银棒与L-Cys巯基上的S原子形成了Ag—S键，C—O和C—N伸缩振动有明显的增强。在不同pH值条件下，分析了L-Cys的拉曼光谱差异，探讨吸附行为的变化。在pH值为6时，S—H的伸缩振动峰基本消失，形成了稳定的S—Ag键；随着pH值增加趋于碱性时，羧基易失去H原子形成—COO-易与银发生吸附作用且振动峰增强。在pH值为7时，S原子与Ag形成稳定的S—Ag键，C—O和C—N的振动峰也最稳定。选择在pH值为7的条件下，在L-Cys溶液中加入Na+，Mg2+和Cu2+ 等10种金属盐，发现Al3+，Cu2+，Zn2+，Cd2+和Hg2+ 使L-Cys分子的结构发生了改变，金属离子与L-Cys另一端羧基发生作用，其中Cu2+，Zn2+，Cd2+和Hg2+随半径增大与S原子的孤电子发生作用越大。探讨了在不同pH值、不同比例和不同浓度下，金属离子与L-Cys作用SERS的变化，随着pH值、比例和浓度的增大，峰的强度有减小趋势。Cu2+与L-Cys作用的SERS信号很弱，Hg2+与L-Cys作用只出现了一个C—O的振动峰，说明Hg2+完全破坏了L-Cys的空间构型。该研究对蛋白质变性等的研究提供了重要参考信息。 | |
| (2087-2091) | 两种常用合成抗氧化剂的拉曼光谱研究 [ PDF (2119 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2087-05 | | | 引用: 逯美红, 雷海英，王志军，张 洁. 两种常用合成抗氧化剂的拉曼光谱研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2087-2091. | | Cite: LU Mei-hong, LEI Hai-ying, WANG Zhi-jun, ZHANG Jie. Study on Raman Spectra of Two Commonly Used Synthetic Antioxidants. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2087-2091. | | 摘要: 随着社会的不断进步，食品工业得到快速发展，随之食品安全问题也层出不穷。由于合成抗氧化剂价格较低且对食品有较好的防腐保鲜作用，常被一些食品生产商过量添加在食品中，严重危及人们身心健康。因而，对于食品中合成抗氧化剂的检测研究是十分必要的。丁基羟基茴香醚(BHA)和叔丁基对苯二酚(TBHQ)是两种常见的合成抗氧化剂。实验上, 利用共聚焦显微拉曼光谱仪分别对BHA和TBHQ进行拉曼光谱检测，获得样品的拉曼散射谱。理论上，应用密度泛函理论DFT(B3LYP)的三参数混合方法及6-31G(d, p)基组对其进行空间结构优化并计算其拉曼光谱，给出了光谱强度图。将理论结果与实验结果进行对比发现，在50～4 000 cm-1范围内BHA及TBHQ分子拉曼特征明显且拉曼活性较强，其振动频率在实验上和理论上显示出较好的一致性。另外，给出了BHA和TBHQ分子的红外活性、拉曼活性以及各频率谱线对应的振动模式归属。结果表明，BHA和TBHQ分子的拉曼频移表征物质的特征结构，可以作为鉴定和识别的检测依据。该研究报道了抗氧化剂BHA和TBHQ的拉曼光谱，并对其理论机制进行分析，为拉曼光谱技术应用于食品添加剂研究领域提供了理论和实验依据。 | |
| (2092-2099) | 模拟溢油样品激光诱导荧光光谱的偏振特性研究 [ PDF (7483 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2092-08 | | | 引用: 栾晓宁，张 锋，郭金家，崔廷伟，郑荣儿. 模拟溢油样品激光诱导荧光光谱的偏振特性研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2092-2099. | | Cite: LUAN Xiao-ning, ZHANG Feng, GUO Jin-jia, CUI Ting-wei, ZHENG Rong-er. Polarization Characterization of Laser-Induced Fluorescence from the Simulated Oil Spill Samples. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2092-2099. | | 摘要: 激光诱导荧光是海洋溢油探测的有效手段之一，但该技术的应用易受自然水体中叶绿素、CDOM等物质荧光信号的干扰。为了寻求排除自然水体荧光干扰的方法，基于532 nm连续激光器搭建了激光诱导偏振荧光实验装置，并针对六种不同密度的模拟溢油样品和自然水体开展了荧光光谱偏振特性研究。实验结果发现，与自然水体的荧光光谱不具有明显的偏振特性不同，所有模拟溢油样品的诱导荧光均具有明显的偏振特性，这一结论说明激光诱导荧光光谱的偏振特性可以作为排除叶绿素、CDOM等物质荧光干扰的依据。实验还发现，溢油样品的荧光偏振性质因样品种类而异。在线偏振光激发下，原油样品荧光偏振度随波长逐渐降低，其中重质原油样品偏振度降低幅度最大，轻质原油样品幅度最小，而柴油样品荧光偏振度没有明显变化；当周期性改变激发光的偏振状态时，所有模拟溢油样品的荧光偏振度随之发生趋势相同的周期性波动，中质样品荧光偏振度波动的幅度低于重质样品，但明显超过轻质样品。这一结果说明，模拟溢油样品诱导荧光偏振度的波长变化特性及对激发光偏振态的响应特性均与样品密度存在一定关联，其偏振特性可以作为辅助油种识别的重要参量。 | |
| (2100-2104) | 锌基-有机金属大环荧光探针对谷胱甘肽生物分子的识别 [ PDF (3552 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2100-05 | | | 引用: 吴红梅，郭 宇. 锌基-有机金属大环荧光探针对谷胱甘肽生物分子的识别. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2100-2104. | | Cite: WU Hong-mei, GUO Yu. Recognition Behavior for Glutathione with a Zinc-Based Metal-Organic Cyclohelicate Fluorescence Probe. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2100-2104. | | 摘要: 利用1H NMR，ESI-MS，UV-Vis，荧光光谱等测试手段研究了基于锌基-有机金属三元大环探针M-1对生物分子谷胱甘肽(GSH)的识别与传感。并且，通过研究识别过程中M-1与组成谷胱甘肽的氨基酸(半胱氨酸、谷氨酸、甘氨酸)的作用关系，确立了M-1对GSH的识别机理。结果表明，化合物M-1在H2O/DMF(1∶9, φ)溶液中形成了稳定的[3+3]大环结构；紫外滴定光谱表明，向M-1中加入GSH后303 nm处吸收峰强度增加，380 nm处吸收峰强度减弱，在330 nm处出现了一个等吸收点，紫外滴定和ESI-MS质谱证实了M-1能够1∶1包合GSH，平衡常数(log KGSH)为4.62±0.15。1H NMR表明谷胱甘肽在M-1中的构型为组成谷胱甘肽的谷氨酸通过羧基与金属中心之间的静电作用深深地进入M-1空穴内部。荧光光谱表明，向M-1中加入GSH时，以330 nm的光激发，发射波长从510 nm红移至540nm，荧光强度增加1倍；加入半胱氨酸、谷氨酸时，荧光强度分别增加0.4倍和0.2倍；而加入甘氨酸时，荧光没有变化。综合上述结果证明了M-1空穴的限域作用及其底部三元环上的氨基和GSH上的巯基(半胱氨酸)间的氢键作用使M-1的电子构型发生转变，进而引起紫外光谱和荧光光谱发生变化，实现了大环化合物M-1对生物分子谷胱甘肽的可视化、高灵敏度检测，检测限达到3.0×10-6 mol·L-1。 | |
| (2105-2109) | 紫外可见光谱结合多元分析法在线检测混合染料溶液化学需氧量 [ PDF (1478 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2105-05 | | | 引用: 买 巍，赵晓明，张健飞，徐志伟，李 政. 紫外可见光谱结合多元分析法在线检测混合染料溶液化学需氧量. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2105-2109. | | Cite: MAI Wei, ZHAO Xiao-ming, ZHANG Jian-fei, XU Zhi-wei, LI Zheng. Multivariate Calibration of a UV-Vis Spectrophotometer Used for Online Measurements of Chemical Oxygen Demand in Dyeing Wastewater. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2105-2109. | | 摘要: 为了实现对经过污水处理后的染整废水化学需氧量(COD)的在线监测，同时为了克服国标标准法和快速分光光度法快速在线检测COD的诸多不足，进行了紫外可见光谱结合多元分析方法检测混合染液COD的研究。研究样本为自行配制的混合染液，通过自主研发的紫外可见光纤传感检测系统检测混合染液的紫外可见光谱。该检测系统可实现对较高浓度溶液在线原位检测，而无取样、稀释过程。通过标准化(z-score)、平滑(smoothing)、一阶导数(1st derivation)等方法对原始光谱进行预处理并结合主成分回归(PCR)、偏最小二乘回归法(PLS)等对混合染液建立吸光度-COD的回归预测模型，并利用该回归模型预测预测集COD值。实验结果表明，针对混合染料溶液样本，在PCR算法中，采用3种光谱预处理方法，其中标准化法得到的PCR回归模型预测精度最高，决定系数R2=0.961，预测均方根误差(root mean square error of prediction，RMSEP)=21.8。进一步研究发现，使用标准化法预处理结合PLS算法得到PLS回归模型预测精度(R2=0.974，RMSEP=19.6)高于PCR模型。说明针对该样本，利用标准化法进行光谱预处理后，再建立PLS回归模型，能够比较快速准确地进行混合染液COD预测。同时也说明该自行研制的检测系统能够适用在线检测染液COD。该研究可以为进一步实现在线原位检测染整废水COD以及其他水质参数奠定基础。 | |
| (2110-2114) | 基于微流控混合器的连续流动态同步辐射圆二色谱发展 [ PDF (2002 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2110-05 | | | 引用: 汪 皓，黄 艳，刘志桐，高振华，孙大睿，陶 冶. 基于微流控混合器的连续流动态同步辐射圆二色谱发展. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2110-2114. | | Cite: WANG Hao, HUANG Yan, LIU Zhi-tong, GAO Zhen-hua, SUN Da-rui, TAO Ye. Development of Dynamic Synchrotron Radiation Circular Dichroism Spectroscopy Using Continuous-Flow Probe with Microfluidic Mixer. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2110-2114. | | 摘要: 基于微流控混合器，采用连续流探测方法，在北京同步辐射装置真空紫外光谱实验站发展了毫秒动态圆二色谱探测方法。石英微流控混合器采用深度离子刻蚀技术加工，通道深度44.5 μm。混合器采用蛇形通道实现溶液的快速混合。通过荧光倒置显微镜，在模拟真实实验条件的高粘度溶液中，观察蛇形通道内溶液混合的荧光图像，进行混合效率测试。500 μL·min-1流量下，目前可实现4.5～270 μs的时间尺度探测。利用微流控混合器进行动态探测，同步辐射紫外光必须聚焦，但由于聚焦透镜波长色散引起的焦点位移，导致圆二色谱发生畸变。通过精确测试不同波长对应焦点的相对位置，然后在圆二色谱扫描中实现波长和焦点位置精确的反馈控制，获得准确的圆二色谱。利用所发展的方法，测试了去折叠状态下的细胞色素c恢复折叠的动态同步辐射圆二色谱，在4.5 μs处折叠恢复54%。这种方法将为生物大分子折叠动力学研究提供新的探测手段。 | |
| (2115-2119) | 竞争性自适应重加权算法和相关系数法提取特征波长检测番茄叶片真菌病害 [ PDF (2512 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2115-05 | | | 引用: 王海龙，杨国国，张 瑜，鲍一丹，何 勇. 竞争性自适应重加权算法和相关系数法提取特征波长检测番茄叶片真菌病害. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2115-2119. | | Cite: WANG Hai-long, YANG Guo-guo, ZHANG Yu, BAO Yi-dan, HE Yong. Detection of Fungal Disease on Tomato Leaves with Competitive Adaptive Reweighted Sampling and Correlation Analysis Methods. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2115-2119. | | 摘要: 基于竞争性自适应重加权算法(CARS)和相关系数法(CA)特征波长选择方法，提出了利用可见-近红外高光谱成像技术检测番茄叶片灰霉病的方法。首先获取380～1 023 nm波段范围内80个染病和80个健康番茄叶片的高光谱图像，然后提取染病和健康叶片感兴趣区域(ROI)的光谱反射率值，作为番茄叶片灰霉病鉴别模型的输入来建立支持向量机(SVM)鉴别模型，训练集和验证集的鉴别率都是100%。研究进一步通过CARS和CA提取特征波长，分别得到5个(554, 694, 696, 738和880 nm)和4个(527, 555, 571和633 nm)特征波长，然后分别建立CARS-SVM和CA-SVM鉴别模型。结果显示，CARS-SVM模型中训练集和验证集的鉴别率都是100%，CA-SVM模型中训练集和验证集的鉴别率分别是91.59%和92.45%。以上结果说明了从可见-近红外高光谱图像中提取的光谱反射率值用于检测番茄叶片的灰霉病是可行的。 | |
| (2120-2127) | 吡喃酮型花色苷衍生物的制备、光谱特性及抗氧化活性研究 [ PDF (4796 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2120-08 | | | 引用: 吴 闹，王静祎，江 甜，李书艺，祝振洲，何静仁. 吡喃酮型花色苷衍生物的制备、光谱特性及抗氧化活性研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2120-2127. | | Cite: WU Nao, WANG Jing-yi, JIANG Tian, LI Shu-yi, ZHU Zhen-zhou, HE Jing-ren. Preparation, Spectral Properties and Antioxidant Activities of Pyranone-Anthocyanin Derivative (Oxovitisin). Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2120-2127. | | 摘要: 吡喃酮型花色苷衍生物是一类具有非氧鎓离子结构和内酯型吡喃环结构的新型多酚类化合物。本研究以植物花色苷为原料，通过羧基吡喃花色苷形成及微氧化等两步反应法，结合柱色谱分离纯化技术，制备高纯度的吡喃酮花色苷衍生物A (Oxovitisin A)标准品；高效液相色谱-光电二极管阵列检测器-串联质谱法(HPLC-DAD-ESI-MS/MS)分析鉴定出纯化后反应产物Oxovitisin A的纯度达99%以上。利用荧光光谱仪、紫外可见光谱仪及超微弱化学发光光谱仪研究了Oxovitisin A及其前体物质花色苷(锦葵素-3-葡萄糖苷，Mv-3-gluc)与羧基吡喃花色苷A(Vitisin A))的光谱特性、色泽稳定性及抗氧化活性。结果表明：Oxovitisin A在440 nm激发波长下有最大荧光峰，最大发射波长490 nm，而具有氧鎓离子结构的两种前体物质无荧光特性。紫外光谱结合LAB色泽空间表征参数显示Oxovitisin A在不同pH值条件下具有不同的结构稳定性和色泽稳定性。Mv-3-gluc，VitisinA和Oxovitisin A在不同体系中均表现出良好的抗氧化活性，清除超氧阴离子自由基的IC50值分别为71.4，30.7和19 μg·mL-1(抗坏血酸28 μg·mL-1)，清除羟自由基的IC50值分别为1.68，3.524，2.854 μg·mL-1(抗坏血酸8.441 μg·mL-1)，对双氧水清除率的IC50值分别为1.311，0.4098和0.288 μg·mL-1(抗坏血酸3.265 μg·mL-1)，表明Oxovitisin A清除自由基和抗氧化的能力均高于反应前体物Mv-3-gluc和VitisinA及抗坏血酸。 | |
| (2128-2132) | 环境和介质对测温结果的影响 [ PDF (1336 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2128-05 | | | 引用: 王子轩，吴 坚，戴长建. 环境和介质对测温结果的影响. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2128-2132. | | Cite: WANG Zi-xuan, WU Jian, DAI Chang-jian. Effect of Environment and Medium on Temperature Measurement. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2128-2132. | | 摘要: 建立了一种理论模型和实验方法, 可以有效地修正来自于环境和介质对测温结果的影响。这种修正方法通过计入测温环境对辐射体的衰减系数，可以显著改善以灰体辐射为基础的测温技术的精度和普适性。首先，利用多通道CCD图像光谱仪快速准确地获得给定辐射体在空气中的指纹光谱，并将其等效为一个标准的灰体模型；其次，将该辐射体放入未知的环境和介质中，重复测量该辐射体的辐射光谱，并建立包含待测介质对辐射体的衰减特征的灰体模型。最后，通过对比上述两种情况下的灰体模型，便可精确确定该辐射体在该环境和介质下的温度。通过对处于不同环境和介质下的相同辐射体的系统实验，检验了该测温技术和修正方法的普适性和准确性。 | |
| (2133-2139) | 结合光谱变换和Kennard-Stone算法的水稻土全氮光谱估算模型校正集构建策略研究 [ PDF (2566 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2133-07 | | | 引用: 陈奕云，赵瑞瑛，齐天赐，亓 林，张 超. 结合光谱变换和Kennard-Stone算法的水稻土全氮光谱估算模型校正集构建策略研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2133-2139. | | Cite: CHEN Yi-yun, ZHAO Rui-ying, QI Tian-ci, QI Lin, ZHANG Chao. Constructing Representative Calibration Dataset Based on Spectral Transformation and Kennard-Stone Algorithm for VNIR Modeling of Soil Total Nitrogen in Paddy Soil. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2133-2139. | | 摘要: 土壤组分光谱估算过程中校正样本集的构建会影响模型的预测精度。当前结合反射光谱和Kennard-Stone (KS)算法的校正样本集构建策略忽视了土壤反射光谱是土壤属性的综合反映，构建的样本集通常无法很好地代表目标土壤组分的变异。光谱变换方法可以突出目标组分的光谱特征，为此，本文以湖北省江汉平原滨湖地区水稻土为研究对象，结合包括一阶微分(FD)、Savitzky-Golay(SG)、Haar小波变换、标准正态变量变换(SNV)和多元散射校正(MSC)在内的光谱变换方法和KS算法进行校正样本集建构，通过对比不同样本集构建策略对使用偏最小二乘回归(PLSR)建立的土壤全氮含量光谱估算模型预测精度的影响，研究光谱变换是否有助于提高基于KS算法构建的校正样本集的代表性。结果表明：不同光谱变换会影响校正样本集的构建。反射光谱经过SG或Haar小波变换后，再使用KS算法构建校正样本集与直接基于反射光谱使用KS算法构建的校正样本集相同，建立的估算模型精度不变，相对分析误差(RPD)分别为1.41和1.27。结合FD，SNV或MSC变换和KS算法构建的校正集与基于反射光谱使用KS算法构建的校正集不同，建立的估算模型RPD分别从0.95，1.48和1.42提高到1.13、1.78和2.20。研究表明SNV和MSC等光谱变换方法可以提高基于KS算法构建的校正样本集的代表性，并可有效提高模型预测精度。 | |
| (2140-2145) | 结合纹理因子和地形因子的森林蓄积量多光谱估测模型 [ PDF (2098 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2140-06 | | | 引用: 杨 柳，冯仲科，岳德鹏，孙金华. 结合纹理因子和地形因子的森林蓄积量多光谱估测模型. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2140-2145. | | Cite: YANG Liu, FENG Zhong-ke, YUE De-peng, SUN Jin-hua. Forest Stock Volume Estimation Model Using Textural and Topographic Factors of Landsat8 OLI. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2140-2145. | | 摘要: 森林蓄积量是林分调查中重要因子，是评价森林数量和质量的重要指标。传统森林蓄积量实测方法耗时费力、效率低下，多元线性回归遥感反演方法精度较低，难以达到精准林业要求。机器学习是一种利用训练数据，进行自我改进、自动提升性能的方法，可以任意逼近非线性系统，提高模型预测精度。以鹫峰林场森林为研究对象, 综合考虑影像光谱因子、纹理因子、地形因子，采用机器学习中的BP神经网络、最小二乘支持向量机、随机森林方法构建了森林蓄积量多光谱估测模型BP-FSV，LSSVM-FSV和RF-FSV，并在Matlab2014a中编程实现。旨在从建模因子选择和模型方法建立两个方面，优化建模因子特征提取，提高森林蓄积量模型预测精度。以角规观测样地实测数据、森林小班二类调查数据、林相图数据为基础，使用以上三种模型结合Landsat8 OLI多光谱数据分林型进行了森林蓄积量反演建模预测。以决定系数R2和均方根误差RMSE为指标，分析了三种反演模型的训练能力和预测能力。研究结果表明：利用3种机器学习方法构建的结合光谱因子、地形因子、纹理因子反演模型能够提高森林蓄积量的预测精度。以上模型中，RF-FSV模型在针、阔、混三种林型中都表现出较强的预测能力，高于BP-FSV模型，高于或接近于LSSVM-FSV模型。RF-FSV模型在训练阶段，R2和RMSE针叶林中为0.839和13.953 3，阔叶林中为0.924和7.634 1，混交林中为0.902和12.153 9，预测阶段R2和RMSE在针叶林中为0.816和15.630 1，阔叶林中为0.913和4.890 2，混交林中为0.865和9.344 1。RF-FSV模型建模精度和预测精度较高，为森林蓄积量遥感反演估测提供了一种新的方法。 | |
| (2146-2151) | 去除土壤水分对高光谱估算土壤有机质含量的影响 [ PDF (3581 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2146-06 | | | 引用: 于 雷，洪永胜，朱亚星，黄 鹏，何 琦，QI Feng. 去除土壤水分对高光谱估算土壤有机质含量的影响. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2146-2151. | | Cite: YU Lei, HONG Yong-sheng, ZHU Ya-xing, HUANG Peng, HE Qi, QI Feng. Removing the Effect of Soil Moisture Content on Hyperspectral Reflectance for the Estimation of Soil Organic Matter Content. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2146-2151. | | 摘要: 土壤高光谱技术具有方便快捷、无破坏、成本低等优点，已被广泛应用于估算土壤有机质含量(SOMC)。然而，野外测量的土壤高光谱数据因受外部环境因素(土壤湿度、温度、表面粗糙度等)干扰，导致SOMC估算模型适用性有待提升。土壤含水率(SMC)是影响野外测量高光谱的最主要的障碍因素之一，它的变化严重影响可见-近红外(Vis-NIR)光谱反射率的观测结果。因此，消除SMC对高光谱数据的干扰是提高土壤高光谱估算SOMC模型预测精度的关键环节。以江汉平原潜江市潮土样本为研究对象，在室内人工加湿土样，分别获取6个SMC水平的土壤高光谱数据，采用标准正态变换(SNV)对光谱数据进行预处理，基于外部参数正交化法(EPO)去除土壤水分对高光谱的影响，利用偏最小二乘方法(PLSR)建立并对比EPO处理前、后不同SMC水平SOMC反演模型。结果表明，土壤水分对Vis-NIR光谱反射率有显著的影响，掩盖了SOMC的光谱吸收特征；EPO处理前不同SMC水平的光谱曲线之间的差异较为明显，而EPO处理后的各SMC水平的光谱曲线形态基本相似；采用EPO处理后的土壤高光谱数据建立SOMC估算模型，预测集的R2p，RPD分别为0.84和2.50，其精度与EPO处理前所建模型相比有较大提升，表明EPO算法可以有效去除土壤水分的影响，从而提升SOMC的估算精度。对定向去除外部环境参数对土壤高光谱影响进行了实证，为完善野外原位获取SOMC信息技术提供理论基础。 | |
| (2152-2157) | 反射光谱法快速检测润滑油污染浓度的回归模型 [ PDF (2850 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2152-06 | | | 引用: 田广军，吕盼杰，谷栎娜. 反射光谱法快速检测润滑油污染浓度的回归模型. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2152-2157. | | Cite: TIAN Guang-jun, LÜ Pan-jie, GU Li-na. Reflectance Spectroscopy Model for Lubricant Pollution Concentration Detection. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2152-2157. | | 摘要: 基于反射光谱技术原理研究润滑油的污染浓度预测模型。选用纯净润滑油和原态污染油为原料，采用等体积法逐一配置不同浓度的样本；调整好光纤探头与样品之间的距离及方位角并保持不变，采用脉冲氙灯为激发光源，利用波段在200~850 nm范围的光谱仪对不同浓度的样本进行反射光谱测量实验。实验曲线观察分析表明，润滑油的污染浓度越高，反射光谱的强度越低。在采用变步长算法对原始实验数据进行稀疏采样的基础上，分别采用相关系数法、主成分分析法、主成分分析结合相关系数法(主成分-相关系数法)选取工作润滑油在220~780 nm宽波段范围内的优势特征波长，并在所选取的优势波长处建立了润滑油污染浓度与光谱反射率的指数关系模型。测试结果表明，主成分-相关系数法选取的优势波长378.93 nm，所建立的污染浓度与光谱反射率的指数回归模型能够较好地实现润滑油污染浓度大于0.06时的预测和估计。基于主成分-相关系数法选取优势特征波长所建立的指数关系回归模型，因混合介质及浓度的特异性条件，不服从低浓度均匀透明溶液中的朗伯-比尔定律，适用于较高污染浓度的润滑油质量状态估计，为进一步实现工作润滑油污染浓度的反射光谱法在线快速准确测定提供了可行性实验依据。 | |
| (2158-2164) | 受干扰光谱信息中矿物颜料粒径信息的获取 [ PDF (5237 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2158-07 | | | 引用: 杨晓莉，万晓霞. 受干扰光谱信息中矿物颜料粒径信息的获取. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2158-2164. | | Cite: YANG Xiao-li, WAN Xiao-xia. Obtaining Particle Size Information of Mineral Pigments from Disturbed Spectral Reflectance. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2158-2164. | | 摘要: 矿物颜料的准确配色是实现文物壁画高品质修复，颜色高保真还原的关键技术。矿物颜料颗粒的粒径大小是影响矿物颜料颜色信息和光谱反射率信息的一个重要因素。准确获取壁画表面的矿物颜料光谱反射率信息，是实现颜料颗粒粒径信息识别的有效途径。但是，由于壁画表面矿物颜料部分采样点的光谱信息受到了干扰，无法与不同粒径的矿物颜料的光谱数据库准确匹配，因此也无法从采集的光谱信息中获取有效的粒径信息。针对受干扰的颜料光谱信息，提出利用比值导数法对其进行处理。把光谱信息从光谱反射率空间转换到比值导数光谱空间进行匹配，降低光谱中的干扰信息，增强矿物颜料颗粒本身的光谱特征信息。以壁画中常用的不同粒径的石青和石绿矿物颜料为实验对象，制成色块样本，以基底和白色颜料为主要影响因素，对文中提出的方法进行测试。光谱角度量的结果和光谱曲线图的匹配结果显示，在比值导数光谱空间，获得了满意的光谱匹配精度。验证了文中提出的分析方法可以解决实验中受干扰颜料光谱匹配不准确而无法获得粒径信息的问题，能够为壁画修复过程中矿物颜料的配色提供准确的粒径信息参考。 | |
| (2165-2170) | 基于太赫兹光谱技术的D-无水葡萄糖定性定量分析研究 [ PDF (2239 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2165-06 | | | 引用: 李 斌，龙 园，刘海顺，赵春江. 基于太赫兹光谱技术的D-无水葡萄糖定性定量分析研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2165-2170. | | Cite: LI Bin, LONG Yuan, LIU Hai-shun, ZHAO Chun-jiang. The Determination of Glucose Based on Terahertz Spectroscopy. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2165-2170. | | 摘要: 葡萄糖是生命活动中重要的有机分子，研究葡萄糖在太赫兹波段的吸收特性并开展定性定量分析研究具有重要意义。太赫兹光谱对大分子物质具有特异性，当光谱穿透生物大分子时，由于分子间作用力和分子转动振动等因素影响，会产生太赫兹光谱下的特征指纹峰，不同大分子物质的指纹峰具有特异性，利用这一特征可以对不同大分子物质进行鉴别。本研究选取D-无水葡萄糖为研究对象，首先运用太赫兹时域光谱技术测量得到葡萄糖样品的时域光谱，测得的时域光谱经过傅里叶变换得到频域光谱，再采用Dorney和Duvillaret方法计算得到吸收系数，研究样品的吸收特性，然后开展了数学建模研究并建立了D-无水葡萄糖含量与太赫兹光谱的定量预测数学模型。研究结果表明，D-无水葡萄糖在太赫兹波段呈现明显的吸收特性，比较多元线性回归与偏最小二乘方法建立的回归模型，通过多元线性回归对样品的特征指纹峰建立的回归模型，得到的预测模型精度较高，稳定性较好，模型的校正集相关系数达0.977 2，均方根误差为0.061 6，预测集相关系数为0.992 7，预测均方根误差为0.055 2，从而太赫兹时域光谱技术可用于有效开展D-无水葡萄糖定性定量研究，该研究为运用太赫兹光谱技术手段开展果蔬、食品、药品中葡萄糖含量快速检测提供方法参考。 | |
| (2171-2176) | 药芯焊丝TIG焊电弧特性的光谱分析 [ PDF (3701 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2171-06 | | | 引用: 刘 莹，杨立军，何天玺，翟勇磊，刘 桐. 药芯焊丝TIG焊电弧特性的光谱分析. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2171-2176. | | Cite: LIU Ying, YANG Li-jun, HE Tian-xi, ZHAI Yong-lei, LIU Tong. The Spectral Analysis of TIG Welding Filled with Flux-Cored Wire. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2171-2176. | | 摘要: 利用光谱诊断方法结合高速摄像研究所提出的药芯焊丝的填丝TIG焊接新工艺的电弧特性，借助高速摄像研究药芯焊丝TIG焊的熔滴过渡方式；通过对焊接电弧进行光谱采集点扫描，对采集的谱线进行元素标定，以药粉中活性元素K和Na作为追踪目标，统计得到电弧中药粉成分的分布范围；并利用Boltzmann图法计算TIG焊电弧的温度场分布，分析了熔滴过渡方式对电弧温度场分布的影响。研究结果表明，通过调整丝极间距，得到药芯焊丝TIG焊的三种典型的熔滴过渡方式：滴状过渡(2 mm)、渣柱过渡(5 mm)和搭桥过渡(7 mm)。药粉中的活性元素K和Na等集中分布在熔池上方的电弧空间，且其分布受丝极间距的影响，丝极间距越小其分布越靠近钨极，容易造成对钨极的污染。不填丝TIG焊的电弧温度分布呈钟罩形，等温线关于钨极轴线近似对称分布；与不填丝TIG焊相比，药芯焊丝TIG焊的电弧温度场受熔滴过渡的影响发生了不同程度的扭曲，滴状过渡的电弧温度场扭曲严重，焊接过程中飞溅较大；相比于滴状过渡，渣柱过渡和搭桥过渡的电弧温度场扭曲程度较小且焊接过程稳定，适合该TIG焊方法的使用。 | |
| (2177-2183) | 梨和苹果糖度在线检测通用数学模型研究 [ PDF (5231 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2177-07 | | | 引用: 刘燕德，马奎荣，孙旭东，韩如冰，朱丹宁，吴明明，叶灵玉. 梨和苹果糖度在线检测通用数学模型研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2177-2183. | | Cite: LIU Yan-de，MA Kui-rong, SUN Xu-dong, HAN Ru-bing, ZHU Dan-ning, WU Ming-ming, YE Ling-yu. The Fruits Soluble Solids Content Detection Online Using Universal Mathematical Model. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2177-2183. | | 摘要: 采用可见/近红外光谱技术在线检测水果糖度，每个水果品种要单独建模，模型升级维护耗时费力。探讨建立苹果、梨等薄皮水果可溶性固形物(SSC)在线检测通用数学模型的可行性。利用自行设计的可见/近红外漫透射光谱在线检测系统，在积分时间80 ms、单线速度5个/s的条件下，采集新梨7号、砀山酥梨、玉露香梨和富士苹果四种水果的可见/近红外漫透射光谱。分析了四种水果的可见/近红外漫透射光谱响应特性，采用变异系数法和连续投影算法，筛选通用数学模型建模用光谱变量，并建立了偏最小二乘和最小二乘支持向量机梨与苹果梨通用数学模型。采用新样品评价模型的预测能力，变异系数法筛选光谱波段建立的偏最小二乘通用数学模型预测精度最高，通用模型预测梨和苹果梨模型预测均方根误差分别为0.49%和0.55%，通用模型预测相关系数分别为0.88和0.93；独立模型预测新梨7号、玉露香梨、砀山酥梨和富士苹果的预测相关系数分别为0.93，0.91，0.88和0.95，预测均方根误差分别为0.40%，0.42%，0.41%和0.46%。通用数学模型的预测精度略低于每个品种的独立数学模型，但是通用模型的通用性高于单一模型。实验结果说明采用变异系数法结合偏最小二乘法建立薄皮水果在线检测通用数学模型，实现四种水果糖度在线检测是可行的。 | |
| (2184-2191) | 高光谱技术结合特征波长筛选和支持向量机的哈密瓜成熟度判别研究 [ PDF (4758 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2184-08 | | | 引用: 孙静涛，马本学，董 娟，杨 杰，徐 洁, 蒋 伟，高振江. 高光谱技术结合特征波长筛选和支持向量机的哈密瓜成熟度判别研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2184-2191. | | Cite: SUN Jing-tao, MA Ben-xue, DONG Juan, YANG Jie, XU Jie, JIANG Wei, GAO Zhen-jiang. Study on Maturity Discrimination of Hami Melon with Hyperspectral Imaging Technology Combined with Characteristic Wavelengths Selection Methods and SVM. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2184-2191. | | 摘要: 可溶性固形物含量(SSC)和硬度是哈密瓜划分等级的重要指标，同时也是其成熟度的表征因子。因此，为满足哈密瓜自动化分级和适宜采摘，采用高光谱技术结合特征波长筛选的方法，同时对哈密瓜的可溶性固形物含量、硬度及成熟度进行了无损检测研究。对多元散射校正(MSC)处理后的光谱分别利用连续投影算法(SPA)、竞争性自适应重加权算法(CARS)和CARS-SPA方法筛选了哈密瓜可溶性固形物和硬度的特征波长，并将原始光谱、MSC预处理后的光谱和所筛选的特征波长作为输入变量分别建立哈密瓜可溶性固形物和硬度的支持向量机(SVM)预测模型及成熟度判别模型。结果显示，MSC-CARS-SPA方法所建立的可溶性固形物和硬度SVM预测模型最优，其Rpre, RMSEP和RPD分别为0.940 4, 0.402 7, 2.94 1和0.825 3, 35.22, 1.771。同时对哈密瓜成熟度进行了判别分析，并分别建立了基于全光谱、单一的可溶性固形物或硬度特征波长和主成分分析(PCA)特征融合的哈密瓜成熟度SVM判别模型。结果显示，CARS-PCA-SVM模型的判别结果与全光谱SNV-SVM模型相同，其校正集和预测集判别正确率分别为95%和94%。研究表明，利用高光谱技术结合特征波长筛选方法可实现同时对哈密瓜可溶性固形物和硬度的定量预测及成熟度判别。 | |
| (2192-2198) | 飞秒激光剥蚀电感耦合等离子体质谱在地球科学中的应用进展 [ PDF (2946 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2192-07 | | | 引用: 杨文武，史光宇，商 琦，张 文，胡兆初. 飞秒激光剥蚀电感耦合等离子体质谱在地球科学中的应用进展. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2192-2198. | | Cite: YANG Wen-wu, SHI Guang-yu, SHANG Qi, ZHANG Wen, HU Zhao-chu. Applications of Femtosecond (fs) Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry in Earth Sciences. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2192-2198. | | 摘要: 激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)是原位微区元素含量和同位素比值分析测试的主流技术, 已被广泛应用于地球科学等相关领域。飞秒激光剥蚀系统由于其极短的激光脉宽大大降低甚至消除了传统纳秒激光剥蚀产生的热效应导致的元素分馏问题，在非基体匹配分析等方面显示出巨大发展潜力，已成为当前LA-ICP-MS技术的一个新的发展趋势和研究热点。介绍了飞秒激光剥蚀系统的基本特征(飞秒激光及产生原理、当前商用飞秒激光器种类)，重点阐述了飞秒激光剥蚀地球科学样品的机理(样品对激光能量的吸收方式、气溶胶的产生和粒度分布特征、剥蚀坑的形貌特征等)，评述了飞秒激光剥蚀在改善分析性能方面的独特优势，最后总结了近十几年来它在地球科学样品元素含量和同位素比值分析中的实际应用，并展望了该技术的应用前景。 | |
| (2199-2204) | 基于激光诱导击穿光谱技术的咖啡豆中咖啡因含量快速检测方法 [ PDF (1854 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2199-06 | | | 引用: 宋坤林，张 初，彭继宇，叶蓝韩，刘 飞，何 勇. 基于激光诱导击穿光谱技术的咖啡豆中咖啡因含量快速检测方法. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2199-2204. | | Cite: SONG Kun-lin, ZHANG Chu, PENG Ji-yu, YE Lan-han, LIU Fei, HE Yong. Determination of Caffeine Content in Coffee Beans Based on Laser Induced Breakdown Spectroscopy. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2199-2204. | | 摘要: 应用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术研究了快速检测咖啡豆中咖啡因含量的可行性。将咖啡豆磨粉压成片状作为采集LIBS光谱数据的样本，应用原子吸收分光光度计测量每个样本中咖啡因的含量。应用基线校正，小波变换和归一化等数据预处理方法；针对基于全部变量的偏最小二乘(PLS)模型会出现过拟合，分别应用回归系数和主成分分析(PCA)选择特征变量，并建立了基于特征变量的PLS和BP神经网络模型。结果表明：基于回归系数所选特征变量的PLS模型中，建模集相关系数Rc=0.96，预测集Rp=0.91；基于PCA提取特征变量的PLS模型中，Rc=0.94，Rp=0.90；基于PCA所选特征变量的BP神经网络模型中，Rc=0.96，Rp=0.96。两种方法所提取特征变量均对应C，H，O，N，Na，Mn，Mg，Ca和Fe，且基于上述两种方法所选特征变量的PLS模型均对预测集样本有较好的预测结果，说明上述元素与咖啡因含量存在联系，应用回归系数和PCA选择的特征变量是有效的，但是咖啡豆内C，H，O，N，Na，Mn，Mg，Ca，Fe与咖啡因含量的确切关系需要进一步研究。基于PCA所选特征变量的BP神经网络模型有更优的预测结果，说明所选特征变量适用于不同的建模方法。研究表明LIBS技术结合化学计量学方法可以实现咖啡豆中咖啡因含量的快速检测。 | |
| (2205-2209) | 塑料激光诱导击穿光谱技术快速分类应用研究 [ PDF (2509 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2205-05 | | | 引用: 孙倩倩，杜 敏，郭连波，郝中骐，易荣兴，李嘉铭，刘建国，沈 萌，李祥友，曾晓雁，陆永枫. 塑料激光诱导击穿光谱技术快速分类应用研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2205-2209. | | Cite: SUN Qian-qian, DU Min, GUO Lian-bo, HAO Zhong-qi, YI Rong-xing, LI Jia-ming, LIU Jian-guo, SHEN Meng, LI Xiang-you, ZENG Xiao-yan, LU Yong-feng. Fast Identification of Plastics with Laser-Induced Breakdown Spectroscopy. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2205-2209. | | 摘要: 在大气环境中，采用激光诱导击穿光谱技术与支持向量机算法相结合，对来自不同厂家不同颜色的20种工业塑料进行分类研究。首先对分类结果有影响的实验参数进行优化，在最佳的实验参数条件下进行光谱采集，采用6条非金属元素特征谱线，有效缩短了训练支持向量机分类模型所需时间，从而提高了塑料的分类效率。实验结果表明，利用碳、氢、氧、氮等主量非金属元素对这些工业塑料样品进行分类，测试集1 000个光谱数据中有996个识别正确，算术平均识别精度达到99.6%。在选取较少的主量非金属特征谱线的情况下，结合采用支持向量机算法，可以实现激光诱导击穿光谱技术对更多类型的塑料制品快速、高精度分类，为激光诱导击穿光谱技术在实现塑料分类方面提供了数据参考。 | |
| (2210-2215) | 发射光谱法对早期激光诱导铝合金等离子体诊断研究 [ PDF (2447 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2210-06 | | | 引用: 张 勇，许 涛，刘 英，段忆翔. 发射光谱法对早期激光诱导铝合金等离子体诊断研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2210-2215. | | Cite: ZHANG Yong, XU Tao, LIU Ying, DUAN Yi-xiang. Early Stage Diagnostics for Laser-Induced Aluminum Alloy with Optical Emission Spectroscopy. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2210-2215. | | 摘要: 对激光诱导等离子体参数进行诊断有多种方法，其中采用发射光谱法对其诊断是一种重要的方法。文中采用Nd∶YAG固态激光器，输出波长1 064 nm红外激光与铝合金样品相互作用，深入研究了铝合金等离子体产生早期(<1 μs)谱线轮廓、谱线强度、线背比、谱线半峰宽及位移等随时间演变规律。研究表明，激光与物质相互作用早期，电子数密度非常大，电子与离子及原子之间的相互作用非常强烈，谱线的Stark展宽效应非常明显，导致多重谱线重叠在一起，随时间演变，电子数密度及电子温度的降低，多重谱线的半峰宽越来越窄且谱线轮廓对称性越来越好。MgⅠ285.212 6 nm谱线强度早期逐渐增强，大约100 ns左右谱线强度达到最大值，然后谱线强度呈逐渐减小的趋势，这是由于等离子体产生早期，电子及离子占主导地位，故早期原子谱线强度较弱，随时间演变，电子与离子之间的复合，原子数密度逐渐增加，故原子谱线逐渐增强，达到最大值之后，由于等离子体激发温度的降低，故谱线强度逐渐减弱。以NIST波长位置为参考，等离子体产生的早期谱线发生了红移，连续背景强度随时间演变呈幂函数形式急剧递减，与之相反，谱线的连续背景强度与谱线强度相比，连续背景衰减的速度更为迅速，故导致谱线信背比随时间演变呈增大趋势，本研究对等离子体早期这些现象从理论角度进行了深入探讨。 | |
| (2216-2224) | 波长与能量色散复合式X射线荧光光谱仪特性研究及矿区土壤分析 [ PDF (2377 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2216-09 | | | 引用: 沈亚婷，李迎春，孙梦荷，何玉君，王艳飞，蔺雅洁. 波长与能量色散复合式X射线荧光光谱仪特性研究及矿区土壤分析. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2216-2224. | | Cite: SHEN Ya-ting, LI Ying-chun, SUN Meng-he, HE Yu-jun, WANG Yan-fei, LIN Ya-jie. Studies on Characteristics on a Combined Wavelength and Energy Dispersion X-Ray Fluorescence Spectrometer and Determinations of Major, Minor and Trace Elements in Soils around a Mining Area. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2216-2224. | | 摘要: 波长与能量色散(WD-ED)复合式X射线荧光(XRF)光谱仪是一型国际上新近研发的XRF光谱仪。该研究比较了此型光谱仪的特性，建立了联用分析方法，并用不确定度对所建方法进行了评估，证明WD-EDXRF复合型光谱仪及其所建分析方法可用于土壤样品中主、次、痕量元素定量测定，并兼具了WD和ED各自的优点。研究表明：(1)对土壤质量和生态环境评价中具有重要意义的Mg，Al，P和K等元素，因WDXRF对轻元素具有更高灵敏度，故采用该型光谱仪和所建方法，可弥补单一采用ED方法的不足，从而为土壤质量和生态环境评价提供了更为灵敏和准确可靠的分析技术手段；(2)在本方法实验条件下，采用WDXRF测定，主元素Na2O，MgO，Al2O3，P2O5，K2O的检出限优于EDXRF，而SiO2, SO3, CaO, MnO, Fe2O3则是由EDXRF测定的检出限更优。对于谱线重叠较严重的微量元素，多数情况下WDXRF的检出限更低；(3)对主元素而言，总体上K及其原子序数之前的轻元素WDXRF准确度更好，Ca及其之后的元素EDXRF准确度更好。然而，由WDXRF和EDXRF获得的准确度也与样品相关，在某些情况下，EDXRF测定K的准确度会更好。微量元素和重叠干扰比较大的元素，采用分辨率好的WDXRF可获得更好的准确度；对于受其他元素谱线重叠影响较小的元素，EDXRF给出的结果准确度更好；(4)选用添加石蜡粘结剂的粉末压片法，利用该方法制成的地质样品粉末压片结实、无脱落，未观察到掉渣、掉粉现象，且分析准确度和精密度良好；(5)利用所建立的WD-EDXRF方法测定了采自集中开采矿区和附近河流及河漫滩沉积物，揭示矿区表层土含有较高浓度的Cu，Pb和Zn，可为找矿提供指示信息；(6)进行了矿区周边农田土壤分析，获得了元素分布趋势图，揭示矿集区附近农田土壤Pb和As等浓度较高，需要采取必要的生态与环境保护措施，以减小和避免对于人类健康的潜在影响。 | |
| (2225-2229) | 俄罗斯“绿龙晶”的成分和结构特征研究 [ PDF (2404 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2225-05 | | | 引用: 陈全莉，王谦翔，金文靖，余伊彤. 俄罗斯“绿龙晶”的成分和结构特征研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2225-2229. | | Cite: CHEN Quan-li, WANG Qian-xiang, JIN Wen-jing, YU Yi-tong. Study on the Composition and Structure Characteristics of “Lvlongjing” from Russia. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2225-2229. | | 摘要: 随着近几年文玩市场的兴起，“绿龙晶”成为人们喜爱的一类新兴的宝玉石品种。目前对于“绿龙晶”的主要矿物组成的认识仍存分歧。采用常规宝石学仪器测试、电子探针、红外吸收光谱和X射线粉晶衍射测试方法对产自俄罗斯的“绿龙晶”玉的基本性质、化学成分、红外吸收光谱及矿物组成特征等进行了较为详细的研究分析。结果显示：俄罗斯“绿龙晶”玉主要为深绿至灰绿色，表面具有特殊的放射状花纹及典型的丝绢光泽，折射率约为1.57，密度为2.61 g·cm-3。“绿龙晶”中SiO2的含量为36.177%~36.651%，MgO含量为36.439%~36.730%，Al2O3含量为11.961%~12.318%，FeO含量为2.304%~2.853%，具富镁贫铁特点。样品中Al/(Al+Mg+Fe)为0.185 3~0.215 9，推测其为镁铁质岩蚀变成因。样品中的Si=3.10~3.40，Fe2+/R2+=0~0.024 8，属叶绿泥石类型。“绿龙晶”的红外吸收光谱为特征的绿泥石振动谱峰，高频区3 673 cm-1附近的吸收峰为OH伸缩振动所致，1 400 cm-1附近吸收峰属OH弯曲频率，1 000 cm-1附近的三个吸收峰由Si—O伸缩振动致，400～600 cm-1之间的吸收谱带属于Si—O弯曲振动。其中中频区1 000 cm-1附近分裂的三个吸收峰1 051，1 006和968 cm-1可作为鉴定其为叶绿泥石的关键证据。X射线粉晶衍射分析结果与化学成分及红外吸收光谱分析结果一致，显示“绿龙晶”中的主要组成矿物为叶绿泥石，非斜绿泥石。 | |
| (2230-2236) | 基于加权TV正则化的X射线CT系统能谱估计方法 [ PDF (3187 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2230-07 | | | 引用: 李 磊，王林元，席晓琦，韩 玉，闫 镔，包尚联. 基于加权TV正则化的X射线CT系统能谱估计方法. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2230-2236. | | Cite: LI Lei, WANG Lin-yuan, XI Xiao-qi, HAN Yu, YAN Bin, BAO Shang-lian. X-Ray CT Energy Spectrum Estimation Algorithm Based on Weighted TV Normalization. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2230-2236. | | 摘要: 在CT硬化伪影校正、双能CT图像重建以及CT辐射剂量计算等实际应用中，X射线的能谱信息具有重要的作用。然而，由于透射测量方程组系数矩阵的病态性、X光子的统计涨落和噪声的干扰，使得EM等能谱估计方法难以获得较精细的能谱刻画。针对该问题，提出一种基于加权TV正则化的X射线CT系统能谱估计方法。首先采用能谱能量范围内带有不同K-edge的材料作为体模以降低投影测量方程之间的相关性。然后，利用CT成像系统的几何参数来获取投影测量数据所对应的准确透射长度信息来减小投影方程的测量误差。最后，综合利用透射衰减测量数据的保真性、轫致辐射能谱部分的连续性、特征辐射能谱部分的离散性、能谱的非负性和归一性以及平均有效衰减系数等信息，使用加权TV正则化方法建立目标函数，利用正则化理论中的L曲线准则通过黄金分割参数搜索策略求得最优正则化参数及对应的能谱估计结果。分别通过不同统计波动模型下的仿真能谱和实际测量数据对算法性能进行了验证，结果表明该方法与EM等方法相比，不受初始能谱的影响，有效提高了能谱估计结果的稳定性和准确性。 | |
| (2237-2241) | 广西大化墨玉的矿物学及谱学特征研究 [ PDF (2639 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2237-05 | | | 引用: 彭 帆，赵庆华，裴 磊，王 超，尹作为. 广西大化墨玉的矿物学及谱学特征研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2237-2241. | | Cite: PENG Fan, ZHAO Qing-hua, PEI Lei, WANG Chao, YIN Zuo-wei. Study of Mineralogical and Spectroscopic Characteristics of Black Nephrite from Dahua in Guangxi. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2237-2241. | | 摘要: 近年来大量的墨玉在国内外玉石市场上陆续出现，广西大化墨玉是最新发现的墨玉新品种。为了探究广西大化墨玉的矿物学及谱学特征，针对产自广西大化瑶族自治县的墨玉样品进行了常规检测，以及采用Ｘ射线粉末衍射仪、激光拉曼光谱仪、傅里叶红外变换光谱仪和激光剥蚀等离子体质谱仪等现代谱学仪器测试分析，从矿物组成、拉曼光谱和红外光谱以及化学元素组成进行了研究分析。常规宝石学特征测试显示广西大化墨玉的折射率为1.64(点测)，比重为3.12。偏光显微镜观察显示广西大化墨玉的主要矿物为阳起石，含量大于98%，结构为显微毛毡状结构。XRD测试明确样品主要成分为阳起石，其特征面网间距为8.498 3和3.145 9 。傅里叶红外变换光谱仪测试结果显示样品的红外光谱与透闪石理论值接近，主要的特征峰为1 078，1 026，925，765，703，659，584，485，436 cm-1，其中1 078，1 026，925 cm-1为O—Si—O和Si—O—Si的反对称伸缩振动及O—Si—O对称伸缩振动，765，703，659 cm-1为Si—O—Si对称伸缩振动，584，485，436 cm-1为Si—O弯曲振动。激光拉曼光谱测试测试结果显示样品的图谱基本集中在3 500～3 800和119～1 054 cm-1这两个区域内，样品的拉曼光谱119～1 054 cm-1的特征峰中1 055，1 029和930 cm-1为闪石类矿物特征的Si—O伸缩振动，744和671 cm-1为Si—O—Si伸缩振动，且在671 cm-1是强度最大的特征峰位，代表硅氧四面体结构单元中桥氧的对称伸缩振动；在3 800～3 500 cm-1区间为M—OH伸缩振动区域，反映了M1和M3位置的阳离子与结构中的OH-成键的振动信息，位于3 628，3647，3 664，3 678 cm-1，这是由于OH-伸缩振动导致。通过激光剥蚀质谱仪测试分析发现样品的主要化学成分为SiO2(52.4%)，FeO(21.95%)，CaO(12.5%)和MgO(12.4%)。此外还含有少量Al2O3，MnO，Na2O，P2O5，K2O和TiO2，由于样品富含Fe元素，计算Mg/(Mg+Fe)=0.504，因此大化墨玉为软玉中的阳起石玉，并由此推断大化墨玉的黑色由含铁量较高所致。 | |
| (2242-2245) | 矿山尾矿中微量银元素快速检测方法的研究 [ PDF (1962 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2242-04 | | | 引用: 周 伟，喻 杰，周建斌，万文杰，马英杰，许 助，费 鹏. 矿山尾矿中微量银元素快速检测方法的研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2242-2245. | | Cite: ZHOU Wei, YU Jie, ZHOU Jian-bin, WAN Wen-jie, MA Ying-jie, XU Zhu, FEI Peng. Rapid Detection Method of Trace Silver in Mine Tailings. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2242-2245. | | 摘要: 针对矿山尾矿中微量银元素测定的技术难题，提出了一种基于超短光路原理的能量色散X荧光能谱快速检测的方法。提高元素测量分辨率，提高样品分析效率，降低光管功率，延长仪器使用寿命。能谱系统优化了滤片以及探测器屏蔽物等设计，准直器采用对X射线基本无散射的聚四氟乙烯，达到微量银元素的检测要求。实际尾矿测试中，银的检出限达到0.1 mg·kg-1，RSD在0.1%～2.6%之间，准确度在87%～115%之间。对比尾矿、原矿及精矿的检测实验，证明了在能量色散X荧光能谱中引入超短光路设计方法，能够提升系统峰/本底比，满足微量银元素的检测要求。 | |
| (2246-2249) | 基于距离度量的LAMOST光谱中连续谱异常的自动检测 [ PDF (2677 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2246-04 | | | 引用: 于敬敬，潘景昌，孟凡龙，韦 鹏. 基于距离度量的LAMOST光谱中连续谱异常的自动检测. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2246-2249. | | Cite: YU Jing-jing, PANG Jing-chang, MENG Fan-long, WEI Peng. The Automatic Detection of the Continuum Problem in the Stellar Spectra Based on Distance Metric. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2246-2249. | | 摘要: 连续谱异常是指恒星光谱在获得和处理过程中由于星际消光和流量定标等原因造成连续谱严重偏离甚至中断的现象，这对光谱的谱线提取以及其他一些后续处理工作带来负面影响。提出了一种基于距离度量的连续谱异常光谱的自动检测方法，相比传统人眼检查在保证正确率的情况下大大地提高了工作效率。该方法首先通过光谱的lick线指数来确定待测光谱的恒星类型，同时对待测光谱进行归一化处理；然后分别提取待测光谱和对应类型模板光谱的连续谱；最后进行连续谱模板匹配，在每个波长点计算待测光谱和其模板光谱的流量差值，分析流量差值的分布，检验有多少差值点分布在在均值(β)附近的±α个标准差(δ)的范围内，进而可确定是否有连续谱异常。实验表明提出方法的可以快速有效的识别出连续谱异常的恒星光谱。 | |
| (2250-2253) | 巡天光谱中拼接异常光谱的自动检测和异常分级方法 [ PDF (2911 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2250-04 | | | 引用: 孟凡龙，潘景昌，于敬敬，韦 鹏. 巡天光谱中拼接异常光谱的自动检测和异常分级方法. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2250-2253. | | Cite: MENG Fan-long, PAN Jing-chang, YU Jing-jing, WEI Peng. An Automatic Detection and Classification Method of the Splicing Abnormality in the Stellar Spectra for LAMOST. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2250-2253. | | 摘要: 拼接异常是光谱在红蓝两端拼接区域表现出的光谱连续性差的一种现象。在LAMOST的光谱处理中，仪器的稳定性、观测条件以及获得的响应函数等问题都是造成拼接异常的原因。光谱拼接是否正常对于光谱发布等后续工作的质量有重要影响。提出一种拼接异常光谱的自动检测方法，有效地提高了工作效率。该研究可以为LAMOST数据提供一个自动的标记，来评价拼接质量，也可以为用户提供一个使用数据时的选择。该方法首先将待测光谱进行流量归一化、去除钠线等预处理，并将其分为红蓝两端；然后对红蓝两端分别进行拟合；最后对两条拟合曲线，选取一系列等波长间隔的点，计算在这些点处的流量差值，得到所有流量差值的均值，标准差，并且计算两条曲线积分面积的差值；基于上述统计量，提出了一个判断光谱是否异常及其异常程度的评价函数。大量的实验证明，该方法具有良好的拼接异常光谱检测效果。 | |
| (2254-2258) | CPT原子钟参数设计及其光谱实验研究 [ PDF (3629 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2254-05 | | | 引用: 陈大勇，廉吉庆，涂建辉，翟 浩，刘苏民. CPT原子钟参数设计及其光谱实验研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2254-2258. | | Cite: CHEN Da-yong, LIAN Ji-qing, TU Jian-hui, ZHAI Hao, LIU Su-min. The Design for CPT Atomic Clock and Study for Spectral Experimental of CPT Atomic Clock. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2254-2258. | | 摘要: 通过建立被动型CPT铯原子钟的理论模型，开展CPT信号与铯原子气室特性参量间关系的仿真分析和研究，建立铯原子气室设计及分析方法，得到了被动型CPT铯原子钟最佳设计参数，直径10 mm、长度10 mm、缓冲气体为N2的圆柱形铯原子气室，最佳工作参数为：工作温度为320 K、气体压强值50 Torr。并经多波长多普勒吸收光谱、CPT信号锁定及频率稳定度测试等实验，验证了理论模型的正确性，为开展高性能芯片级CPT铯原子钟的设计、参数优化提供了一种研究方法。 | |
| (2259-2266) | 空芯光波导在光谱气敏检测中的应用 [ PDF (2143 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2259-08 | | | 引用: 李金义，杜振辉，王瑞雪，杨 旭，宋丽梅，郭庆华. 空芯光波导在光谱气敏检测中的应用. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2259-2266. | | Cite: LI Jin-yi, DU Zhen-hui, WANG Rui-xue, YANG Xu, SONG Li-mei, GUO Qing-hua. Applications of Hollow Waveguide in Spectroscopic Gas Sensing. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2259-2266. | | 摘要: 空芯光波导(HWG)用于光谱气体检测中，既可以实现光路的传输，又可以充当气体样品池实现长光程高灵敏度测量，具有体积小，响应时间快、成本低、光路稳定灵活等优点。介绍了基于镀银/碘化银的空芯光波导(Ag/AgI-HWG)、光子带隙空芯光波导(PBG-HWG)和基片集成空芯光波导(iHWG)等类型的空芯光波导，并总结了近年来空芯光波导在光谱气敏检测中的研究及进展，梳理了其应用方式及应用领域。研究表明，空芯光波导替代传统的气体池与傅里叶变换红外光谱(FTIR)、激光吸收光谱和拉曼光谱等不同的光谱技术结合已取得一系列成果，且已经应用于环境监测、呼气诊断和工业过程检测和控制等领域。其中，基于中红外激光吸收光谱的空芯光波导传感器组成相对简单，成本较低，与各类光波导的兼容性和环境适应性较强，发展前景较好。总之，随着激光技术、光波导技术和光谱技术的发展，基于空芯光波导的光谱气体检测正在迅速发展，并逐步由实验室走向现场应用。 | |
| (2267-2272) | 一种Offner型小型短波红外成像光谱仪 [ PDF (4558 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2267-06 | | | 引用: 郑志忠，杨 忠，修连存，董金鑫，陈春霞，高 扬，俞正奎. 一种Offner型小型短波红外成像光谱仪. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2267-2272. | | Cite: ZHENG Zhi-zhong, YANG Zhong, XIU Lian-cun, DONG Jin-xin, CHEN Chun-xia, GAO Yang, YU Zheng-kui. Design of a SWIR Offner Imaging Spectrometer. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2267-2272. | | 摘要: 通过对Offner分光光学系统分析，给出了快速计算初始结构参数公式，根据算得的初始结构参数优化出一套适用于短波红外(1 000～2 500 nm)的分光光学系统，设计的光学系统相对孔径大(F/#2.2)、光谱分辨率高(优于10 nm)和入射狭缝长(12 mm)，在整个波长和视场范围内调制传递函数MTF均大于0.5。完成的成像光谱仪整机体积小，重量轻(小于5 kg)，仪器测试结果表明，全光谱范围内光谱线性好，光谱标定后波长精度优于4 nm, 通过对不同波段分辨率测试，全波长范围内光谱分辨率与设计相符，动态成像实验表明, 光谱图像清晰并且光谱数据质量佳。 | |
| (2273-2277) | 一种用于变压器局部放电在线监测的光纤声发射传感器实验研究 [ PDF (2787 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2273-05 | | | 引用: 马 宾，徐 健. 一种用于变压器局部放电在线监测的光纤声发射传感器实验研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2273-2277. | | Cite: MA Bin, XU Jian. Study of Fiber-Optic Acoustic Emission Sensor for Partial Discharges Detection in Power Transformer. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2273-2277. | | 摘要: 提出了一种光纤声发射传感器并构建传感系统实现变压器局部放电在线监测，利用传感光栅体积小，重量轻，灵敏度高和抗电磁干扰的特点，将传感器置于变压器内部实现局部放电声发射信号的测量。研究了传感光栅实现声发射应力波测量的机理，声发射信号引起传感光栅反射光谱发生漂移，导致特定频点处反射光强发生变化，通过反射光强的变化实现声发射信号的测量。构建声发射传感系统实验模型并提出了一种系统性能优化策略，使系统工作在传感光栅反射光谱上升或下降沿的半峰值频点处，从而保障传感系统具有良好的线性输出特性；研究传感系统工作点稳定技术，设计信号反馈回路自动跟踪反射光谱的漂移，保证系统稳定工作在传感光栅半峰值频点处，消除温度变化对传感系统测量精度的影响。将封装好的传感器用于变压器局部放电现场检测，结果表明，光纤光栅声发射传感器与压电传感器相比具有灵敏度高、动态范围宽等优点，可以实现变压器局部放电在线监测。 | |
| (2278-2282) | 采用长光程差分吸收光谱技术(LP-DOAS)的中红外痕量一氧化碳检测仪 [ PDF (2571 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2278-05 | | | 引用: 吕 默，王一丁，陈 晨. 采用长光程差分吸收光谱技术(LP-DOAS)的中红外痕量一氧化碳检测仪. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2278-2282. | | Cite: LÜ Mo, WANG Yi-ding, CHEN Chen. Development of Mid-Infrared Trace-CO Detector with Long-Path Differential Optical Absorption Spectroscopy (LP-DOAS). Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2278-2282. | | 摘要: 一氧化碳作为一种危险的开采排放气体，在复杂的井下环境中极易累积，对矿工生命安全造成严重威胁。介绍了一种紧凑型一氧化碳检测仪，该仪器采用激发波长为4.65 μm的量子级联激光器作为光源，配合中红外碲镉汞光电探测器与光程长度12 m的紧凑型多次反射气室，实现了对痕量一氧化碳气体的检测。自主设计的新型高速光电信号采集系统解决了应用商业示波器造成的信号链阻抗失配的问题。这一新系统的采样带宽为400 MHz，采样频率1 GSPS，垂直分辨率达到12 bit，有效的提高了检测仪的灵敏度与集成度。该仪器采用长光程差分吸收光谱法，通过比较实测光谱与进行Voigt展宽的理论光谱之间的残差得出此检测仪的检测下限为108×10-9。检测仪的测量误差有非平稳，慢时变的特点。根据这一特点我们采用阿伦方差对气体检测仪检测灵敏度进行了估计，经过约40 s方差曲线达到极小值，此时阿伦方差值为61×10-9。在2 h的稳定性测试中，检测仪稳定度达到2.1×10-3，在长达12 h的稳定性测试中，检测仪的稳定度依然可以达到1.7×10-2。此仪器具有较高的灵活性，通过更换不同激射波长的激光器可以实现对多种气体的痕量检测。 | |
| (2283-2287) | 多光谱多点标定的CCD二维温度场重建方法的研究 [ PDF (1557 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2283-05 | | | 引用: 张福才，孙晓刚，邢 键. 多光谱多点标定的CCD二维温度场重建方法的研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2283-2287. | | Cite: ZHANG Fu-cai, SUN Xiao-gang, XING Jian. Research of Multi Points and Multi Spectral Calibration in Two-Dimensional Temperature Field Reconstruction Based on CCD. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2283-2287. | | 摘要: 以多光谱技术作为基础，针对CCD二维温度场测量的特点，提出了彩色CCD二维温度场多光谱真温在线多点标定系统。通过对多光谱辐射测温理论和CCD的测量模型的分析，推导出气体燃烧时的真温与CCD亮度之间的近似关系。使用多光谱多点测温技术计算出多点的发射率和真温并使用这些真温值完成CCD面阵上与之对应点的真温标定。将该真温标定系统应用于CO2激光焊接火焰的二维温度场测量过程中，不但得到了波长与光谱发射率之间的变化规律同时也得到了CO2激光焊接火焰的二维真温分布图。研究提出的多光谱标定技术具有实时性、灵活性的特点, 是一种可行的CCD在线真温多点标定与测量的方法。 | |
| (2288-2293) | 旋转波片偏振仪波片方位误差研究 [ PDF (1562 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2288-06 | | | 引用: 代 虎，颜昌翔. 旋转波片偏振仪波片方位误差研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2288-2293. | | Cite: DAI Hu, YAN Chang-xiang. Investigation of Azimuth Error of the Retarder of Stokes Polarimeter. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2288-2293. | | 摘要: 旋转波片Stokes偏振仪是最常用的测量光束偏振态的仪器。波片快轴方位误差是影响旋转波片Stokes偏振仪的主要误差源之一。为了研究波片方位偏差对测量精度的影响，提出了一种描述波片快轴方位误差向最终的偏振测量误差传递的数学模型，并引入协方差矩阵法表征偏振测量误差。根据这一模型，获得最优的偏振仪配置参数。在推导过程中，假设波片方位误差服从同一高斯分布。基于此误差模型，得到如下结论：(1)由波片方位误差引入的测量误差与光强测量次数N成反比；(2)测量误差独立于入射光强度，但是依赖于入射光偏振态(s1, s2, s3)和波片的位相延迟量δ；(3)波片位相延迟量在(103.22°, 116.13°)范围内时波片方位误差引入的测量误差最小。最后，经过仿真实验证明，所得解析结果与仿真模拟结果相一致。 | |
| (2294-2297) | Br掺杂对石墨烯带隙影响的实验研究 [ PDF (1360 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2294-04 | | | 引用: 张秋慧，周成虎，武兴会，黄全振，冯国英，卢晓翔. Br掺杂对石墨烯带隙影响的实验研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2294-2297. | | Cite: ZHANG Qiu-hui, ZHOU Cheng-hu, WU Xing-hui, HUANG Quan-zhen, FENG Guo-ying, LU Xiao-xiang. The Experimental Research on Br2 Doping Effect on Multi-Layer Graphene Bandgap. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2294-2297. | | 摘要: 石墨烯独特的结构和性能使其在纳米电子、半导体器件等领域成为研究的热点，但其零带隙的特性严重限制了其应用。采用化学气化沉积法制备了多层石墨烯，并使用溴蒸汽对制备的多层石墨烯进行掺杂，分析研究了溴蒸汽化学掺杂对石墨烯带隙的影响。为了对比溴蒸汽掺杂对石墨烯带隙的影响，使用633 nm He-Ne光分别测量了石墨烯掺杂前和掺杂后的拉曼光谱，根据拉曼光谱计算了石墨烯费米能级移动与掺杂溴蒸汽之间的关系。实验结果表明：溴蒸汽掺杂对石墨烯拉曼光谱G带产生影响; 随着掺杂溴蒸汽体积的增加，拉曼光谱G带向高频移动并逐渐趋于稳定；G带和2D带强度比也迅速增加，并最终趋于稳定。费米能级的移动与G峰位置成线性关系，利用G峰峰值位置与费米能级实验关系式计算了溴掺杂后石墨烯的费米能级，分析了化学掺杂对石墨烯带隙的影响。 | |
| (2298-2304) | 溴化镧闪烁体探测器性能及应用研究 [ PDF (1710 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2298-07 | | | 引用: 张海薇，王 磊，冷逢庆，庹先国，刘明哲，成 毅，姚付良，李三刚，赵柏俊，卢 位. 溴化镧闪烁体探测器性能及应用研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2298-2304. | | Cite: ZHANG Hai-wei, WANG Lei, LENG Feng-qing, TUO Xian-guo, LIU Ming-zhe, CHENG Yi, YAO Fu-liang, LI San-gang, ZHAO Bai-jun, LU Wei. Properties and Application Studies of LaBr3(Ce) Scintillation Detector. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2298-2304. | | 摘要: LaBr3(Ce)探测器是一种新型闪烁体探测器，具有高光产额，高探测效率，高时间和空间分辨率，高能量分辨率，温度特性良好，抗辐射性能良好，操作简便等优点。从2001年以来，该探测器得到了迅速的研究和应用。LaBr3(Ce)探测器在核共振荧光检测、瞬发γ中子活化分析、爆炸物检测、核医学成像、环境辐射监测、空间辐射探测等方面的应用研究中取得了非常良好的效果。该探测器表现出优于以往用于这些领域的探测器的性能(例如NaI(Tl)探测器、BGO探测器、HPGe探测器等)。介绍了LaBr3(Ce)探测器的性能及其应用研究进展，对代表性文献进行了简析和综述，阐明了其良好的应用前景。 | |
| (2305-2310) | (Fe，N)共掺杂TiO2红外光谱的电负性原理研究 [ PDF (2416 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2305-06 | | | 引用: 陈俊宇，姜贵民，滕 媛，陈东东，严继康，甘国友. (Fe，N)共掺杂TiO2红外光谱的电负性原理研究. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2305-2310. | | Cite: CHEN Jun-yu, JIANG Gui-min, TENG Yuan, CHEN Dong-dong, YAN Ji-kang, GAN Guo-you. Research on Infrared Spectra of (Fe, N) Doped TiO2 by the Electronegativity Principle. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2305-2310. | | 摘要: 采用电负性原理，构建合理的红外光谱模型，对TiO2红外光谱的振动频率与元素电负性之间的各种经验关系进行探究。采用溶胶-凝胶法制备(Fe，N)共掺杂TiO2，利用X-射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)对样品的物相和红外光谱进行了表征。XRD物相分析表明当煅烧温度为600 ℃时，TiO2样品中的无定形结构己基本转化为锐钛矿型结构。随着煅烧温度升高，TiO2的X射线衍射峰逐渐由宽变窄，衍射强度由弱变强。当煅烧温度为700 ℃时，锐钛矿型的衍射峰基本消失，取而代之的是金红石相的衍射峰，但TiO2的主晶相并没有发生改变。红外光谱分析表明(Fe，N)共掺杂TiO2在650～500 cm-1区间有一个较宽的吸收峰。电负性模拟计算了(Fe，N)共掺杂TiO2红外光谱的伸缩振动频率，获得了Fe、N掺杂的位置、分子结构和键价特征：首先计算出约化质量μ，然后按照经典力学伸缩力常数k与频率ν之间满足的关系，结合力常数与电负性关系、键级的计算方法，计算了基本单元都是氧八面体的掺杂金红石、锐钛矿TiO2的分子振动频率。结果表明：通过电负性理论计算的(Fe，N)共掺杂的TiO2的红外光谱与实验测量的红外光谱的伸缩振动频率比较吻合。 | |
| (2311-2316) | 利用自体荧光成像量化分析牙菌斑 [ PDF (2224 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2311-06 | | | 引用: 陈超佳，劳玮炜，林 斌，陈庆光，朱海华，曹向群，陈 晖. 利用自体荧光成像量化分析牙菌斑. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2311-2316. | | Cite: CHEN Chao-jia, LAO Wei-wei, LIN Bin, CHEN Qing-guang, ZHU Hai-hua, CAO Xiang-qun, CHEN Hui. Quantification of Dental Plaque Based on Auto-Fluorescence Imaging. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2311-2316. | | 摘要: 牙菌斑是造成龋病及牙周病的主要因素之一，通过检测牙齿表面牙菌斑含量多少能在一定程度上了解牙齿健康程度，对口腔健康的维护有重要意义。利用牙菌斑与牙齿组织自体荧光光谱的差异性，本文设计了一套便携式的基于自体荧光成像的检测系统。(1)该系统以中心波长为405 nm的LED作为激发光源，辅以中心波长520 nm的长波通滤光片提高系统信噪比，CCD作为感光器件；系统采集荧光图像后，根据成像结果分析牙面上牙菌斑含量。(2)设计了验证实验采集受试者牙齿图像，并以牙菌斑百分比作为量化牙菌斑多少的指标。实验结果表明荧光图像菌斑百分比与Turesky改良的Quigley-Hein菌斑指数的Spearman等级相关系数为0.944，牙齿荧光图像牙菌斑百分比与染色图像牙菌斑百分比的Pearson相关系数为0.875。由此可见，文中的检测系统具有较好的准确性，而且因为采用光学检测方法，具有非侵入性且可重复性，所以它有广阔的临床应用前景，有望成为家用口腔健康的检查手段。 | |
| (2317-2324) | 利用三维荧光结合平行因子算法研究金属离子对溶解性有机物的猝灭和校正 [ PDF (8996 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)07-2317-08 | | | 引用: 赵 山，殷高方，赵南京, 杨瑞芳, 肖 雪，刘建国，刘文清. 利用三维荧光结合平行因子算法研究金属离子对溶解性有机物的猝灭和校正. 光谱学与光谱分析，2017，37(07)：2317-2324. | | Cite: ZHAO Shan, YIN Gao-fang, ZHAO Nan-jing, YANG Rui-fang, XIAO Xue, LIU Jian-guo, LIU Wen-qing. Metal Ions Fluorescence Quenching and Correcting on Dissolved Organic Matter in Drinking Water Using Fluorescence Excitation-Emission Matrix and Parallel Factor Analysis. Spectroscopy and Spectral Analysis，2017，37(07)：2317-2324. | | 摘要: 溶解性有机物的荧光组份由于受到金属离子的影响其荧光强度受到变化，从而为溶解性有机物的定量分析带来挑战。利用三维荧光结合平行因子分析方法研究了Cu(Ⅱ), Fe(Ⅲ), Ni(Ⅱ), Sr(Ⅱ), Hg(Ⅱ), K(Ⅰ), Mg(Ⅱ) 和Mn(Ⅱ)八个金属离子对典型溶解性有机物荧光组分的荧光猝灭作用，五个水样来源各不相同。实验表明水样被平行因子成功分解为三个荧光组分(色氨酸、腐殖酸、富里酸)，这三个荧光组份的荧光得分随着Fe(Ⅲ), Cu(Ⅱ), Hg (Ⅱ)和 Ni(Ⅱ)浓度的增加呈线性或指数下降。在这四种离子中，Fe(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)对腐殖酸和富里酸的荧光猝灭作用明显大于Hg (Ⅱ)和 Ni(Ⅱ)。Sr(Ⅱ), K(Ⅰ), Mg(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)基本没有影响。其中Fe(Ⅲ)对于三个荧光组分的荧光猝灭都有较好的分析。由于只考虑Fe(Ⅲ) 和Cu(Ⅱ)的影响，对于含有金属离子的饮用水的荧光强度的校正曲线也被建立。不同来源的饮用水中荧光组份的荧光得分的衰减规律也是不一样的，因此水样的来源也是测量时需要考虑的因素。实验证实了金属离子对溶解性有机物的荧光猝灭作用以及其他因素比如Fe(Ⅲ) 和Cu(Ⅱ)和溶解性有机物本身的多样性都是我们荧光测量典型荧光组份时需要考虑的。表明三维荧光结合平行因子分析方法是一个有效的准确测量溶解性有机物荧光组份的工具。 | |
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