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《光谱学与光谱分析》2018年, 第38卷, 第1期
发布时间:2018-01-05]
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(1-7) | 基于多波长透射光谱法的水体细菌微生物检测能力初步研究 [ PDF (4568 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0001-07 | | | 引用: 喻慧娟,赵南京,甘婷婷,段静波,胡玉霞,刘建国,刘文清. 基于多波长透射光谱法的水体细菌微生物检测能力初步研究. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):1-7. | | Cite: YU Hui-juan, ZHAO Nan-jing, GAN Ting-ting, DUAN Jing-bo, HU Yu-xia, LIU Jian-guo, LIU Wen-qing. Analysis of Detection Ability of Bacteria in Water Based on Multi-Wavelength Transmission Spectroscopy Technique. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):1-7. | | 摘要: 搭建的水体细菌微生物多波长透射光谱快速测量实验系统,实验获取了肺炎克雷伯菌、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在不同浓度下220~900 nm范围内的多波长透射光谱,研究建立了三种细菌基于不同波长点及全光谱波段的浓度校准曲线,计算了肺炎克雷伯菌、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的检测限,并与紫外-可见分光光度计测量分析结果进行了对比。结果表明,实验系统与紫外-可见分光光度计测量光谱线性相关系数在0.999 8以上,具有非常好的一致性,且30次光谱信号采集时间仅需15 s;基于实验系统分析得到三种细菌在220,258,300,350,400,450,500和550 nm不同波长点以及全光谱波段的检测限结果均优于紫外-可见分光光度计,且利用多波长透射光谱全光谱波段计算得到的细菌检测限均最低,其中:肺炎克雷伯菌、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的检测限分别为1.60×104,1.06×104和1.16×104 cells·mL-1。研究结果为进一步发展水体细菌微生物的多波长透射光谱快速定量检测技术提供了基础数据。 | |
(8-8-14) | 红外和拉曼光谱在金属氢化物结构分析中的应用 [ PDF (2737 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0008-07 | | | 引用: 陈 淼,彭述明,周晓松,龙兴贵,傅依备. 红外和拉曼光谱在金属氢化物结构分析中的应用. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):8-8-14. | | Cite: CHEN Miao, PENG Shu-ming, ZHOU Xiao-song, LONG Xing-gui, FU Yi-bei. Applications of Infrared and Raman Spectroscopy in Metal Hydrides and Deuterides Structure Analysis. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):8-8-14. | | 摘要: 红外光谱和拉曼光谱是分析金属氢化物结构的强有力工具,通过红外、拉曼光谱分析并结合理论计算,可以获得二元(MgH2,CaH2,AlH3)和三元(Mg2FeH6)金属氢化物中金属原子与氢原子局域成键环境信息,从而鉴别金属氢化物不同的相结构,还可以获得三元金属氢化物M2RuH6(M=Ca,Sr,Eu)中由于金属原子的不同而导致的结构差异,以及三元金属氢化物与其氘化物的结构差异。利用原位拉曼光谱分析技术分析高压或高温下金属氢化物的形成与分解反应过程,可以获得金属氢化物在高压加载及卸压过程中的结构变化,更好的理解金属氢化物的衍射数据。PAIR(photoacoustic infrared spectroscopy)光谱技术增强了红外活性和拉曼活性组合谱带的强度,从而避免了空气及潮湿环境对傅里叶红外变换光谱实验结果的影响。红外光谱和拉曼光谱用于金属氚化物的结构分析,获得金属氢化物中金属原子与氢同位素原子局域成键环境的差异,更好的研究氢同位素效应。而且,拉曼光谱已被成功用于分析氢同位素混合气体的组成。因此,将金属氢化物结构的红外和拉曼光谱分析与氢同位素气体组分的拉曼光谱分析相结合,可用于研究金属与氢同位素气体反应的动力学过程及同位素效应。 | |
(15-15-20) | 基于混合表面等离子体波导的纳米激光器的研究 [ PDF (2806 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0015-06 | | | 引用: 李文超,王亚娟,何家欢,冯丹丹,李志全,童 凯,顾而丹. 基于混合表面等离子体波导的纳米激光器的研究. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):15-15-20. | | Cite: LI Wen-chao, WANG Ya-juan, HE Jia-huan, FENG Dan-dan, LI Zhi-quan, TONG Kai, GU Er-dan. A Hybrid Plasmonic Waveguide for Nanolaser Applications. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):15-15-20. | | 摘要: 设计了一种带有金属脊和低折射率介质夹层的新型混合表面等离子体波导结构,利用有限元法对该结构进行了数值仿真。COMSOL Multiphysics软件是一款基于有限元法模拟真实物理现象的仿真软件。在COMSOL Multiphysics软件平台上,构建该结构的三维模型,使用模态分析和频域分析模块,研究了其电场分布、归一化模式面积、传输长度、增益阈值、品质因数。结果表明:在工作波长为370 nm时,所设计波导的光场约束可达到较好的深亚波长水平,同时保持大的传输长度。提出的带有金属脊结构与平坦金属层结构相比,波导特性更好。将该结构应用于纳米激光器,由基模和纵模反映出,激光器内光场分布稳定且集中在极小的面积内。在波导特性良好的情况下,该激光器可保持较低的增益阈值和较高的谐振腔品质因数。综合考虑,选取最优尺寸为r=80 nm, d=45 nm,此时有效模式面积为0.005 1λ2,传输长度为1 668 nm,增益阈值为1.46×10-6 m-1, 品质因子74.5。最后,在最优尺寸下,通过仿真得到了该结构的发射光谱,其发射波长为360 nm,输出电能比输入电能增强了3 100倍。该结构为小型化和集成化的纳米设备提供了技术支持,在生物医学和光通信等领域有广泛的应用前景。 | |
(21-25) | GaN在辐射场中的物理特性和光谱研究 [ PDF (2018 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0021-05 | | | 引用: 尹文怡,刘玉柱,林 华,李炳生,秦朝朝. GaN在辐射场中的物理特性和光谱研究. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):21-25. | | Cite: YIN Wen-yi, LIU Yu-zhu, LIN Hua, LI Bing-sheng, QIN Chao-chao. Molecular Structure and Spectrum of GaN under the Radiation Fields. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):21-25. | | 摘要: 采用密度泛函理论的B3LYP方法, 在6-311G++(d,p)基组水平上优化了不同外电场(0~0.025 a.u.)下氮化镓分子的基态稳定构型, 在此基础上利用同样的方法计算了氮化镓分子的分子结构、偶极矩、总能量、能隙以及红外光谱, 拉曼光谱, 紫外-可见吸收光谱强度。结果表明, 分子的结构的变化与电场大小呈现强烈的依赖关系。随着正向外加电场的增加, GaN分子键长不断减小, 电偶极距不断减小, 分子总能量不断增大, 分子能隙不断减小, 红外光谱吸收峰出现蓝移现象, 拉曼光谱出现蓝移现象。随着外电场的加强, 分子紫外-可见吸收光谱振子强度出现先减小后增大再减小的反复变化, 其波峰则出现红移现象。 | |
(26-26-30) | 宽光谱干涉显微术快速提取内指纹 [ PDF (1349 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0026-05 | | | 引用: 王金玉,雷 鸣,尹韶云,李 刚,汪岳峰. 宽光谱干涉显微术快速提取内指纹. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):26-26-30. | | Cite: WANG Jin-yu, LEI Ming, YIN Shao-yun, LI Gang, WANG Yue-feng. Broad Band Source Based Interferometric Microscopy for Fast Reading Internal Fingerprint. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):26-26-30. | | 摘要: 指纹识别是一种广泛应用的生物特征识别技术,但现有指纹身份识别装置由于容易被指纹膜欺骗而存在安全问题,手指表面弄脏、太湿或者磨损也会导致识别失效,存在鲁棒性差的问题。手指内部220~550 μm的皮肤层,具有表面(外部)指纹相同的拓扑特征。这些内部层,充当“主模板”导致外部指纹按照它的形状生长,另外,手指内部的汗腺和微血管结构也和指纹有跟随形状。这些皮下指纹,和对应层面的汗腺等组织结构,具有终生不变性,我们称之为内指纹。内指纹难以仿制,可以用于准确而高度鲁棒的生物身份识别。但是目前报道的用扫频层析术获得内指纹图像,由于对二维正面图像提取需要扫描,并最终从三维指纹结构中重构正面图像,数据量大,提取速度太慢,限制了其实用性。提出一种基于宽光谱干涉显微术的手指皮肤下内部指纹成像系统,以宽光谱弱相干白光激光实现3.5 μm轴向分辨率,采用低数值孔径的光路提高了穿透深度,利用光源空间非相干性和阵列探测器无需扫描一次性获得6.14 mm×6.14 mm的内指纹图像,实现了0.4 s每帧的快速读取,并以三维分层图像展示了手指内部指纹,及其汗腺结构等特征,该工作确认了宽广谱干涉显微术快速提取内指纹用于生物识别的可行性,为高安全度生物识别提供了新方法。 | |
(31-35) | 基于互信息的遗传算法在光谱谱段选择中应用 [ PDF (1385 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0031-05 | | | 引用: 孔清清,宫会丽,丁香乾,刘 明. 基于互信息的遗传算法在光谱谱段选择中应用. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):31-35. | | Cite: KONG Qing-qing, GONG Hui-li, DING Xiang-qian, LIU Ming. Research on Genetic Algorithm Based on Mutual Information in the Spectrum Selection. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):31-35. | | 摘要: 在近红外光谱分析技术中,建立一个准确、稳健的定量模型至关重要。全光谱建模会增加建模和预测时间,降低模型的稳健性和预测精度,因此有效的变量选择方法对于模型构建至关重要。针对该问题,提出了基于互信息的遗传算法(GAs-MI)对特征变量进行选择,互信息筛选掉大量无关信息和冗余信息,遗传算法进一步选择出高辨别力的特征;并在遗传算法的变异过程中引入Shapley值方法,减少了人为设定参数的随机性。为了验证算法的有效性,选取有代表性的273个烟叶样本为实验材料,随机选择其中182个样本实现对烟叶总烟碱的PLS定量建模,剩余样本作为测试集,以相关系数(R)、交互验证均方差(RMSECV)和预测均方根误差(RMSEP)为模型评价指标。实验结果表明,通过该方法选择的波长建立的模型更加简单、预测能力更强。 | |
(36-41) | 卷积神经网络用于近红外光谱预测土壤含水率 [ PDF (1406 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0036-06 | | | 引用: 王 璨,武新慧,李恋卿,王玉顺,李志伟. 卷积神经网络用于近红外光谱预测土壤含水率. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):36-41. | | Cite: WANG Can, WU Xin-hui, LI Lian-qing, WANG Yu-shun, LI Zhi-wei. Convolutional Neural Network Application in Prediction of Soil Moisture Content. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):36-41. | | 摘要: 近红外光谱分析技术在土壤含水率预测方面具有独特的优势,是一种便捷且有效的方法。卷积神经网络作为高性能的深度学习模型,能够从复杂光谱数据中自主提取有效特征结构进行学习,与传统的浅层学习模型相比具有更强的模型表达能力。将卷积神经网络用于近红外光谱预测土壤含水率,并提出了有效的卷积神经网络光谱回归建模方法,简化了光谱数据的预处理要求,且具有更高的光谱预测精度。首先对不同含水率下土壤样品的光谱反射率数据进行简单的预处理,通过主成分分析减少光谱数据量,并将处理后的光谱数据变换为二维光谱信息矩阵,以适应卷积神经网络特殊的学习结构。然后基于卷积神经网络算法,设置双层卷积和池化结构逐层提取光谱数据的内部特征信息,并采用局部连接和权值共享减少网络参数、提高泛化性能。通过试验优化网络结构和各项参数,最终获得针对土壤光谱数据的卷积神经网络土壤含水率预测模型,并与传统的BP,PLSR和LSSVM模型进行对比实验。结果表明在训练样本达到一定数量时,卷积神经网络的预测精度和回归拟合度均高于三种传统模型。在少量训练样本参与建模的情况下,模型预测表现高于BP神经网络,但略低于PLSR和LSSVM模型。随着参与训练样本量的增加,卷积神经网络的预测精度和回归拟合度也随之稳定提升,达到并显著优于传统模型水平。因此,卷积神经网络能够利用近红外光谱数据对土壤含水率做出有效预测,且在较多样本参与建模时取得更好效果。 | |
(42-42-48) | 近红外光谱人体血液甘油三酯无创检测 [ PDF (4696 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0042-07 | | | 引用: 袁境泽,卢启鹏,吴春阳,丁海泉,高洪智,李晚侠,王 洋. 近红外光谱人体血液甘油三酯无创检测. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):42-42-48. | | Cite: YUAN Jing-ze, LU Qi-peng, WU Chun-yang, DING Hai-quan, GAO Hong-zhi, LI Wan-xia, WANG Yang. Noninvasive Human Triglyceride Detecting with Near-Infrared Spectroscopy. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):42-42-48. | | 摘要: 为实现人体血液甘油三酯(TG)含量无创检测,应用近红外光谱技术(NIRS),对单体TG进行定量分析。通过离体实验优选检测波段(5 700~5 600和4 600~4 400 cm-1),优化设计检测探头,综合预处理方法等手段,对其中TG含量进行定标和预测。以期提升单体TG无创检测精度及稳定性。无创采集54组单体光谱数据,并对其中TG含量进行定标预测,经对比分析确定平滑滤波(SG)结合偏最小二乘方法(PLS)的定标模型稳健性最优,对预测集1,2样品最佳分析结果:预测标准偏差RMSEP分别为12和12.8 mg·dL-1,相对预测标准偏差RSD为16.25%和17.33%,预测精度理想,基本可用于单人TG的日常监测。鉴于SG-PLS模型在单体TG无创测量及日变化趋势预测方面的良好表现,NIRS分析技术将在TG无创检测与日常管理领域有更为广泛的应用前景。 | |
(49-53) | 辐射背景对岩石受力热红外光谱变化影响的实验研究 [ PDF (1981 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0049-05 | | | 引用: 黄建伟,刘善军,徐忠印,马春艳,吴立新. 辐射背景对岩石受力热红外光谱变化影响的实验研究. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):49-53. | | Cite: HUANG Jian-wei, LIU Shan-jun, XU Zhong-yin, MA Chun-yan, WU Li-xin. Experimental Study on the Influence of the Radiation Background on the Variation in Thermal Infrared Radiance of Loaded Rock. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):49-53. | | 摘要: 研究表明,岩石在加载过程中表面的红外辐射随应力发展而变化,而辐射信息的有效提取与辐射背景存在密切关系。通过理论分析不同实验环境对岩石受力热红外光谱变化影响,开展了花岗岩在室内外环境下的受力热红外光谱观测实验,分析了不同辐射背景下岩石红外辐射与应力的相关性以及由应力引发的辐射变化信息的强弱差异,并对两种环境下岩石应力热红外探测的优势波段进行了对比分析。结果表明,辐射背景对岩石受力热红外光谱探测结果有重要影响,室外环境因背景辐射较弱,相同应力作用下的红外辐射变化更加显著,与应力之间的相关程度更高,优势波段区间更宽,更加有利于岩石应力的热红外探测。8.0~11.8 μm波段是利用热红外遥感监测地表花岗岩应力变化的优势波段。 | |
(54-57) | 近红外光谱分析技术在宝石研究中的应用 [ PDF (1576 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0054-04 | | | 引用: 李晓静,虞 澜,祖恩东. 近红外光谱分析技术在宝石研究中的应用. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):54-57. | | Cite: LI Xiao-jing, YU Lan, ZU En-dong. Application of Near Infrared Spectroscopy in the Study of Gems. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):54-57. | | 摘要: 运用傅里叶变换红外光谱仪对常见宝石、玉石、有机宝石的近红外光谱进行分析研究以及谱峰归属。宝石的近红外光谱表明,宝石矿物中广泛存在不同类型水的合频、倍频吸收峰,也可出现能量较低的电子跃迁吸收峰,其中水分子组合频吸收峰位于5 200 cm-1±,OH的倍频吸收峰位于7 000 cm-1±,以5 898 cm-1±和7 849 cm-1±为中心的强宽吸收谱带为能量较低的电子跃迁吸收峰,并且当只有7 000 cm-1±出现时表明水以—OH的形式存在于宝石中,当5 200和7 000 cm-1±吸收峰同时存在则表明宝石矿物中水的存在形式既有水分子也有—OH。而有机宝石近红外光谱以7 000 cm-1± NH伸缩振动的一级倍频和5 200 cm-1± NH伸缩振动与酰胺Ⅱ的组合频为特征。但是,近红外光谱吸收峰的峰位、峰型、相对强度因有机宝石的品种不同而有所区别。苯环中CH的伸缩振动与弯曲振动组合频吸收峰(4 061和4 179 cm-1±)、CH伸缩振动与苯环骨架振动的组合频吸收峰(4 621和4 683 cm-1±)为经过有机物充填处理的宝玉石的特征谱峰,其中,与苯环有关的吸收峰,表示样品经过充填处理,指示样品中环氧树脂的存在。 | |
(58-61) | 近红外反射光谱快速测定四种大豆制品中寡糖含量的研究 [ PDF (1104 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0058-04 | | | 引用: 王潇潇,李军涛,孙祥丽,韩苗苗,陈义强,张丽英. 近红外反射光谱快速测定四种大豆制品中寡糖含量的研究. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):58-61. | | Cite: WANG Xiao-xiao, LI Jun-tao, SUN Xiang-li, HAN Miao-miao, CHEN Yi-qiang, ZHANG Li-ying. Study on Rapid Determination of Oligosaccharides in Soybean Products by Near-Infrared Reflectance Spectroscopy. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):58-61. | | 摘要: 试验探讨了近红外反射光谱测定大豆制品中寡糖(蔗糖、棉籽糖及水苏糖)含量的可行性。2012年—2014年,从国内20个代表性大豆制品加工厂收集并筛选了160个大豆制品(包括去皮豆粕、膨化豆粕、发酵豆粕及膨化大豆各40个),同时为使样品集中的寡糖含量均匀分布,采用发酵豆粕和普通豆粕混合的方法,配制人工混合豆粕样品40个,使用偏最小二乘法,采用不同导数或去散射方法对光谱进行预处理并建立近红外定标模型。在光谱预处理中,针对不同寡糖,导数处理、多元散射校正及矢量归一化方法得到良好的预测效果。所建立的近红外定标模型的蔗糖、棉籽糖和水苏糖的定标决定系数(R2cal)分别为0.99,0.95和0.98,交互验证决定系数(R2cv)分别为0.98,0.94和0.97,交互验证RPDcv值分别为7.24,4.13和5.98,表明适用于大豆制品(除发酵豆粕外)中寡糖的日常检测。 | |
(62-67) | 落叶松树皮原花青素生产过程的红外光谱分析 [ PDF (2998 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0062-06 | | | 引用: 姜泽明,周甜甜,卜洪洋,张力平,孙素琴,马 芳. 落叶松树皮原花青素生产过程的红外光谱分析. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):62-67. | | Cite: JIANG Ze-ming, ZHOU Tian-tian, BU Hong-yang, ZHANG Li-ping, SUN Su-qin, MA Fang. Infrared Spectroscopic Analysis of the Production Process of Larch Bark Proanthocyanidins. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):62-67. | | 摘要: 为了评价现有的落叶松树皮原花青素中试生产过程,了解生产过程中各工艺流程对产品组分含量的影响,将各工艺处理后所得样品进行了一维红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、二阶导数光谱(second derivative infrared spectroscopy,SD-IR)及二维相关光谱(two-dimensional correlation infrared spectroscopy,2D-IR)三级鉴定研究。实验结果表明,一维红外光谱中各样品光谱峰形较为相似,一些物质的特征峰消失或者偏移反映出样品组分含量的变化。随着生产工艺的进行,样品纯度、结构越来越接近原花青素标准品,但是仍含有少量其他物质。通过二阶导数谱进行分析,验证了一维光谱分析的结果,而且随着进一步提高谱图分辨率,将一维谱图中没有显现出来的差异直观的表现出来。在波数为830~1 310 cm-1的二维相关光谱中,各过程样品自动峰出现的位置、个数以及强度有了更为显著的差异。通过红外三级光谱鉴定可以得出:随着生产过程的进行,样品中所含原花青素纯度越来越高,最终得到的样品结构与原花青素标准品极为相似,但是产品中仍然含有少量杂质。 | |
(68-72) | 近红外光谱技术鉴别花椒产地 [ PDF (1783 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0068-05 | | | 引用: 吴习宇,祝诗平,黄 华,徐 丹,郭启高. 近红外光谱技术鉴别花椒产地. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):68-72. | | Cite: WU Xi-yu, ZHU Shi-ping, HUANG Hua, XU Dan, GUO Qi-gao. Near Infrared Spectroscopy for Determination of the Geographical Origin of Huajiao. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):68-72. | | 摘要: 采集四川、重庆、云南、贵州、陕西五省市8个不同产地205个花椒样品的近红外光谱,使用主成分分析(principal component analysis, PCA)、判别偏最小二乘法(discriminant partial least squares, DPLS)分析了花椒产地的分类鉴别。结果表明:在12 500~3 800 cm-1波数范围内,采用不同的光谱预处理方法可以建立较为稳健的DPLS模式识别模型,对不同产地的花椒有较好的分类鉴别。其校正集交叉验证除了经一阶微分预处理的模型识别率为99.39%外,其他预处理方法识别率均为100%,独立验证集总体识别正确率在85.37%~97.56%之间,其中经标准正态变量变换(standard normal variate, SNV)、多元散射校正(multiplicative scatter correction, MSC)预处理后的DPLS判别模型效果最好,误判数仅分别为1个,表示该方法在花椒产地识别中具有可行性。 | |
(73-76) | 高压氘氚靶球的制备与拉曼光谱研究 [ PDF (1623 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0073-04 | | | 引用: 温成伟,沈春雷,余铭铭,夏立东,王 凯,李海容. 高压氘氚靶球的制备与拉曼光谱研究. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):73-76. | | Cite: WEN Cheng-wei, SHEN Chun-lei, YU Ming-ming, XIA Li-dong, WANG Kai, LI Hai-rong. Preparation and Raman Investigation of High Pressure ICF Targets. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):73-76. | | 摘要: 氢同位素的定量分析与监测在能源与环境领域都有着重要的意义。激光拉曼光谱由于其可以无损分析氢同位素分子,已经成为一种重要的方法,在国际热核聚变实验反应堆(ITER)和美国萨凡纳河工厂得到了广泛应用。利用高压充气装置得到了惯性约束聚变(ICF)高压靶丸,并对靶丸内气体进行原位拉曼光谱测量,通过对高压下氘氚混合气体的拉曼光谱进行分析得到了靶丸内气体的成分比例,验证了靶丸充气工艺参数。实验表明,在CCD的积分时间延长到1 min时,氘(DD),氘氚(DT)和氚(TT)的测量精度可以达到1%,同时对不同时刻靶丸内气体组分的拉曼光谱进行测量,实验结果表明在氘氚渗透和氚衰变两者共同作用下,靶丸内总气体压力随时间不断下降,但是气体组成基本不发生变化。 | |
(77-81) | HNIW和DNT的共晶制备和光谱分析研究 [ PDF (2727 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0077-05 | | | 引用: 刘 可,张 皋,陈智群,舒远杰,栾洁玉. HNIW和DNT的共晶制备和光谱分析研究. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):77-81. | | Cite: LIU Ke, ZHANG Gao, CHEN Zhi-qun, SHU Yuan-jie, LUAN Jie-yu. Preparation and Spectral Characterization of HNIW and DNT Cocrystal. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):77-81. | | 摘要: 六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)作为一种新型高能炸药,寻求对其综合性能的改性是现阶段研究的重点。不同于传统的重结晶、高聚物包覆和复合等改性方法,通过晶体工程学方法,采用和小分子低感度炸药共结晶的方法,可对HNIW从炸药的内部组成和晶体结构层面进行改性。设计采用溶剂挥发法以一定的配比制备得到了六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)和二硝基甲苯(DNT)的共晶,并针对晶体结构以及物相的改变,应用X射线粉末衍射(PXRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)相结合的方法,对共晶样品进行快捷而有效的表征。结果显示,与单组分HNIW和DNT相比,共晶的PXRD图谱中出现了新的强衍射峰,证实了共晶与单组分晶体结构具有显著差异,产生了一种新的物相。红外光谱和拉曼光谱谱图显示,一系列特征吸收峰产生了峰位偏移以及峰宽和峰高的变化,证明了由于HNIW分子和DNT分子之间相互作用形成了共晶分子晶体结构,且共晶内部晶格振动较之单组分HNIW和DNT发生了改变,不再是单组分分子间的相互作用,从而佐证了HNIW/DNT共晶是一种不同于原组分分子空间构型的新物相。 | |
(82-86) | 相变区硅薄膜拉曼和红外光谱分析 [ PDF (2108 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0082-05 | | | 引用: 范闪闪,郭 强,杨彦彬,丛日东,于 威,傅广生. 相变区硅薄膜拉曼和红外光谱分析. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):82-86. | | Cite: FAN Shan-shan, GUO Qiang, YANG Yan-bin, CONG Ri-dong, YU Wei, FU Guang-sheng. Raman and IR Study on Silicon Films at Transition Regime. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):82-86. | | 摘要: 采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术制备了一系列不同氢稀释率下的硅薄膜,采用拉曼散射光谱和傅里叶红外光谱技术研究了非晶/微晶相变区硅薄膜的微观结构变化,将次晶结构(paracrystalline structure)引入到非晶/微晶相变区硅薄膜结构中,提出了次晶粒体积分数(fp),用来表征硅薄膜中程有序程度。结果表明,氢稀释率的提高导致硅薄膜经历了从非晶硅到微晶硅的相变过程,在相变区靠近非晶相的一侧,硅薄膜表现出氢含量高、结构致密和中程有序度高等特性,氢在薄膜的生长中主要起到表面钝化作用。在相变区靠近微晶相的一侧,硅薄膜具有氢含量低、晶化率高和界面体积分数小等特性,揭示了氢的刻蚀作用主控了薄膜生长过程。采用扫描电子显微镜对样品薄膜的表面形貌进行分析,验证了拉曼散射光谱和傅里叶红外光谱的分析结果。非晶/微晶相变区尤其是相变区边缘硅薄膜结构特性优良,在太阳能电池应用中适合用作硅基薄膜电池本征层。 | |
(87-92) | 金纳米团簇组装的表面增强拉曼散射基底 [ PDF (2678 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0087-06 | | | 引用: 梁淑妍,刘红梅,穆云云,翟天瑞,张新平. 金纳米团簇组装的表面增强拉曼散射基底. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):87-92. | | Cite: LIANG Shu-yan, LIU Hong-mei, MU Yun-yun, ZHAI Tian-rui, ZHANG Xin-ping. Gold Nanocluster Assembled Nanoislands for Surface-Enhanced Raman Scattering Application. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):87-92. | | 摘要: 表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术是一种高灵敏度的检测技术,已在社会发展的多个领域显示出潜在的应用前景。SERS活性基底的大面积、低成本、可控制备是表面增强拉曼散射光谱学研究领域的热点之一。利用溶液法将直径小于5 nm的金纳米团簇旋涂成膜,调控退火温度和时间,将金纳米团簇融合组装成随机分布的金纳米岛。由于融合组装过程在150~210 ℃范围缓慢,控制条件可实现具有高密度增强“热点”的SERS基底,方法简单、成本低廉、面积大、均匀性高。我们利用该方法可重复性获得了性能优良的SERS基底。该基底对表面吸附的单分子层,具有强烈的表面增强拉曼散射光谱响应,150~210 ℃退火样品的宏观增强因子106~107量级。研究表明:相同条件下150~180 ℃退火,金纳米团簇首先融合成直径10~20 nm细小金纳米岛;退火温度190~210 ℃时,形成10~20 nm细小金纳米岛与50~70 nm金纳米岛混合并存的现象。拉曼光谱表征显示:大、小金纳米岛混合并存样品的宏观增强因子高于细小金纳米岛组成的样品。经220 ℃退火后,金纳米团簇完全融合成直径50~100 nm的金纳米岛,岛间距也随之增大,导致纳米岛之间的电磁场强度呈指数衰减,220 ℃退火的样品具有较低的增强因子。本论文揭示了金纳米团簇的缓慢自组装机制,分析了金纳米岛的形貌与表面增强拉曼散射光谱的关系,为该基底的应用研究奠定基础。 | |
(93-98) | 基于匹配追踪的拉曼光谱信号重构算法 [ PDF (4241 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0093-06 | | | 引用: 王 昕,何 浩,范贤光,汤 明. 基于匹配追踪的拉曼光谱信号重构算法. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):93-98. | | Cite: WANG Xin, HE Hao, FAN Xian-guang, TANG Ming. Signal Processing Method for Raman Spectra Based on Matching Pursuit. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):93-98. | | 摘要: 拉曼光谱技术是一种高灵敏度、无损伤、振动分子光谱技术,在医药、生物、分析化学等诸多领域有着重要的作用。然而,由于拉曼散射强度低,实际测得的拉曼信号容易被噪声所污染。特别是在较短的曝光时间,收集到的拉曼光谱的信噪比很低。因此,提出了一种基于匹配追踪算法的信号重构方法,用于提取低信噪比的拉曼信号。该方法首先通过阈值循环迭代的方法在平均谱上找出特征峰的位置、估计峰的区间。根据峰的位置区间等信息,用高斯密度函数生成字典。在噪声谱上,根据特征峰位置和区间,将其区分为有信号区间和无信号区间,在有信号区间上利用匹配追踪算法重构被噪声所掩盖的拉曼信号。该算法不仅能够很好的逼近掩盖在噪声中的拉曼信号,且在重构信号的过程中也会对基线进行扣除,无须作基线校正处理。在仿真和实验中对该算法与常规算法进行了比较,结果证明,该算法在低信噪比条件下能够较好的恢复拉曼信号。该算法不同于传统光谱去噪算法,能同时对拉曼光谱进行了基线扣除以及噪声的处理,且能取得较为理想的结果,不需要使用不同的算法对基线和噪声分别处理。其次,在算法上我们创造性地将匹配追踪算法用于拉曼光谱信号的稀疏逼近求解。 | |
(99-103) | 银纳米立方三维SERS基底制备及用于多种溶剂中农药的快速检测 [ PDF (4098 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0099-05 | | | 引用: 杨焕娣,林 翔,刘远兰,赵海燕,王 利. 银纳米立方三维SERS基底制备及用于多种溶剂中农药的快速检测. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):99-103. | | Cite: YANG Huan-di, LIN Xiang, LIU Yuan-lan, ZHAO Hai-yan, WANG Li. Preparation of Three-Dimensional Hotpot SERS Substrate with Sliver Nanocubes and Its Application in Detection of Pesticide. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):99-103. | | 摘要: 使用种子生长法制备得到银纳米立方,扫描电镜的表征结果表明制备得到的银纳米立方尺寸为(61.5±4.4) nm,相对标准偏差为7.2%。利用表面替换技术将其表面的CTAC替换为更有利于SERS检测的柠檬酸根。然后基于具有超润滑特性的SLIPS衬底,构建出以银立方作为组装单元的具有三维热点的SERS基底。利用该三维SERS基底分别检测了水中的三环唑和乙醇中的福美双,检测限分别可达到52.8和41.6 nmol·L-1。实验结果表明银立方三维热点SERS基底具有较高的灵敏度,能够应用于多种溶剂中农药的快速检测,对于实际场景下农药残留的快速检测具有重要的意义。 | |
(104-110) | 广西合浦九只岭汉墓出土石榴子石珠饰的科学分析 [ PDF (3721 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0104-07 | | | 引用: 王亚伟,董俊卿,李青会. 广西合浦九只岭汉墓出土石榴子石珠饰的科学分析. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):104-110. | | Cite: WANG Ya-wei, DONG Jun-qing, LI Qing-hui. Scientific Analysis of Garnet Beads Unearthed from Tomb Dated to Han Dynasty in Jiuzhiling, Hepu, Guangxi. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):104-110. | | 摘要: 为探明广西合浦九只岭汉墓出土的一批紫色珠饰的材质、制作工艺和可能的原料来源,应用X射线荧光光谱、激光拉曼光谱和以及超景深三维显微系统三种分析技术科学分析了其中8枚珠饰。根据X射线荧光光谱和激光拉曼光谱分析结果,从矿物学特征上讲,这些珠饰是由石榴子石族矿物中的铝系石榴石加工而成,除一件样品属于铁铝-镁铝榴石型外,其矿物成分体系具有较高一致性,其他样品均属于富铁铝榴石型石榴子石。结合超景深数码显微系统所获取的样品加工痕迹信息以及近年考古学和科技研究成果,探讨了这批石榴子石的加工工艺和可能的来源。判断这批珠饰采用了旋磨工艺和皮囊球磨工艺两种打磨工艺,采用双钻石钻具对钻的钻孔工艺。这批铁铝榴石宝石珠饰应是由南亚或南亚经东南亚通过海上丝绸之路输入到合浦的,是汉代海上丝绸之路贸易的重要物证,对研究海上丝绸之路的历史和文化交流等具有重要的意义。 | |
(111-116) | 基于共焦显微拉曼的柑橘黄龙病无损检测研究 [ PDF (2855 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0111-06 | | | 引用: 刘燕德,肖怀春,孙旭东,吴明明,叶灵玉,韩如冰,朱丹宁,郝 勇. 基于共焦显微拉曼的柑橘黄龙病无损检测研究. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):111-116. | | Cite: LIU Yan-de, XIAO Huai-chun, SUN Xu-dong, WU Ming-ming, YE Ling-yu, HAN Ru-bing, ZHU Dan-ning, HAO Yong. Researching of Non-Destructive Detection for Citrus Greening Based on Confocal Micro-Raman. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):111-116. | | 摘要: 黄龙病危害柑橘果树日益严重,对柑橘黄龙病进行快速检测研究具有重大意义。采用拉曼光谱技术,结合偏最小二乘判别分析(PLS-DA)方法探讨快速诊断柑橘黄龙病及病情类别的可行性。获取柑橘叶片拉曼光谱并进行普通PCR鉴别分为轻度、中度、重度、缺素和正常5类。在715~1 639.5 cm-1范围内采用一阶导,基线校正(Baseline)和多项式拟合三种方法扣除光谱背景,突显叶片拉曼光谱特征峰。多项式拟合方法分别进行了2次,3次和4次拟合,与一阶导和基线校正两种扣除背景方法进行比较,结合最小二乘支持向量机(LS-SVM)和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)建立判别模型。经比较发现,多项式拟合方法扣除光谱背景效果均好于另外两种方法,其中用2次多项式拟合的PLS-DA模型的效果最好,预测相关系数(RP)为0.98,预测均方根误差(RMSEP)为0.67,总误判率最小为0。基线校正扣除光谱背景的LS-SVM模型效果最差,总误判率最大为40%。研究结果表明,利用拉曼光谱技术对柑橘黄龙病进行快速识别研究具有一定的可行性,为柑橘黄龙病无损检测研究提供一种新途径。 | |
(117-122) | 基于L-半胱氨酸组装银纳米棒的SERS的传感器检测汞离子 [ PDF (4251 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0117-06 | | | 引用: 张彩红,周光明,张璐涛,罗 丹,于 璐,高 意. 基于L-半胱氨酸组装银纳米棒的SERS的传感器检测汞离子. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):117-122. | | Cite: ZHANG Cai-hong, ZHOU Guan-ming, ZHANG Lu-tao, LUO Dan, YU Lu, GAO Yi. An Application to Quantitative Analysis of Hg(Ⅱ) with L-Cysteine Molecular Probe by Surface-Enhanced Raman Spectroscopy. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):117-122. | | 摘要: 以L-半胱氨酸(L-Cys)组装银纳米棒的SERS传感器检测汞离子。讨论了能捕获汞离子的标记分子的种类,选择L-Cys为标记分子,L-Cys通过S—Ag键链接在银纳米棒表面。紫外-可见吸收光谱对银纳米棒及组装上L-Cys和Hg2+分别进行表征,通过10种金属离子验证了该分子探针的对汞离子的特异性吸附,构建了“Ag-L-Cys-Hg”层状结构。标记分子-金属纳米粒子偶联物的稳定性由配体分子、温度、pH值等决定,讨论了L-Cys标记分子的浓度、pH值、温度的最佳条件,对一系列汞离子浓度进行测定,线性范围在0.01~1 μmol·L-1之间,相关系数为0.990,检出限为1 nmol·L-1。对实际水样进行了测定,加标回收率在85%~103%之间。建立了一种高效、快捷、灵敏度高、稳定性好痕量测定Hg2+的方法。 | |
(123-127) | 脐橙表皮两种混合农药残留的表面增强拉曼光谱定量检测 [ PDF (1625 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0123-05 | | | 引用: 刘燕德,张宇翔,王海阳. 脐橙表皮两种混合农药残留的表面增强拉曼光谱定量检测. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):123-127. | | Cite: LIU Yan-de, ZHANG Yu-xiang, WANG Hai-yang. Quantitative Detection of Mixing Pesticide Residues on Navel Orange Based on Surface-Enhanced Raman Spectroscopy. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):123-127. | | 摘要: 针对水果生产中的农药残留问题,利用表面增强拉曼光谱技术(SERS),把害虫防治使用较多的有机磷农药亚胺硫磷与毒死蜱作为研究对象,探索性研究了将金胶用作增强基底检测以脐橙为载体的混合农药残留快速检测。采集混合农药样品的SERS光谱,通过对比农药的特征峰可以对混合农药进行定性分析。同时利用化学计量学方法,建立混合农药的定量数学模型,并通过对比不同的预处理方法和建模波段对混合农药样品拉曼光谱的处理结果,选择出最优预处理方法与算法的组合。在拉曼光谱范围200~2 300 cm-1内,利用PLS算法处理经一阶微分预处理后的光谱数据,建立的脐橙表皮混合农药残留回归模型效果较好,预测相关系数(Rp)为0.912,预测均方根误差(RMSEP)为3.601 mg·L-1。经过波段筛选后并对光谱处理结果对比,发现光谱在200~620,830~1 040及1 250~2 300 cm-1范围内,利用PLS算法处理经一阶微分预处理后的光谱数据,建立的回归模型效果较好,Rp为0.909,RMSEP为3.338 mg·L-1。研究表明使用SERS技术,可以对脐橙表皮上残留的混合农药进行定性与定量的分析。 | |
(128-133) | 金属纳米结构增强荧光的研究进展 [ PDF (2705 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0128-06 | | | 引用: 吴江宏,程培红,张 驰,王 啦,赵洪霞,王敬蕊,丁志群,鲍吉龙. 金属纳米结构增强荧光的研究进展. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):128-133. | | Cite: WU Jiang-hong, CHENG Pei-hong, ZHANG Chi, WANG La, ZHAO Hong-xia, WANG Jing-rui, DING Zhi-qun, BAO Ji-long. New Development of Metal Nanostructures Enhanced Fluorescence. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):128-133. | | 摘要: 金属表面等离子体(surface plasmon)是金属与介质界面处传播的电荷振荡密度波。当振荡频率与激发光频率相匹配时将产生金属表面等离子体共振,从而能够在金属结构附近产生强烈的消光和近场增强效应, 该效应在表面等离子共振成像、表面等离子体波导、生物传感、光谱增强等方面有着重要的应用前景。本文综述了金属结构的表面等离子共振效应在增强荧光光谱方面的研究进展。论文首先介绍了金属表面等离子体增强荧光的机理以及影响荧光增强效果的因素;其次,从用于荧光增强的各类金属纳米结构的角度分别综述了荧光增强研究的最新进展;最后,介绍了荧光增强在食品检测、环境监测、光学成像、光电器件、荧光上转换等领域的最新应用情况。 | |
(134-138) | 激光光源-在线荧光光谱检测中的光强度比较研究 [ PDF (2053 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0134-05 | | | 引用: 喀日耶姆·艾海提,米尔扎提·麦麦提,艾尔肯·依不拉音. 激光光源-在线荧光光谱检测中的光强度比较研究. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):134-138. | | Cite: Kariyemu·AIHAITI, Mirzat·MAIMAITI, Arkin·IBURAIM. Study Comparative Light Intensity of Laser Light Source-Online Fluorescence Spectrum Detection. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):134-138. | | 摘要: 基于激光光源和氙灯光源在线荧光光谱法测定罗丹明B、维生素B2、荧光素和异硫氰酸荧光素含量比较研究激光光源产生的荧光强度和氙灯光源产生的荧光强度。罗丹明B、维生素B2、荧光素和异硫氰酸荧光素浓度均为10 μg·mL-1,积分时间100 ms,测定3次得其平均值。在线荧光光谱法最大吸收波长分别为580,450,488和510 nm;最大发射波长依次为594,530,525和524 nm。紫外-可见分光光度法测得其最大吸收波长为557,441,481和490 nm;荧光分光光度法测得其最大发射波长为586,520,519和520 nm。通过测定药物,发现激光光源产生的荧光光强度较强于氙灯光源产生的荧光光强度,原因不仅跟光源有关,而且与药物分子的共轭体系大小、共轭大π键的共平面性及其刚性程度、分子母体上取代基的种类有关,分子所处的外界环境如温度、溶剂、溶液酸碱度、激发光的照射等因素也会影响荧光效率。激光光源和氙灯光源产生的荧光光强度大小顺序为罗丹明B>荧光素>异硫氰酸荧光素>维生素B2。激光光源在线荧光光谱法在一定程度上填补了在线荧光光谱仪在食品、药品痕量检测方面应用的空白。 | |
(139-143) | SO2-4/BO3-3掺杂对NaGd(MoO4)2∶Eu3+荧光粉发光性能影响的研究 [ PDF (3269 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0139-05 | | | 引用: 王华宇,闫景辉,邹明强. SO2-4/BO3-3掺杂对NaGd(MoO4)2∶Eu3+荧光粉发光性能影响的研究. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):139-143. | | Cite: WANG hua-yu, YAN Jing-hui, ZOU Ming-qiang. Influence of SO2-4/BO3-3 Doping on Properties of NaGd(MoO4)2∶Eu3+ Phosphors. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):139-143. | | 摘要: 采用柠檬酸钠为表面活性剂的水热法制备了NaGd(MoO4)2∶xEu3+(x=10%, 20%, 30%, 40%)和NaGd(MoO4)2∶7%Eu3+, ySO2-4/BO3-3荧光粉,对所制备样品的晶相、形貌、发光性质进行了表征。XRD分析表明NaGd(MoO4)2∶xEu3+和NaGd(MoO4)2∶7%Eu3+, ySO2-4/BO3-3荧光粉均为四方相的白钨矿结构;红外光谱测试发现有SO2-4/BO3-3的特征吸收峰,这表明SO2-4/BO3-3被成功掺入基质;荧光光谱测试说明,在NaGd(MoO4)2基质中Eu3+掺杂量为30%时发光最强;通过研究NaGd(MoO4)2∶7%Eu3+, ySO2-4/BO3-3荧光粉的发射光谱,发现适量的SO2-4/BO3-3掺杂会使Eu3+的特征发射增强,且掺杂10%SO2-4或10%BO3-3后可以减少3%左右的Eu3+掺杂,起到了节约稀土掺杂量的作用。 | |
(144-150) | 纳米La2(MoO4)3∶Eu/Fe3O4磁性荧光粉末的制备及用于指纹显现的研究 [ PDF (5203 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0144-07 | | | 引用: 于遨洋,杨瑞琴,王 猛. 纳米La2(MoO4)3∶Eu/Fe3O4磁性荧光粉末的制备及用于指纹显现的研究. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):144-150. | | Cite: YU Ao-yang, YANG Rui-qin, WANG Meng. Synthesis of La2(MoO4)3∶Eu Magnetically Fluorescent Nanoparticles and Its Application for Latent Fingerprint Development. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):144-150. | | 摘要: 采用水热法和共沉淀法分别合成了纳米La2(MoO4)3∶Eu荧光材料和纳米Fe3O4磁性材料,并利用透射电子显微镜、X射线衍射仪、荧光光谱仪表征纳米材料的形貌尺寸、晶体结构、荧光性能。经表征,纳米La2(MoO4)3∶Eu荧光材料的微观形貌为片状结构,晶体结构为四方晶型,其发射光谱中出现了Eu3+的特征发射峰;纳米Fe3O4磁性材料的微观形貌为球形颗粒,晶体结构为立方晶型,并具有超顺磁性。然后,将以上两种纳米材料以一定比例混合均匀,制备了具有超顺磁性的La2(MoO4)3∶Eu/Fe3O4纳米荧光粉末。经表征,该磁性纳米荧光粉末的微观形貌为片状结构与球形颗粒的混合,其发射峰位置未发生变化,而发光强度有所降低,但仍能够满足指纹显现的需要。最后,将制备的纳米磁性荧光粉末用于显现不同类型客体表面的潜在指纹。显现效果表明,对于光滑客体表面的指纹,使用磁性纳米荧光粉末与纳米荧光粉末的显现效果无明显差异;对于粗糙客体表面的指纹,使用磁性纳米荧光粉末能够清晰显现出指纹的细节特征,其显现效果明显优于普通纳米荧光粉末,并能够有效避免粉末扬尘现象。本研究制备的纳米磁性荧光粉末是一种理想的指纹显现材料,其指纹显现具有背景干扰低、显现效果好、适用范围广、无粉末扬尘等优点,在刑事案件现场具有广阔的应用前景。 | |
(151-156) | 基于叶绿素荧光光谱和反射光谱的甜瓜种子品种鉴别 [ PDF (3088 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0151-06 | | | 引用: 李翠玲,姜 凯,冯青春,王 秀,孟志军,王松林,高原源. 基于叶绿素荧光光谱和反射光谱的甜瓜种子品种鉴别. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):151-156. | | Cite: LI Cui-ling, JIANG Kai, FENG Qing-chun, WANG Xiu, MENG Zhi-jun, WANG Song-lin, GAO Yuan-yuan. Melon Seeds Variety Identification Based on Chlorophyll Fluorescence Spectrum and Reflectance Spectrum. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):151-156. | | 摘要: 甜瓜的品种多样,富含多种营养成分,甜瓜种子品种不纯将对甜瓜生产造成一定危害,研究采用种子的叶绿素荧光光谱结合反射光谱的分析方法鉴别甜瓜种子品种,以甜瓜品种“一特白”、“一特金”、“京蜜7号”、“京蜜11号”、“伊丽莎白”为研究对象。构建了甜瓜种子品种鉴别光谱系统,包括激发光源单元、光谱数据采集单元和数据处理单元,使用该系统获取不同品种甜瓜种子的光谱数据。对光谱数据分别进行一阶导数(first derivative, FD),Savitzky-Golay(SG) 平滑,FD结合SG平滑预处理。采用主成分分析(principal component analysis, PCA)方法降低光谱数据的维数,提取主成分。使用两种不同分组方法将样品按照3∶1的比例分为训练集和验证集,并分别采用Fisher判别和Bayes判别分析方法建立甜瓜种子品种的判别模型。本文比较了仅使用叶绿素荧光光谱与使用叶绿素荧光光谱结合反射光谱建立判别模型的判别结果,结果显示,使用叶绿素荧光光谱结合反射光谱建模的判别结果优于仅使用叶绿素荧光光谱建模的判别结果,Fisher判别分析和Bayes判别分析的验证集样品品种的判别正确率均达到98.0%。研究结果表明,采用叶绿素荧光光谱结合反射光谱鉴别甜瓜种子品种具有可行性。 | |
(157-160) | 荧光法研究琥珀酸曲格列汀与牛血清白蛋白的相互作用及分析应用 [ PDF (1834 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0157-04 | | | 引用: 龚爱琴,金党琴,朱霞石. 荧光法研究琥珀酸曲格列汀与牛血清白蛋白的相互作用及分析应用. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):157-160. | | Cite: GONG Ai-qin, JIN Dang-qin, ZHU Xia-shi. A Fluorescence Spectroscopic Study of the Interaction between Trelagliptin Succinate and Bovin Serum Albumine and Its Analytical Application. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):157-160. | | 摘要: 琥珀酸曲格列汀(QGLT)是一种新型降糖药,基于其能够猝灭牛血清白蛋白(BSA)的荧光,用荧光法研究了两者的相互作用。对影响荧光猝灭的因素如溶液酸度、介质性质等进行了优化。猝灭机理探讨发现QGLT主要通过静态猝灭降低BSA的荧光,并推导出两者的结合位点数为n=1,结合常数分别为4.529×104 L·mol-1(298k)和2.958×104 L·mol-1(303 k)。热力学参数测定结果显示吉布斯自由能变、焓变和熵变均为负值,表明QGLT和BSA的结合主要是通过氢键与范德华力自发结合的。研究中发现Lineweaver-Burk方程具有良好的线性关系,线性方程为:(F0-F)-1=2.711×10-4+3.51×10-3 cQGLT-1(cQGLT:μg·mL-1),r=0.998 9,检出限为0.13 μg·mL-1(S/N=3),线性范围为0.5~10.0 μg·mL-1。回收率实验结果表明方法的准确性较好(回收率为94.0%~97.5%)。用该方程测定了药片和人血清中QGLT含量,结果令人满意。本研究拓展了QGLT含量测定的新方法。 | |
(161-165) | 基于光谱探测的战场目标快速识别 [ PDF (3659 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0161-05 | | | 引用: 程 呈,高 敏,程旭德,方 丹,陈一超. 基于光谱探测的战场目标快速识别. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):161-165. | | Cite: CHENG Cheng, GAO Min, CHENG Xu-de, FANG Dan, CHEN Yi-chao. Research on Fast Target Recognition Method Based on Spectrum Detection in Battlefield. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):161-165. | | 摘要: 基于光谱探测的目标识别技术,因其能够对抗伪装目标、抗干扰性强等优势,已经逐步应用于军事领域,为战场目标识别提供了一个新思路。该方法的重点在于光谱识别的准确性、数据处理技术等等,目前对于该方法的研究、改进以及创新多基于上述重点进行的。现代战争的复杂程度越来越高、可预见性越来越低,所以对于战场机会的把握成为了能否打赢现代战争的关键,因此对于应用于战场的目标识别方法的实时性要求将越来越苛刻。故重点集中在基于光谱识别的目标识别方法的实时性,目的是为了实现快速的目标识别,使得该方法能够适应现代战争的作战特点,增强其实用性。首先对该研究的必要性进行分析;然后以偏振干涉成像光谱仪为例,说明该工作的改进之处并对提高目标的实时性进行原理分析;最后对下一步的工作重点以及应用领域进行分析,简述发展前景。 | |
(166-170) | 多孔活性自燃金属的光谱辐射特性研究 [ PDF (1956 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0166-05 | | | 引用: 黄鹤松,童中翔,柴世杰,马 榜,王超哲. 多孔活性自燃金属的光谱辐射特性研究. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):166-170. | | Cite: HUANG He-song, TONG Zhong-xiang, CHAI Shi-jie, MA Bang, WANG Chao-zhe. Research on Pyrophoric Multi-Hole Activated Metal Spectral Radiation Characteristics. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):166-170. | | 摘要: 多孔活性金属材料因为内部存在大量的孔隙,大大地增加了与空气的接触面积,使得其在空气中的燃烧较为猛烈,燃烧温度迅速上升。其燃烧过程属于固体燃烧的范畴,较为复杂。以镁为例,通过建立燃烧模型,来研究多孔活性金属的光谱辐射特性。首先,建立氧气总消耗量与活性金属剩余质量的关系,研究氧气在活性金属孔隙内的扩散浓度关系,通过求解活性金属热平衡方程得到活性金属燃烧过程中温度与时间的关系式,进而得到活性金属的峰值光谱辐射强度表达式;然后,将模型计算的仿真结果与红外热像仪测得的实验结果对比,结果表明,模型的计算结果与实验结果相一致,误差在了10%以内;最后,通过建立的燃烧模型来研究活性金属燃烧规律以及其光谱辐射特性,解决了高空、高速下的活性金属光谱辐射强度难以实验获得的问题,大大减小了实验成本与时间。分别对比不同时间活性金属箔片在1~3,3~5以及8~12 μm波段下的辐射强度,得出活性金属燃烧时的辐射强度主要集中在3~5 μm波段的结论。研究结果表明:自燃金属最大燃烧温度随高度的增加逐渐下降,随气流速度的增加先增加后减小,在速度为30 m·s-1时,温度达到最大;自燃金属的光谱辐射强度在2~6 μm波段达到最大。该模型也可以用来研究其他活性金属的燃烧特性。 | |
(171-175) | Y-梯度广义最小二乘加权校正的土壤速效氮野外原位光谱预测 [ PDF (1379 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0171-05 | | | 引用: 齐海军,Karnieli Arnon,李绍稳. Y-梯度广义最小二乘加权校正的土壤速效氮野外原位光谱预测. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):171-175. | | Cite: QI Hai-jun, Karnieli Arnon, LI Shao-wen. Predicting Soil Available Nitrogen with Field Spectra Corrected by Y-Gradient General Least Square Weighting. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):171-175. | | 摘要: 土壤速效氮是影响作物生长发育的重要养分指标。野外原位可见近红外光谱(VIS-NIR)分析技术具有快速无损等特点,对速效氮的定量预测具有较好的应用前景。野外条件下进行原位光谱采集更节省人力物力,且为土壤养分实时传感器的开发提供了数据基础。但由于野外原位光谱中通常存在大量的无关环境因子干扰信息,易导致回归模型预测精度降低,达不到实用要求。针对位于以色列中部和北部的两个试验点共76个样本开展研究,提出利用Y-梯度广义最小二乘加权算法(Y-GLSW)对样本的野外原位VIS-NIR反射率光谱(350~2 500 nm)进行滤波校正,以提高回归模型的预测能力。首先使用SG平滑、一阶导数变换、标准正态变换等常规方法对原始光谱进行预处理和变换;在此基础上再使用Y-GLSW构建滤波模型对变换后的光谱进行滤波校正;最后使用偏最小二乘回归算法(PLS-R)分别结合原始光谱RW、预处理变换后的光谱PPT和滤波校正后的光谱Y-GLSW建立回归分析模型对速效氮进行定量预测。结果表明:利用RW光谱建立的回归预测模型是不可靠的;利用PPT光谱建立的回归模型在测试集的相对分析误差(RPD)为1.41,解释总方差占实际总方差之比(SSR/SST)为0.57,模型具有一定的可靠性;Y-GLSW光谱建立的回归模型在测试集的RPD和SSR/SST分别为2.07和0.69,相对于PPT模型分别提高了46.81%和21.05%。因此,利用Y-GLSW对野外原位VIS-NIR光谱进行滤波校正,能够有效去除光谱中的无关信息数据,提高模型的预测精度和解释能力。 | |
(176-180) | 1.39 μm附近H2O谱线参数测量及其在燃烧动力学中的应用 [ PDF (2250 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0176-05 | | | 引用: 苟于单,卢鹏飞,何九宁,张昌华,李 萍,李象远. 1.39 μm附近H2O谱线参数测量及其在燃烧动力学中的应用. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):176-180. | | Cite: GOU Yu-dan, LU Peng-fei, HE Jiu-ning, ZHANG Chang-hua, LI Ping, LI Xiang-yuan. Measurement of H2O Spectroscopic Parameters near 1.39 μm and Application in Combustion Kinetics. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):176-180. | | 摘要: 将可调谐半导体激光吸收光谱技术应用于高温气体浓度在线检测,谱线参数的准确性非常重要。为利用红外波段进行燃烧生成H2O的浓度在线测量,需要实验校准H2O的谱线参数,尤其是Ar加宽系数,该系数对燃烧反应速率测量和机理验证至关重要。采用半导体激光器作为光源,结合实验室搭建的谱线参数测量系统,采集了1.39 μm波段附近H2O的4条吸收谱线信号,获得了谱线线强、自加宽系数和N2加宽系数,与HITRAN数据库和文献结果进行了对比,均吻合较好。首次系统地获得了该波段谱线的Ar加宽系数。在谱线参数确定基础上,获得了在反射激波高温条件下H2/O2/Ar燃烧生成H2O的浓度随时间的演变曲线,验证了相应燃烧动力学机理。结果为利用该波段进行含氢燃料燃烧过程H2O浓度测量及相关高温燃烧动力学研究提供了可靠的实验依据。 | |
(181-187) | 基于RF-GABPSO混合选择算法的黑土有机质含量估测研究 [ PDF (3083 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0181-07 | | | 引用: 马 玥,姜琦刚,孟治国,刘骅欣. 基于RF-GABPSO混合选择算法的黑土有机质含量估测研究. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):181-187. | | Cite: MA Yue, JIANG Qi-gang, MENG Zhi-guo, LIU Hua-xin. Black Soil Organic Matter Content Estimation Using Hybrid Selection Method Based on RF and GABPSO. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):181-187. | | 摘要: 针对土壤有机质含量高光谱估测研究中变量维数过高与特征谱段筛选问题,提出了一种结合随机森林和自适应搜索算法的混合特征选择方法。首先依据随机森林变量重要性原理获取初始优化集,然后利用遗传二进制粒子群封装算法对初始优化集进一步自适应筛选。对于土壤有机质含量估测建模问题,选择稳健性强且能有效处理高维变量的随机森林算法。以典型黑土区采集的土壤样品为研究对象,将ASD光谱仪获取的可见光-近红外区间光谱数据和经化学分析得到的土壤有机质含量为数据源,对原始光谱进行光谱变换和重采样处理后,采用随机森林-遗传二进制粒子群混合选择方法提取特征光谱区间,构建有机质含量随机森林估测模型。与利用全光谱、随机森林方法筛选的光谱和自适应搜索算法筛选的光谱构建随机森林模型得到的预测精度进行比较。结果表明,利用随机森林-遗传二进制粒子群混合特征选择算法筛选的波谱变量参与随机森林建模,预测决定系数,均方根误差和相对分析误差分别为0.838,0.54%,2.534。该方案应用最少的变量个数获得最高的预测精度,能够较高效地估测黑土有机质含量,也能为其他类型土壤在有机质含量估测研究的变量筛选与建模问题上提供参考。 | |
(188-193) | 城市景观河道中藻华暴发对水体中DOM特征的影响 [ PDF (2779 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0188-06 | | | 引用: 李安定,张 彦,周北海,卢学强. 城市景观河道中藻华暴发对水体中DOM特征的影响. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):188-193. | | Cite: LI An-ding, ZHANG Yan, ZHOU Bei-hai, LU Xue-qiang. Influence of Algae Blooms on DOM Characteristic in Water Bodies in Urban Landscape River. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):188-193. | | 摘要: 城市景观河道由于接纳了不同来源的废水造成水体富营养化,因此在夏季经常暴发藻华。藻华暴发改变了水体中DOM的性状,进而影响到水体中污染物的迁移转化行为。本研究以天津市海河干流为例,采集藻华暴发前后水体样品,研究城市景观河道中藻华暴发对水体中DOM的影响。结果表明:藻华暴发后,水体中DOM的含量从26.47 mg·L-1增加到38.20 mg·L-1,水体中的TN,NH+4-N和TON的含量也分别为暴发前的3.1倍、2.5倍和4.2倍,但是TP和NO-3-N的含量保持稳定。C/N比值从18.51降低到6.39,而N/P比值则从5.69增加到20.10。藻华暴发使得DOM的来源从以陆源为主转变为以内源为主,水体也表现出一个逐步向磷限制转变的过程。三维荧光图谱结果显示藻华暴发后,DOM的成分从较为复杂的多种来源的有机质转变为藻类为主的有机质,而紫外特征光谱结果表明藻华暴发后DOM分子结构也从简单转变为复杂,但是水体中的腐殖质物质的含量有所下降,而类蛋白物质的含量出现了上升。利用超滤装置研究藻华暴发前后水体中不同分子量的DOM特征后发现,藻华暴发前后水体中DOM都主要以小分子的DOM为主,分子量小于10 kD的DOM占到了总的DOM的80%以上,随着分子量的增大,三维荧光特征峰强度都出现了升高趋势,而紫外特征吸收光谱也表明大分子量的DOM中可能含有更多的芳香族化合物。研究结果表明,在研究城市景观河道水体富营养化过程中要注意DOM在其中的作用,尤其是当外源污染物得到控制时,要充分考虑DOM降解对富营养化的贡献。 | |
(194-199) | 基于TDLAS直接检测法的柴油机NOx排放在线测试 [ PDF (2763 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0194-06 | | | 引用: 袁志国,杨晓涛,谢文强,李学民. 基于TDLAS直接检测法的柴油机NOx排放在线测试. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):194-199. | | Cite: YUAN Zhi-guo, YANG Xiao-tao, XIE Wen-qiang, LI Xue-min. Research on the Online Test of Diesel NOx Emission by TDLAS. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):194-199. | | 摘要: NOx是柴油机排放污染物中对生态环境危害最为严重的组分。随着全球环境污染问题的日益严重,柴油机NOx排放问题受到了广泛的关注。各种排放法规相继出台,一方面对柴油机NOx排放量提出新的要求,另一方面对测试方法也提出了更高的要求。现有测试方法多为采样分析法,采样周期较长,无法实现污染物排放的实时在线测量,柴油机污染物排放的实时在线测量不仅有利于监管,同时可为优化柴油机的燃烧过程、优化控制策略提供数据支持。光学检测技术作为一种新型的检测方法,其中的可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)因其实验原理简单、响应速度快,在其他领域得到了广泛使用。为验证该方法在柴油机NOx排放检测中的可行性,实验小组开展基于TDLAS的柴油机NOx排放实时在线测量研究,针对NOx的主要成分,利用调谐波长为5 262~5 265和6 138~6 142 nm的带间级联激光器(interband cascade lasers, ICL)分别作为检测NO、NO2的探测光源,Thorlabs PDA10JT型热式探测器用来对信号光进行采集。采用直接探测方式在D4114B型柴油机上开展实验研究,并将测试结果与AVL排放分析仪进行对比,其测量偏差小于5%,另外,实验小组利用TDLAS技术的高时间分辨率,对柴油机的变工况过程进行NOx瞬态排放测量,得到合理的NOx排放变化结果。因此,采用TDLAS技术对研究柴油机瞬态排放特性具有重要的意义。 | |
(200-204) | 可见光谱法无损识别壁画文物矿物质颜料的研究 [ PDF (3994 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0200-05 | | | 引用: 李俊锋,万晓霞. 可见光谱法无损识别壁画文物矿物质颜料的研究. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):200-204. | | Cite: LI Jun-feng, WAN Xiao-xia. Non-Destructive Identification of Mineral Pigments in Ancient Murals by Visible Spectroscopy. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):200-204. | | 摘要: 针对取样分析技术破坏壁画文物完整性问题,提出非接触式可见光谱法原位无损识别壁画文物矿物质颜料物质成分和粒径的方法。构建非接触式获取平台原位无损采集壁画文物表面可见光谱;通过调研和实测数据分析,制备了壁画矿物质颜料可见光谱数据库。分析数据库中的光谱数据发现:同种化学成分的颜料具有相同的吸收特性,表现为光谱曲线峰值位置和几何轮廓的相似性;在不同粒径下又呈现出不同的散射特性,表现为光谱曲线幅度的差异性。为此,构建了壁画文物矿物质颜料物质成分和粒径的可见光谱法无损识别流程和识别方法,即提取光谱曲线几何轮廓特征构建表征空间实现了颜料物质成分的识别;在此基础上,提出了矿物质颜料需进行物理特征识别的理念,并建立了光谱曲线幅度积分值与颜料平均粒径间的拟合关系,实现颜料粒径识别。以敦煌莫高窟壁画为例验证了该方法的可行性。 | |
(205-211) | 基于实测光谱的植被指数对水稻叶面积指数的响应特征分析 [ PDF (1823 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0205-07 | | | 引用: 常好雪,蔡晓斌,陈晓玲,孙 昆. 基于实测光谱的植被指数对水稻叶面积指数的响应特征分析. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):205-211. | | Cite: CHANG Hao-xue, CAI Xiao-bin, CHEN Xiao-ling, SUN Kun. Response Characteristics Analysis of Different Vegetation Indices to Leaf Area Index of Rice. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):205-211. | | 摘要: 叶面积指数(LAI)是目前最常用的农业生态监测指标,可以为农作物的病虫害监测、作物长势监测、碳循环、生物量估算及作物估产提供依据。植被指数(VI)是卫星LAI产品生产的重要数据源,但不同VIs对植被LAI的响应特征具有一定的差异性。以江西省水稻为例,基于实测光谱提取了水稻实测VIs,结合实测LAI,讨论了归一化植被指数(NDVI)、增强型植被指数(EVI)、土壤调节植被指数(SAVI)和修正的土壤调节植被指数(MSAVI)四种常见VIs对LAI的响应特征,并与MODIS LAI备用算法的计算结果进行了对比分析,研究了不同VIs用于LAI产品反演的可行性及存在的问题。通过对不同实测VIs-LAI模型精度的评估,分析其应用于LAI反演的适应性,结果显示EVI,SAVI和MSAVI比NDVI有更好的适应性,其中EVI效果最优。此外,通过对比MODIS LAI备用算法查找表,发现针对MODIS LAI备用算法中草地与谷物作物这一地表覆盖大类,在LAI>4时,NDVI出现饱和;而实测水稻作物的NDVI在LAI>2时开始出现饱和;且当NDVI相同时,查找表LAI远大于实测LAI,MODIS备用算法中使用的地表覆盖产品分类过粗可能是造成这一结果的主要原因。因此MODIS LAI备用算法在该区域水稻LAI监测中可能产生较大误差,有必要改用其他VIs优化该备用算法。通过对比分析四种VIs模型对LAI的预测误差,发现EVI,SAVI和MSAVI精度明显优于NDVI,基于EVI的模型平均预测误差仅为MODIS LAI备用算法的1/6,基于实测NDVI反演算法的1/2,因此设计基于EVI的LAI算法对LAI的反演精度有一定的提升空间。 | |
(212-217) | 铜铅离子胁迫下玉米污染程度的光谱识别 [ PDF (2906 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0212-06 | | | 引用: 郭 辉,杨可明,张文文,刘 聪,夏 天. 铜铅离子胁迫下玉米污染程度的光谱识别. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):212-217. | | Cite: GUO Hui, YANG Ke-ming, ZHANG Wen-wen, LIU Cong, XIA Tian. Spectra Recognition of Corn Pollution Degree under Copper and Lead Ion Stress. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):212-217. | | 摘要: 重金属铜离子(Cu2+)与铅离子(Pb2+)污染对玉米叶片光谱的影响微弱、隐蔽而难于探测。研究中设置不同浓度Cu2+, Pb2+胁迫的玉米盆栽实验,测定了玉米叶片光谱、叶片中Cu2+, Pb2+含量与叶绿素相对含量,分析了Cu2+, Pb2+污染胁迫下玉米叶片光谱响应特征,并选取480~670与670~750 nm范围来进行分析,在光谱维中定义了光谱微分差信息熵指数与在频率域中通过谐波分析提取了前三次谐波振幅(c1, c2与c3)指数,并用所定义的指数探测分别受Cu2+, Pb2+胁迫玉米叶片光谱微弱差异。实验结果表明,在480~670与670~750 nm范围内,玉米叶片中重金属离子浓度越大,其光谱微分差信息熵就越大;在480~670 nm波段,谐波分解后第一谐波振幅c1与第二谐波振幅c2可用于识别Cu2+, Pb2+污染程度;在670~750 nm波段,第一谐波振幅c1、第二谐波振幅c2与第三谐波振幅c3可用于识别Cu2+污染程度,而c2则可以识别Pb2+污染程度,污染胁迫越大振幅越大。在480~670与670~750 nm波段内,光谱微分差信息熵与前三次谐波振幅可作为识别玉米受Cu2+, Pb2+污染胁迫程度的指数,从光谱维与频率域两种维度来识别玉米受Cu2+, Pb2+胁迫程度的方法可行,文中定义的两类指数可稳健、可靠地探测与识别玉米受Cu2+, Pb2+影响所产生的光谱微弱差异,研究结果对利用高光谱来探测植被受重金属污染胁迫程度具有一定的参考价值。 | |
(218-223) | 钼锑抗分光光度法对黄河表层沉积物中磷的形态分布及其吸附-解吸特征研究 [ PDF (3823 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0218-06 | | | 引用: 郭晨辉,李和祥,方 芳,季雨珊,幸韵欣,范昳冰,刘 颖. 钼锑抗分光光度法对黄河表层沉积物中磷的形态分布及其吸附-解吸特征研究. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):218-223. | | Cite: GUO Chen-hui, LI He-xiang, FANG Fang, JI Yu-shan, XING Yun-xin, FAN Yi-bing, LIU Ying. Study on Distribution of Phosphorus Fractions and Adsorption-Desorption Characteristics in Surface Sediments of the Yellow River by Molybdenum Antimony Spectrophotometry. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):218-223. | | 摘要: 采用标准测试程序(SMT)和钼锑抗分光光度法对黄河流域甘宁蒙段表层沉积物进行磷形态的提取和含量测定,同时模拟沉积物对磷吸附-解吸特性进行了探索。结果表明:对照不同的评价标准,12个采样点中总磷(TP)含量均处于不同程度的污染水平,特别是S12采样点磷具有较高的释放风险。TP、无机磷(IP)和钙结合态磷(HCl-P)之间及有机磷(OP)和铁/铝结合态磷(NaOH-P)之间分别呈现出较好的正相关性。沉积物的组成和理化性质对磷的赋存形态产生影响,OP和NaOH-P可能与As,Ni,Co和Pb有相同的污染源。表层沉积物对磷的吸附-解吸过程均符合伪二级动力学方程,主要受化学作用的控制,而磷的等温吸附符合Langmuir方程,且升高温度有利于磷的吸附。水相中离子浓度(KCl)小于0.02 mol·L-1时,吸附作用占优势,反之,解吸作用占优势。水土比的增大会提高沉积物对磷的吸附量。另外,磷的解吸量会随着温度的升高和扰动强度的增加而增大。揭示了黄河甘宁蒙段表层沉积物中磷的形态分布及其吸附–解吸特征,为黄河甘宁蒙段水环境治理和磷负荷调控提供依据。 | |
(224-234) | 基于果蝇-鲍威尔优化的航空高光谱影像大气校正方法 [ PDF (9932 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0224-11 | | | 引用: 潘岑岑,闫庆武,丁建伟,张倩倩,谭 琨. 基于果蝇-鲍威尔优化的航空高光谱影像大气校正方法. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):224-234. | | Cite: PAN Cen-cen, YAN Qing-wu, DING Jian-wei, ZHANG Qian-qian, TAN Kun. Atmospheric Correction of Airborne Hyperspectral Image Based on Fruit Fly-Powell Optimization Algorithm. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):224-234. | | 摘要: 航空高光谱的大气校正是进行高光谱定量反演的基础,但通过空地同步对比分析航空高光谱大气校正的研究较少,论文主要研究了Hyspex高光谱遥感数据不同的大气校正方法。在现有的几种大气校正方法的基础上,提出了一种大气校正的新方法:首先,采用果蝇-鲍威尔优化算法反演光谱的性能参数(中心波长和半波高度的偏移量),对光谱重定标。然后在光谱重定标的基础上,采用MODTRAN模型对Hyspex高光谱数据进行大气校正,得到地表反射率数据。利用同步采集的五种典型地物的地面实测ASD数据将提出的新方法与现有的几种大气校正方法(快速大气校正、经验线性法大气校正、基于6S模型的大气校正、基于FLAASH模型的大气校正、基于MODTRAN模型的大气校正)的大气校正结果进行对比分析,并采用决定系数(R2)和均方根误差(RMSE)来比较各种大气校正方法的精度。结果表明:提出的果蝇-鲍威尔优化MODTRAN模型的大气校正结果最好,决定系数在80%以上,均方根误差在15%以内;基于MODTRAN模型、FLAASH模型、6S模型的方法的校正结果稍次于本文提出的新方法,结果比较稳定,决定系数在70%以上,均方根误差在20%左右;快速大气校正与经验线性法的校正结果不稳定。可以得出结论:本文提出的果蝇-鲍威尔优化算法有效可行,可以精确的反演出中心波长和半波高度的偏移量,其大气校正的精度优于现有的多种大气校正方法。 | |
(235-239) | 直接校正算法的柑橘溃疡病高光谱模型传递 [ PDF (2589 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0235-05 | | | 引用: 翁海勇,岑海燕,何 勇. 直接校正算法的柑橘溃疡病高光谱模型传递. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):235-239. | | Cite: WENG Hai-yong, CEN Hai-yan, HE Yong. Hyperspectral Model Transfer for Citrus Canker Detection Based on Direct Standardization Algorithm. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):235-239. | | 摘要: 针对目前所建立的柑橘溃疡病高光谱模型普适性差、预测精度低的问题,提出了基于不同仪器间高光谱模型传递来提高模型稳健性的方法。以脐橙52和卡拉卡拉红肉脐橙为研究对象,利用实验室高光谱成像平台(System 1, S1)和便携式高光谱成像仪(System 2, S2)采集了健康和染病柑橘的高光谱图像,建立了独立的柑橘溃疡病判别模型,并分析了不同预处理方法和判别模型对模型预测性能的影响。将S1和S2分别作为源机和目标机,利用直接校正算法对目标机获取的高光谱图像进行校正,分析模型传递前后的模型判别能力。结果表明,采用二阶导数预处理,极限学习机预测性能最佳,基于S1和S2检测的预测集识别率分别为97.5%和98.3%;以S1数据建立主模型,对经直接校正算法校正后的S2高光谱图像进行识别,预测集的识别率从校正前的38.1%提高到了86.2%。说明该方法可用于不同型号高光谱成像仪之间的定标模型传递,对于建立稳健可靠的柑橘溃疡病判别模型具有重要意义。 | |
(240-245) | 多角度偏振高光谱的农田土壤肥力模型研究 [ PDF (3290 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0240-06 | | | 引用: 王凌志,韩 阳,潘 倩. 多角度偏振高光谱的农田土壤肥力模型研究. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):240-245. | | Cite: WANG Ling-zhi, HAN Yang, PAN Qian. Study on Farmland Soil Fertility Model Based on Multi-Angle Polarized Hyper-Spectrum. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):240-245. | | 摘要: 随着精准农业这一理念的提出,快速精确获取农业信息成为人们关注的重点。偏振遥感因其结合了多角度遥感的特点,高光谱遥感和微波遥感的特点,从而能在不破坏地物的基础上提高探测和识别地物的准确度。以往的研究主要以单一土壤肥力指标为主。该实验通过实测吉林省典型地区农田土壤在不同状态下的光谱曲线,探讨了在确定最佳观测条件下的土壤肥力综合指标IFI与土壤光谱曲线的关系。结果表明光线探测天顶角、探测方位角、偏振状态均会在一定条件下影响土壤光谱曲线,但对光谱的形状和走向影响不大。在保证设备可达条件下,设计出遥感中监测土壤肥力的最佳方式。通过对光谱数据进行一阶微分和倒数的对数运算,在选定的特征波段上建立相应的肥力模型。结果表明土壤肥力与光谱反射比呈现明显的负相关关系,和光谱吸光度呈现明显的正相关关系,与光谱反射比的一阶微分相关关系不确定。在利用光谱反射比、光谱一阶反射比和吸光度特征参数进行土壤肥力估算时,发现光谱反射比与土壤肥力的二次函数拟合优度最佳,在560和860 nm处决定系数分别达到0.876和0.867。 | |
(246-252) | 基于高光谱技术检测全蛋粉掺假的研究 [ PDF (2318 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0246-07 | | | 引用: 刘 平,马美湖. 基于高光谱技术检测全蛋粉掺假的研究. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):246-252. | | Cite: LIU Ping, MA Mei-hu. Application of Hyperspectral Technology for Detecting Adulterated Whole Egg Powder. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):246-252. | | 摘要: 传统食品掺假分析多集中于检测特定已知或者怀疑可能存在的掺假物,然而由于掺假形式的多样性以及新的掺假物不断出现,使得传统检测方法具有局限性。目前,全蛋粉作为鲜蛋理想替代品掺假现象十分严重,然而不管是国内还是国外,其掺假检测都鲜有研究。因此,为了探索一种快速检测全蛋粉掺假的方法,研究尝试使用最近快速发展起来的具有绿色、无损等优点的高光谱技术来检测全蛋粉掺假的可行性。从不同地区收集不同品牌的鸡蛋全蛋粉,按不同比例分别掺入淀粉、大豆分离蛋白、麦芽糊精以及三种掺假物的混合物进行试验样品的制备。样品进行光谱采集后,采用ENVI软件选取感兴趣区域(ROI)后提取出平均光谱。根据获得的光谱数据建立全波段下支持向量机(SVM)模型进行掺假的判别并采用偏最小二乘回归(PLSR)模型建立全波段与掺假浓度之间的关系。结果显示,采用径向基核函数所建立的SVM模型,其分类的正确率达到90%以上,基于PLSR建立掺假模型实际值与预测值相关系数R2P均高于0.90。为了简化模型,采用回归系数法(RC)及连续投影法(SPA)提取特征波长,根据特征波长下的光谱数据建立RC-PLSR和SPA-PLSR模型,结果显示,经简化的模型依然具有良好的性能,说明使用高光谱技术来检测全蛋粉掺假是可行且高效的。 | |
(253-257) | 基于高光谱的番茄叶片斑潜蝇虫害检测 [ PDF (2476 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0253-05 | | | 引用: 李翠玲,姜 凯,马 伟,王 秀,孟志军,赵学观,宋 健. 基于高光谱的番茄叶片斑潜蝇虫害检测. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):253-257. | | Cite: LI Cui-ling, JIANG Kai, MA Wei, WANG Xiu, MENG Zhi-jun, ZHAO Xue-guan, SONG Jian. Tomato Leaf Liriomyza Sativae Blanchard Pest Detection Based on Hyperspectral Technology. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):253-257. | | 摘要: 番茄植株在生长过程中受病虫害的侵染,将导致番茄减产和种植户的经济效益降低,该研究用高光谱技术结合化学计量学方法,实现了番茄叶片斑潜蝇虫害的快速识别。搭建了简易的高光谱成像系统,包括光源单元、高光谱图像采集单元和数据处理单元,用该系统获取番茄叶片的高光谱图像,对高光谱图像进行校准,并从每一幅图像中提取光谱信息。分别采用了光谱角匹配(SAM)分析方法和光谱红边参数判别分析(DA)方法识别番茄叶片斑潜蝇虫害。在SAM分析中,对高光谱数据进行了归一化预处理,以消除多余信息,增加样品之间的差异。比较了以不同番茄叶片样品的反射光谱作为测试光谱时,虫害识别效果的差异,当以受到斑潜蝇侵染的番茄叶片的平均反射光谱作为测试光谱时,虫害识别的正确率较高,达到96.5%。在光谱红边参数判别分析中,从光谱数据中提取了红边位置、红边振幅、最小振幅、红边面积、红谷位置和红边振幅/最小振幅6组红边信息,利用判别分析方法建立番茄叶片斑潜蝇虫害的判别模型,比较了距离判别、Fisher判别、Bayes判别分析方法的判别效果,使用距离判别分析建模的判别正确率最低,判别正确率为88.0%,使用Fisher判别分析建模的效果最佳,判别正确率为96.0%。研究结果表明,采用高光谱技术识别番茄叶片斑潜蝇虫害具有可行性。 | |
(258-262) | 减少二氧化碳对LIBS检测飞灰中未燃碳含量影响的研究 [ PDF (1390 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0258-05 | | | 引用: 南维刚,出口祥啓,王焕然,刘人玮,生友章裕,王珍珍. 减少二氧化碳对LIBS检测飞灰中未燃碳含量影响的研究. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):258-262. | | Cite: NAN Wei-gang, Yoshihiro Deguchi, WANG Huan-ran, LIU Ren-wei, Akihiro Ikutomo, WANG Zhen-zhen. Reduction of CO2 Effect on Unburned Carbon Measurement in Fly Ash Using LIBS. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):258-262. | | 摘要: 通常热力发电厂将飞灰中未燃碳的含量作为评价锅炉燃烧效率的重要指标,通过测量飞灰中未燃碳的含量来评价煤粉燃烧的充分程度,进而实现优化燃烧、提高机组效率。基于激光诱导击穿光谱技术(LIBS)无接触、快速响应、高灵敏度、可以在线测量等特点,备用来测量飞灰中未燃碳的含量。由于烟气中CO2气体的存在,碳谱线强度会随CO2浓度的变化而改变。为了减少CO2气体对飞灰未燃碳测量结果的影响,提出并设计了具有二级旋风分离器的LIBS测量飞灰未燃碳含量实验系统,飞灰从给粉机流出后通过二级旋风分离器进入测量腔体,脉冲激光经过透镜作用于飞灰样品进而产生等离子体。LIBS系统采用双中心波长光谱仪,可测得飞灰中C,Si,Mg,Fe,Ca和Al等主要元素谱线,同时高分辨率通道可分辨出相邻C和Fe的元素谱线,可以在获得充分的飞灰光谱信息的同时保证了测量的精度。实验结果表明该系统可有效分离和收集飞灰颗粒,减少CO2气体对测量结果的干扰,为LIBS技术的工程应用提供了更准确的依据。 | |
(263-266) | 缅甸翡翠中铁元素的激光诱导击穿光谱定量检测 [ PDF (1541 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0263-04 | | | 引用: 王亚军,袁心强,石 斌,石美钰,张 倩,陈 涛. 缅甸翡翠中铁元素的激光诱导击穿光谱定量检测. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):263-266. | | Cite: WANG Ya-jun, YUAN Xin-qiang, SHI Bin, SHI Mei-yu, ZHANG Qian, CHEN Tao. The Research for Quantitative Analysis of Iron in Myanmar Jades Using Laser Induced Breakdown Spectroscopy. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):263-266. | | 摘要: 采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术定量分析缅甸翡翠中Fe元素的浓度。选择Fe元素的275.57 nm光谱线作为定量分析谱线,选取Si元素的288.17 nm光谱线作为内标谱线,选取12个缅甸翡翠样品作为研究对象,以其中9个样品绘制了传统定标法和内定标法的Fe元素定标曲线,并将定标曲线用于3个检验样品的Fe含量的实际预测。实验结果表明,采用传统定标方法时,定标样品光谱强度的相对标准偏差(RSD)在1.4%~8.3%之间,所建立的Fe元素浓度含量定标曲线的拟合相关系数R2为0.979,使用该方法建立的定标曲线对3个检验样品中Fe元素含量进行测定,最大相对误差为10.6%;而采用内定标法时,定标样品光谱强度的比值(IFe/ISi)的相对标准偏差(RSD)在0.9%~5.7%之间,Fe的拟合相关系数R2达到0.989,样品中Fe元素的测定相对误差均可降低到7%以下。结果证明,利用内定标法定量分析翡翠中Fe的含量比传统定标法相对误差更小,采用LIBS技术结合内定标法更适于缅甸翡翠样品中Fe元素定量分析。 | |
(267-270) | 红薯淀粉中添加剂明矾的定性和定量太赫兹时域光谱技术检测 [ PDF (2571 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0267-04 | | | 引用: 管爱红,李 智,葛宏义. 红薯淀粉中添加剂明矾的定性和定量太赫兹时域光谱技术检测. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):267-270. | | Cite: GUAN Ai-hong, LI Zhi, GE Hong-yi. The Qualitative and Quantitative Detection of Potassium Alum in Sweet Potato Starch Based on Terahestz Time-Domain Spectroscopy. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):267-270. | | 摘要: 应用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术对红薯淀粉中的添加剂明矾进行了实验研究,获得了红薯淀粉和明矾的太赫兹时域光谱和频域光谱,通过计算得到二者的吸收系数谱和折射率谱,吸收系数谱显示明矾在太赫兹波段有明显的特征吸收峰,可以用THz-TDS技术对淀粉中的明矾进行特征识别。实验获得了红薯淀粉中掺杂不同百分比(质量分数)明矾的太赫兹时域光谱,计算得到吸收系数谱和折射率谱,发现随着明矾含量的增加吸收峰的幅度下降,折射率逐渐下降,说明THz-TDS技术可以用于淀粉中明矾的定性识别和定量检测。 | |
(271-275) | 复合肥中磷元素的激光诱导击穿光谱多元非线性定量分析 [ PDF (2045 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0271-05 | | | 引用: 廖素引,吴先良,李桂华,卫 敏,张 梅. 复合肥中磷元素的激光诱导击穿光谱多元非线性定量分析. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):271-275. | | Cite: LIAO Su-yin, WU Xian-liang, LI Gui-hua, WEI Min, ZHANG Mei. Quantitative Analysis of P in Fertilizer by Laser-Induced Breakdown Spectroscopy with Multivariate Nonlinear Method. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):271-275. | | 摘要: 采用激光诱导击穿光谱技术对复合肥中磷元素含量进行了定量分析。通过分析特征谱线的激发能级、跃迁概率和干扰情况,确定255.3和844.6 nm分别为磷元素、氧元素的分析线。实验中对18个复合肥样品进行了测量分析,用14个样品建立磷元素的定标曲线,相关系数r仅为0.83,因此采用多元非线性回归方法进行定量分析,提高测量的准确性。与传统定标曲线相比,在考虑氧元素特征谱线的影响时,LIBS测量值与参考值的相关系数r提高到0.98,测量的相对误差大大减小,仅为0.38%~1.70%。实验结果表明,LIBS技术具有快速分析复合肥中磷元素的潜力。 | |
(276-280) | 背景扣除和强度校正对激光诱导等离子体光谱参数的影响 [ PDF (2638 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0276-05 | | | 引用: 王静鸽,李新忠,李贺贺,王 辉,张利平,尹传磊,唐苗苗. 背景扣除和强度校正对激光诱导等离子体光谱参数的影响. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):276-280. | | Cite: WANG Jing-ge, LI Xin-zhong, LI He-he, WANG Hui, ZHANG Li-ping, YIN Chuan-lei, TANG Miao-miao. Influence of Background Deduction and Intensity Correction on Spectral Parameters of Laser Induced Plasma. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):276-280. | | 摘要: 激光诱导击穿光谱技术以其无需样品预处理、分析速度快、能实现多元素同时检测和远程分析等优点已经被广泛应用于诸多领域的物质成分定性或定量分析。该技术的理论基础是激光诱导等离子体。对等离子体光谱参数(如光谱谱线强度、等离子体温度等)的准确测量是利用该技术进行定性或定量分析的前提条件。实际的实验系统中,由于仪器本身固有的性能限制,会造成采集光谱信号的失真,从而限制等离子体光谱参数的精确测量或计算。为了克服仪器固有性能的影响,分析了实验系统所用中阶梯光栅光谱仪和传输光纤的固有性能缺点对光谱信号背景噪声和元素谱线绝对强度的影响,然后采用剥峰法对光谱信号中存在的锯齿状背景噪声进行扣除,利用辐射定标光源的标准光谱数据对谱线绝对强度进行校正,并对比了背景扣除和强度校正对等离子体谱线强度和等离子体温度的影响,实验表明谱线强度校正对合金钢等离子体380 nm以下的光谱信号具有较大影响,通过背景扣除和强度校正后,等离子体温度由13 401.75 K降低至8 980.72 K,玻尔兹曼平面法求解等离子体温度的拟合决定系数由0.60提高至0.91。因此在光谱数据处理之前对测量光谱进行背景扣除和强度校正是十分必要的,为提供可靠地光谱数据进行物质成分定性或定量分析奠定了基础。 | |
(281-284) | Ce掺杂Si纳米线的制备及其蓝光发射特性 [ PDF (2113 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0281-04 | | | 引用: 范志东,刘 绰,李 旭,马 蕾,彭英才. Ce掺杂Si纳米线的制备及其蓝光发射特性. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):281-284. | | Cite: FAN Zhi-dong, LIU Chuo, LI Xu, MA Lei, PENG Ying-cai. The Preparation and Blue Light Emission Characteristic of Ce-Doped Si Nanowires. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):281-284. | | 摘要: 以抛光和“金字塔”织构表面的单晶Si(100)为衬底,分别以Au和Au-Al为金属催化剂,在温度为1 100 ℃、N2气流量为1 500 sccm、生长时间为15~60 min等工艺条件下,制备了直径约为50~200 nm、长度为数微米至数十微米和不同分布的Si纳米线。然后,利用CeO2粉末为掺杂剂,在温度为1 100~1 200 ℃、N2流量为1 000 sccm、掺杂时间为30~60 min等工艺条件下对Si纳米线进行Ce掺杂。实验研究了不同Si纳米线长度、密度和分布等对Ce3+蓝光发射的影响。室温下利用Hitachi F-4600型荧光分光光度计对样品的激发光谱和发射光谱进行了测试和分析,同时利用FLS920全功能型荧光光谱仪对样品的荧光量子效率进行了测试。结果表明,在Si纳米线生长时间为30 min、织构表面和密度相对较低时以及最佳激发光波长为328 nm时,样品发射光波长为405 nm(5d→2F5/2)荧光强度较大,实现了强的蓝光发射,其荧光量子效率达到了65.57%。通过光谱功率分布和CIE-1931标准公式进行计算,Ce掺杂Si纳米线样品的色坐标为(0.16, 0.03);发光强度大,量子效率高使其在照明、显示等领域有着潜在的应用价值,同时对Si纳米线在发光领域的研究和应用具有一定的参考价值。 | |
(285-289) | 基于少模光纤的SBS光谱阈值特性分析 [ PDF (2406 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0285-05 | | | 引用: 张燕君,高浩雷,付兴虎,田永胜,王会敏,张亦男. 基于少模光纤的SBS光谱阈值特性分析. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):285-289. | | Cite: ZHANG Yan-jun, GAO Hao-lei, FU Xing-hu, TIAN Yong-sheng, WANG Hui-min, ZHANG Yi-nan. Threshold of Brillouin Scattering in a Few-Mode Fiber. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):285-289. | | 摘要: 受激布里渊散射会影响少模光纤传输系统中的信噪比、传输距离与传输容量,是影响传输系统入纤功率提高的重要因素。对阶跃型少模光纤的受激布里渊散射谱的阈值进行了研究,运用了布里渊散射谱、模式联运谱的数学模型对少模光纤散射特性进行了分析,探讨了少模光纤布里渊散射增益谱、阈值增益系数,以及光纤各参量对少模光纤阈值的影响。分析结果表明:SI-10阶跃型少模光纤中存在五种不同的传播模式,不同模式有各自的传输常数以及有效折射率,各模式相互作用导致模式展宽、增益降低,且布里渊散射谱峰值增益系数为3.9×10-11 m·W-1。阈值增益系数受到光纤传感距离的影响,在相对较短距离传输中阈值急速下降,且其趋势随长度增加渐趋平缓,当光纤长度达到22 km时阈值增益系数趋于常数18.1。少模光纤的阈值因光纤长度的递增而递减,且递减趋势渐缓趋于常数20.5 dBm;少模光纤不同模式受激布里渊散射的阈值也因光纤长度的递增而递减最终趋于常数,且不同模式的阈值因模式阶数的递增而递增;少模光纤的阈值随着光纤衰减系数和纤芯半径的递增而递增,且增加趋势缓慢增大。不同衰减系数的光纤其阈值在不同长度趋于常数,衰减系数越大受激布里渊散射阈值越大越容易趋于一常数。 | |
(290-295) | 基于比较测量法的LCTF光谱相机光谱反射率重建研究 [ PDF (2819 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0290-06 | | | 引用: 王 霞,廖宁放,李亚生,程灏波,曹 斌,杨文明,吝 凯. 基于比较测量法的LCTF光谱相机光谱反射率重建研究. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):290-295. | | Cite: WANG Xia, LIAO Ning-fang, LI Ya-sheng, CHENG Hao-bo, CAO Bin, YANG Wen-ming, LIN Kai. The Research on Reconstruction of Spectral Reflectance in LCTF Imaging System Based on Comparative Measurement. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):290-295. | | 摘要: 基于液晶调谐滤光片(LCTF)的光谱相机由于体积小、功耗低、集成方便,适合多种搭载平台,同时通过光谱反射率来识别目标物,可以有效解决同色异谱的问题,在伪装识别、精细农产品产值估计等方面有很好的应用前景。比较测量法因其能有效排除光照条件和场景背景条件的影响,重建效率较高,在光谱相机的光谱反射率重建中被普遍采用。比较测量法通常采用标准白板作为参考物,但实际应用中,经常会遇到目标场景空间位置不便放置标准白板的情况。针对这种情况,研究采用LCTF光谱相机采集的目标场景中亮度高的颜色作为参考的比较测量法进行目标物的光谱反射率重建来解决上述问题。实验以美国X-Rite的Gretg Macbeth Color Checker(MCC)色卡作为目标物,分别参考亮度高的五个不同色块,运用比较测量法完成红、绿、蓝三个色块的光谱反射率重建。将重建后三个色块的光谱反射率与采用台式分光光度计(X-Rite Color Eye7000A)测量的标准光谱反射比进行比较。结果显示,重建后的红、绿、蓝三个色块的光谱反射率曲线与用分光光度计测量的标准光谱反射率曲线的形状基本相似,每组曲线的均方根误差均小于0.05;重建的蓝色色块的光谱反射率以参考与其光谱反射比接近的蓝绿色重建的效果最好;重建的红色和绿色色块的光谱反射率以除白色外亮度最高的黄色为参考重建的效果最好;二者均比参考标准白板的反射率重建效果好。实验结果说明采用目标场景中亮度高目视效果明显的色块作为参考对象可被用来进行LCTF光谱相机的光谱反射率重建。该方法有效扩大了比较测量法以及液晶调谐光谱成像系统的应用效率。 | |
(296-301) | 光栅色散型成像光谱仪的在轨光谱定标方法研究 [ PDF (2129 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0296-06 | | | 引用: 王宏博,黄小仙,房陈岩,张腾飞,危 峻. 光栅色散型成像光谱仪的在轨光谱定标方法研究. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):296-301. | | Cite: WANG Hong-bo,HUANG Xiao-xian,FANG Chen-yan,ZHANG Teng-fei,WEI Jun. On-Orbit Spectral Calibration Method of Grating Dispersive Imaging Spectrometer. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):296-301. | | 摘要: 精确的光谱定标是定量化反演地物信息的前提与基础。光栅色散型可见近红外成像光谱仪(VNS)主要用于海洋水色遥感和海岸带监测,采用推扫式成像方式,工作波段范围覆盖400~1 040 nm,空间维视场像元总数为1 024,共设置256个光谱通道,光谱采样步长为2.5 nm。针对仪器入轨后可能发生的光谱通道中心波长漂移或通道宽度展宽问题,基于光谱特征曲线匹配思想,提出了利用太阳大气廓线和星上定标器镨钕特征光谱进行在轨光谱定标的新方法。开展了在轨光谱真实性检验与定标的地面模拟实验,采用最小差值与相关系数联合算法对数据进行了处理。以大气氧气吸收763 nm波段为例,介绍了在轨光谱定标的步骤。给出了太阳夫郎和费517 nm、Pr-Nd玻璃685 nm和氧气吸收763 nm三个典型波段对应VNS的光谱通道的定标结果:三个通道穿轨视场Smile效应幅度相近,约为0.6 nm;中心波长漂移方向和大小各异,分别为0.707,-0.369和0.293 nm;对穿轨方向各像元的测量值进了二次曲线拟合,763 nm通道标准偏差小于另外两个通道,三个通道的光谱定位精度较高优于0.176 nm。为成像光谱仪开发出一种适用的在轨光谱定标算法。 | |
(302-307) | Tm3+/Ho3+掺杂碲酸盐玻璃的上转换发光性能与能量转换机制 [ PDF (1114 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0302-06 | | | 引用: 陈敢新,成 运,钱 奇. Tm3+/Ho3+掺杂碲酸盐玻璃的上转换发光性能与能量转换机制. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):302-307. | | Cite: CHEN Gan-xin, CHENG Yun, QIAN Qi. Energy Transfer Mechanism and Up-Conversion Emission Properties in Tm3+/Ho3+ Doped Tellurite Glasses. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):302-307. | | 摘要: 采用高温熔融法制备了单掺Tm3+和Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃,测试了808 nm激光泵浦下玻璃的红外和上转换荧光光谱。Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃上转换荧光光谱主要由695 nm红光、544 nm绿光、474 nm蓝光和740 nm红光四个发光带组成。通过分析样品的光谱性能和能量转换机制,发现很少报道的740 nm红光可能是由Tm3+:1D2 →3F2, 3能级跃迁产生的。在掺杂0.5 mol% Tm2O3的样品中添加0.3 mol% Ho2O3,695 nm红光、740 nm红光和474 nm蓝光等上转换发光强度明显增大,大约分别是单掺0.5 mol% Tm2O3样品中发光强度的3倍,2.5倍和14倍。这些情况说明存在着强烈的Ho3+→Tm3+反向能量传递。单掺Tm3+碲酸盐玻璃中1D2能级(发射740 nm红光)上的粒子集居主要来源于合作上转换(CU)过程,而3F2, 3能级(发射695 nm红光)上的粒子集居除了来源于CU过程之外,还有740 nm红光的发射和1G4能级上部分粒子的无辐射跃迁(1G4→3F2, 3)两条途径,因此样品中695 nm红光强度明显要大于740 nm红光强度。通过交叉驰豫作用CR2和CR3以及反向共振能量转移RET2,Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃中Tm3+的1G4能级(发射474 nm蓝光)上的粒子集居数比单掺Tm3+时出现了净增加。Tm3+的1G4能级上粒子集居数的增加可能进一步强化了该能级的无辐射跃迁、740 nm红光的发射以及CU过程,并进而促使Tm3+的3F2, 3能级上的粒子集居。所以,当Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃与单掺Tm3+碲酸盐玻璃中掺杂相同浓度的Tm3+时,前者的红光和蓝光等上转换荧光强度均比后者要大。本文还研究了Tm3+之间以及Tm3+与 Ho3+之间的交叉弛豫和能量传递等效应,并进一步探讨了Tm3+与 Ho3+之间的能量转换机制。 | |
(308-313) | 快速、高精度可见光-近红外透射光谱测量技术研究 [ PDF (1867 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0308-06 | | | 引用: 王圣浩,刘世杰,王微微,张志刚. 快速、高精度可见光-近红外透射光谱测量技术研究. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):308-313. | | Cite: WANG Sheng-hao, LIU Shi-jie, WANG Wei-wei, ZHANG Zhi-gang. Fast and High-Accuracy Measuring Technique for Transmittance Spectrum in VIS-NIR. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):308-313. | | 摘要: 基于传统分光光度测量方法的构架,提出了一种快速、高精度测量可见光-近红外透射光谱的新方法,在该方法的测量过程中,光栅单色器的出射波长保持匀速的连续变化,同时参考光探测器和测试光探测器保持连续的光强采集。初步实验研究表明,新方法可把测量耗时降低到传统分光光度法所需时间的50%以下,测量得到的透射光谱与传统分光光度法的相对误差为0.070%,三次重复性测量的统计误差为0.042%。与现有常见可见光-近红外透射光谱的测量方法(分光光度法、CCD光谱仪法、傅里叶变换光谱仪法)相比,新方法同时具有以下优点:(1)有望显著提高可见光-近红外透射光谱的测量速度,从而应用于透射光谱的动态测量环境中;(2)具有较高的测量精度(0.1%~0.3%);(3)在测量过程中,系统的机械部件始终保持匀速的运动状态,测试系统因而具有较高的机械稳定性。 | |
(314-319) | 液相射流中中Al元素单双脉冲LIBS研究 [ PDF (3083 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0314-06 | | | 引用: 王 莉,徐 丽,徐卫青,姚关心,郑先锋,崔执凤. 液相射流中中Al元素单双脉冲LIBS研究. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):314-319. | | Cite: WANG Li, XU Li, XU Wei-qing, YAO Guan-xin, ZHENG Xian-feng, CUI Zhi-feng. Single- and Dual-Pulse Laser Induced Breakdown Spectroscopy for Aluminum in Liquid Jets. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):314-319. | | 摘要: 为了综合比较单双脉冲激光诱导击穿光谱技术(LIBS)在液体中重金属元素的检测效果,利用自建的液相射流单-双脉冲LIBS技术装置,对AlCl3水溶液中的Al元素LIBS特性进行测量和分析。实验中使用两台532 nm Nd∶YAG激光器作为激发光源,等离子体辐射信号通过光谱仪和ICCD进行采集。实验研究了单脉冲下Al(396.15 nm)发射谱线的谱线强度随激光能量、ICCD门延时、门宽之间的变化关系,获得了最优化实验参数激光能量为50 mJ,ICCD门延迟为1 200 ns,门宽为150 ns。在相同的实验条件下,实验考察了Al(369.15 nm)发射谱线的谱线强度随双脉冲之间的延时,激光总能量,ICCD门延时的变化关系,获得了最优化实验参数为两双脉冲之间的延时为1 000 ns,激光总能量为50 mJ,ICCD门延时为1 100 ns。单脉冲和双脉冲条件下获得重金属Al的LIBS检测限分别为26.79和10.80 ppm,双脉冲LIBS技术使元素检测限下降2倍多。实验结果表明双脉冲可以提升LIBS技术的探测灵敏度,为LIBS技术应用于水体中重金属快速检测提供了依据。 | |
(320-325) | 几种香豆素衍生物核磁共振谱的理论研究 [ PDF (2091 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0320-06 | | | 引用: 贾飞云,苏奉发,冉 鸣,张 波. 几种香豆素衍生物核磁共振谱的理论研究. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):320-325. | | Cite: JIA Fei-yun, SU Feng-fa, RAN Ming, ZHANG Bo. Theoretical Study on C Nuclear Magnetic Resonance Spectra of Several Coumarin Derivatives. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):320-325. | | 摘要: 在B3LYP / 6-311G(d,p)水平下对六种香豆素衍生物的结构进行了优化,并通过振动分析验证了其稳定性。利用GIAO方法在B3LYP/6-311G(d,p)水平下研究了香豆素衍生物的NMR谱。研究表明,六个化合物结构共平面性较好,具有较大共轭体系;不同的取代基和取代基的不同位置对几种香豆素衍生物的NMR都有不同的影响。苯环上的氢原子被其他基团取代后,其α-C原子和邻位碳原子的δ值变化明显,而间位碳原子δ值几乎没有变化。取代基的电负性对α-C原子δ值的影响具有一定规律性,而共轭效应对苯环碳原子的影响则更为复杂。最后,为了说明理论计算值与实验值之间的相关性,给出了六种衍生物化学位移值的理论与实验值相关图,并进行线性回归。结果表明,六种香豆素衍生物的化学位移理论与实验值之间的相关性非常好。 | |
(326-332) | 基于红外热成像的林地余火死灰复燃点诊断方法研究 [ PDF (2315 KB) ] | | | DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)01-0326-07 | | | 引用: 何 诚,刘柯珍,舒立福,洪霞芳,张思玉. 基于红外热成像的林地余火死灰复燃点诊断方法研究. 光谱学与光谱分析,2018,38(01):326-332. | | Cite: HE Cheng, LIU Ke-zhen, SHU Li-fu, HONG Xia-fang, ZHANG Si-yu. The Diagnostic Methods for Resurgences of Smoldering Fire in the Forests by Infrared Thermal Imaging. Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38(01):326-332. | | 摘要: 林地余火阴燃特性具有隐蔽性强、持续时间长、目测难度大、且具有死灰复燃等特点,从而一直困扰森林火灾的彻底扑灭。为了及时、高效地发现林地余火阴燃点,探索林地余火死灰复燃的特征及规律,在南京森林警察学院点烧基地里进行测试实验,以无人机搭载热红外成像系统、气象采集系统等为工具,把火源点设置在杨树林内,人为干预进行点烧、熄灭、复燃等重复实验,实验包括白天和夜晚两个时间段,用安装于无人机上的红外热成像仪对火源进行观测。实验表明:林地余火死灰复燃的温度在500~600℃,离散程度较大;林地余火死灰复燃在白天的时间普遍短于夜晚时间,表明外界温度越高,越会促进林地余火死灰复燃的速率;在森林中,不同地点、不同时间段的森林背景温度标准差比较稳定,主要处于1~9 之间;林地余火红外图像的温度数据的标准差值分布在30~85之间;红外图像的温度数据的标准差值分布在55~85 之间,则可定为死灰复燃可疑阶段。该方法量化了死灰复燃的火环境及温度参数阈值,明确林地余火阴燃点引燃特征值。该研究成果将推动森林防火技术的发展,为安全扑火提供重要的方法和资料。 | |
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