光机系统中支撑结构与光学元件的接触位置、接触面积、接触应力及支撑结构的柔度是光学系统成像质量的重要影响因素，为了降低因垂直方向支撑引起的几何像差，以像差指数PV值为优化目标，对单个透镜接触支撑结构进行了拓扑优化设计。首先建立接触拓扑优化模型，以采用Signorini接触条件建立的刚性支撑单向接触中的线弹性结构为例，验证了接触拓扑优化模型的正确性。用透镜变形函数来描述透镜的像差指数PV值，将其作为拓扑模型的优化目标。采用SIMP方法描述拓扑优化设计变量，采用扩展后的拉格朗日算子求解接触条件。采用MMA优化算法求解拓扑优化模型的最优解。通过拓扑优化设计变量的最优解，定义了满足几何畸变要求的支撑结构的最优拓扑结构。结果表明，该方法可使透镜PV值降低14%，面形RMS值降低13.8%。同时搭建实验平台，对透镜PV值和RMS值进行测试，得到的最佳接触支撑结构的支持试验结果表明，平面反射镜表面PV值分别降低了60.4%和42.9%，面形RMS值分别降低了74.3%和38.9%，优化后的接触支撑结构有效地提高了高精度单透镜支架的精度，具有很大的实际应用潜力。

测量出水中镉化合物单位浓度消光系数光谱曲线和镉化合物干燥环境下的反射率光谱曲线是水体镉元素含量遥感反演的关键。 首先采用自主设计的透射光测量装置, 利用Analytical Spectral Devices (ASD) 光谱仪分别测量了相同厚度不同浓度的两种镉化合物粒子溶液(硫化镉和氧化镉)的透射光辐亮度, 通过比值法计算出不同浓度的镉化合物粒子溶液的消光系数, 最终得到其400~900 nm波长范围内的单位浓度消光系数光谱。 然后再利用ASD光谱仪在户外晴好干燥的环境下对这两种镉化合物的反射率光谱进行了测量, 为日后进一步计算其单位浓度吸收和散射系数打下基础。 单位浓度消光系数光谱测量结果表明, 硫化镉在675 nm出现极大值, 在550和830 nm出现极小值； 氧化镉则随着波长的增加呈逐渐减少的单调趋势； 两种化合物在水中的消光作用主要在紫蓝光波段。 反射率光谱测量结果表明, 硫化镉的反射率从500 nm开始快速增大至650 nm后趋于平缓； 氧化镉从525 nm开始呈近线性递增至900 nm； 二者都具有明显的光谱特征。 本文在国内首次专门针对水质遥感领域开展了具有光活性的镉化合物的光学参数测量工作, 并获得了这两种化合物的单位浓度消光系数和反射率光谱曲线, 是水体镉含量遥感反演模型所必需的光学参数之一, 为镉含量遥感反演这一难题提供一个突破口, 测量结果可以为镉含量提取的遥感工作波段选择提供有力的参考依据, 同时也为水体镉含量的遥感提取提供了模型必需的重要参数。

为了精确分析经纬仪主镜的面形均方根, 对主镜支撑连接球绞的仿真方法进行研究.建立了主镜支撑系统的有限元模型, 对比了刚性连接、约束节点自由度和接触边界条件三种球绞的仿真方法.采用接触边界条件方法仿真得到的主镜面形均方根值为16.37 nm, 应用干涉仪检测得到主镜在径向支撑状态下的面形均方根值为17.53 nm, 仿真结果与实验结果的偏差为6.62%.实验结果显示三种方法中, 接触边界条件法能较准确地获得主镜面形均方根值, 用此方法对主镜径向支撑结构进行了参数化分析, 获得径向支撑位置、长度和宽度对主镜面形的影响规律,可以为主镜面形的精确分析及主镜支撑结构设计提供参考.

为利用有限元法和面形检测结果反演出光学元件的面形, 对面形检测结果进行分解, 并对旋转平均法面形检测原理进行分析, 讨论采用忽略光学元件自身面形的理想几何模型对其旋转非对称项面形误差进行有限元计算的理论可行性.在此基础上提出了基于有限元法反演光学元件面形的反演模型.以三点球支撑6 inch平面镜为例, 建立接触有限元模型计算旋转非对称项面形误差, 对比了数值法和N步旋转平均法所获得的镜面旋转非对称项面形误差, 结果显示, 二者的旋转非对称项面形均方根值为分别为2.944 nm和2.762 nm, 两种方法获得的面形相减结果分别为二者的6.31%和6.73%.最后对比了面形反演的面形结果与N步旋转平均法所获得的面形检测结果, 结果显示, 二者的面形均方根值分别为3.535 nm 和3.351 nm, 两种方法获得的面形相减结果分别为二者的11.67%和11.06%.证明提出的反演模型准确可靠.

为使弹性薄膜液体透镜的光学薄膜变形后面形满足光学系统对球面面形的设计要求，采用固体各向同性惩罚微结构拓扑优化模型和移动渐近算法优化算法，对液体透镜的弹性体支撑区域进行了拓扑优化,得到了满足收敛条件的拓扑构型。根据拓扑优化结果，对关键结构尺寸进行了形状优化。综合考虑加工制造等因素，设计了易于加工制造的光学透明弹性薄膜液体透镜。对光学薄膜进行了面形精度分析，计算了不同口径下的面形误差峰谷(PV)值和方均根(RMS)值。数值结果表明，光学薄膜变形面形在弦高为0.5 mm，光学薄膜口径分别为100%、95%、90%时，优化结构面形误差PV值分别是初始结构面形误差PV值的5.7%、11.9%、2.5%，RMS值分别是初始结构RMS值的11.2%、21.9%、45.4%。用36项Zernike多项式对变形光学薄膜进行拟合，结果表明，优化结构的Zernike系数第4、第9、第16、第25项比初始结构明显降低。

以人血清白蛋白(HSA)为模型, 研究了蛋白质对测定血清样品中抗精神病类药物(APDs: 安定、 盐酸氯丙嗪及奋乃静)的影响。 以分子荧光光谱法详细研究了抗精神病类药物与HSA的相互作用, 以瑞利散射光谱研究了不同浓度乙醇对蛋白质变性的影响。 研究表明: 药物与HSA存在牢固结合作用, 体积分数为80%的乙醇水溶液为萃取液提取血清样品中的APDs时, 可以使血清中蛋白质缓慢变性, 充分释放与其结合的药物。 乙醇水溶液萃取液中加入K2HPO4无机盐后可形成双水相体系, APDs可进入双水相上相实现药物的均相高效萃取, 上相经过滤后可直接进行高效液相色谱(HPLC)检测。 该方法用于人血清中三种抗精神病类药物的检测, 检出限为18.8～38.4 ng·mL-1, 回收率为94.2%～98.7%。 方法步骤简单, 绿色环保, 准确。