1 江西农业大学软件学院, 江西 南昌 330045 江西农业大学工学院, 江西 南昌 330045
2 江西农业大学工学院, 江西 南昌 330045
3 江西农业大学工学院, 江西 南昌 330045江西省现代农业装备重点实验室, 江西 南昌 330045
近年来, 猪饲料重金属超标问题屡禁不止, 严重危害食用人群健康与环境安全。 国家标准中所采用的干灰化-原子吸收光谱法存在耗时长、 需破坏样品、 试剂易造成环境污染等问题。 激光诱导击穿光谱(LIBS)以其快速、 近乎无损、 无需复杂制样的检测特性被誉为化学分析领域的“未来巨星”。 传统LIBS技术在应用于猪饲料安全品质检测时具有特征光谱强度弱, 检测精度较低等缺陷, 针对该缺陷, 提出LIBS技术与空间限域相结合, 采用空间限域方法提高分析谱线强度, 从而实现更低浓度样品的检出, 实现对猪饲料样品中Cu元素含量进行快速绿色检测。 以Cu Ⅰ 324.75 nm为分析谱线, 在优化后的能量下, 对比不同延时时间下加载不同高度和直径的圆柱形空间限域腔对分析谱线影响, 再选取对分析谱线整体增强效果最佳的空间限域腔对7组不同浓度猪饲料样品进行LIBS光谱采集, 结合采用国家标准方法获取的7组猪饲料样品中Cu元素参考浓度对LIBS系统检测灵敏度进行分析。 结果表明, 加载空间限域腔对分析谱线强度引起增强的同时不会对背景光谱造成明显影响, 分析谱线强度增强因子最大值为5.16, 空间限域腔直径为5.0 mm、 高度为2.0 mm情况下对分析谱线整体增强效果最佳。 在上述最佳试验参数基础上, 以Cu元素在324.75 nm处特征光谱峰值强度为参考, 对猪饲料进行定量分析。 结果发现加载空间限域腔后不同浓度下猪饲料样品中Cu元素浓度与分析谱线强度之间线性关系相较于传统LIBS提升明显, 其单变量定标模型R2从0.742提升至0.996, 检测限从6.21 mg·kg-1降低至1.61 mg·kg-1(《饲料添加安全使用规范》中猪类Cu元素日粮推荐含量为3~6 mg·kg-1), 检测灵敏度提高了2.86倍。 研究表明, 采用空间限域与LIBS技术相结合, 可以大幅提升系统检测精度与灵敏度, 使待测元素检测限降低至国家要求以下, 对于实现猪饲料中Cu元素含量较低样品的LIBS快速绿色检测具有较好的作用。
激光诱导击穿光谱 空间限域 猪饲料 铜 检测灵敏度 Laser-induced breakdown spectroscopy Cavity-confinement Pig fodder Copper Detection sensitivity 光谱学与光谱分析
2023, 43(6): 1770
1 中国核动力研究设计院 核反应堆系统设计技术重点实验室 成都 610213
2 复旦大学 航空航天系力学与工程仿真研究所 上海 200433
UN-U 3Si 2复合燃料在未来先进耐事故燃料元件中具有良好的发展前景，其堆内运行所产生的辐照蠕变及热蠕变对元件的辐照热力耦合行为及安全性会产生重要影响。基于文献中的宏观蠕变实验结果，分别针对UN和U 3Si 2多晶燃料主控的蠕变机制进行分析，通过拟合得到考虑空位扩散和位错运动机制的蠕变率模型，该模型的预测结果与实验结果吻合很好，证明了模型的合理性；基于均匀化理论建立了去除辐照肿胀效应后UN-U 3Si 2复合燃料宏观蠕变与各组分贡献的关联模型。基于文献上的复合燃料金相结构图，发展了随机建模方法，对UN-U 3Si 2复合燃料（20% U 3Si 2）辐照条件下单轴拉伸蠕变实验进行了数值模拟，获得了组分材料对复合燃料宏观等效蠕变所产生的贡献，并分析了蠕变机制。分析结果表明：UN和U 3Si 2存在的辐照肿胀差异，导致复合燃料内部产生了强烈的力学相互作用；在裂变密度达到4.32×1027 fissions·m-3时，颗粒与基体相界面处的最大von Mises应力约为外部施加的均布拉力的6倍，但由于存在低应力区，两种材料的辐照肿胀对复合燃料宏观等效蠕变应变的影响可以忽略不计。
UN-U
3Si
2 蠕变机制 辐照肿胀 均匀化理论 宏观等效蠕变 UN-U
3Si
2 Creep mechanism Irradiation swelling Homogenization theory Macroscopic equivalent creep 
1 中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所, 安徽 合肥 230031
3 南华大学核科学与技术学院, 湖南 衡阳 421001
便携式近红外光谱仪现场快速检测是近红外光谱分析领域的一个重要的发展趋势。 为了实现快速检测, 便携式近红外光谱仪一般不配备温控装置, 因此环境温度的变化会带来较大的测量误差。 如何降低环境温度对检测结果带来的误差, 是便携式近红外光谱仪在现场快速检测领域大规模推广所需要解决的一个重要问题。 柴油的凝点值是评价柴油品质和适用范围的一个重要指标, 对柴油凝点进行快速检测有重要的经济意义。 通过便携式光谱仪采集了50种具有不同凝点的柴油样品在近红外波段(950~1 650 nm)的吸收光谱, 研究了环境温度变化下的基于近红外光谱分析的柴油凝点快速检测方法。 此光谱仪为基于数字微镜设计的便携式光谱仪, 针对现场快检而研发, 未配备温控样品池。 在环境温度T0=25 ℃时基于偏最小二乘法建立了柴油凝点的预测模型, 并分别将不同环境温度(TE=-10, 0, 10, 20, 30, 40和50 ℃)条件下测量的近红外光谱带入上述凝点预测模型, 分析预测偏差随环境温度相对参考值变化(TE-T0)的依赖关系。 通过一次函数对预测误差随环境温度的变化关系进行拟合, 发现凝点预测偏差的平均值随环境温度的变化关系为Δc=-0.019 8(TE-T0)。 将环境温度的修正因子带入25 ℃条件下预测模型, 建立了针对环境温度变化的温度修正模型。 在温度修正以后, 10 ℃条件下预测凝点的均方根误差由原来的14.6降为8.8, 相关系数由原来的0.4提升为0.7。 研究表明, 本温度修正模型可以有效降低环境温度对预测结果带来的误差。 基于此温度修正模型, 可以显著降低近红外光谱分析建模过程的工作量, 在某一特定温度条件下建立预测模型后将此温度修正项带入模型即可用于在其他环境温度条件下进行柴油凝点值的预测, 而不需要在其他多个温度条件下分别建立预测模型, 可显著提高建模效率和便携式近红外光谱快速检测的温度适应性。
便携式近红外光谱仪 温度修正 偏最小二乘法 柴油凝点 Portable near infrared spectrometer Temperature compensation model Partial least square method Condensation point of diesel 光谱学与光谱分析
2021, 41(10): 3111
上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海市现代光学系统重点实验室, 教育部光学仪器与系统工程中心, 上海200093
晕苯是一种用于真空紫外光致发光重要的下转换材料。 本文研究旋涂法和热蒸发法制备紫外CCD用晕苯薄膜的工艺方法, 并对所制备的两种薄膜的性能进行了表征和对比。 测试结果表明: 旋涂方式成膜工艺简单, 材料利用率较高, 并且保持了荧光材料本身固有的晶体结构, 但是膜面粗糙度较大; 热蒸发方式成膜后紫外吸收较强, 荧光发射强度相对较高, 成膜后膜面粗糙度较小; 热蒸发工艺在加热过程中改变了晕苯的晶体结构并形成了新的结晶态; 相比于旋涂法, 热蒸发的整个制备工艺相对复杂, 并且生产成本较高。 此外, 该对比性研究工作为实现不同要求（如荧光发射强度、 表面粗糙度、 生产成本等）的荧光下转换薄膜的制备提供了理论指导。
旋涂法 热蒸发 晕苯 紫外增强 紫外CCD Spin-coating Physical vapor deposition Coronene UV-enhanced UV CCD 光谱学与光谱分析
2014, 34(5): 1319
