氧化铌以其优异的物理化学性能在玻璃领域的应用越来越广泛。本文总结了氧化铌在玻璃和微晶玻璃中应用的基础研究成果。氧化铌在玻璃中的结构作用较复杂, 主要以玻璃网络中间体的形式存在。氧化铌加入不同玻璃体系后会对网络结构有不同程度的影响, 从而对玻璃性能产生影响。含铌玻璃和微晶玻璃的性能研究主要集中在光学性能和电学性能。氧化铌可作为无铅玻璃中取代氧化铅的重要氧化物, 具有广阔的工业应用前景。针对氧化铌在玻璃行业研究和应用现状, 对今后的发展方向进行了展望: 在碲铌酸盐玻璃中引入镧系稀土离子, 探测做上转换用的更高激发态的荧光, 同时开发具有高密度光存储的光信通讯和光学信号放大器; 在铌酸盐玻璃陶瓷中添加稀土离子改性, 调控陶瓷相的析晶种类, 实现对玻璃陶瓷结构和介电性能的改善。

遥感面阵凝视成像系统可以得到同一场景的多幅图像, 研究者常利用这一特点进行多幅图像超分辨重建, 以提高遥感图像空间分辨率。但是这类研究往往将超分辨过程独立出来, 很少结合成像系统的几何参数优化超分辨重建模型。因此, 对成像姿态影响图像不同方向上分辨率的问题进行了分析, 提出了基于姿态角的各向异性模糊估计, 使退化模型更加准确。同时, 为了进一步精确面阵凝视成像系统超分辨重建中的匹配参数估计, 提高由系统引起的全局初始匹配误差的包容性, 基于最大后验法提出并行优化超分辨率图像和匹配参数的方法。算法充分利用成像过程信息并实时优化匹配参数, 实验结果证明与现有方法相比, 不仅可以得到细节信息更丰富, 更易于人眼观察的遥感图像, 并且均方误差降低0.3倍左右, 信息熵平均提高1.2。

太赫兹波对大多数非极性材料具有良好的穿透性, 可以对不透明物体进行透视成像, 同时其光子能量低, 不会产生有害的电离反应, 可以更加安全地进行材料内部的检测和诊断。太赫兹波空间分辨率高, 在成像的应用中具有更长的景深, 因此太赫兹光谱技术在纤维材料研究领域具有重要的应用价值。概括了太赫兹时域光谱技术和太赫兹成像技术在天然纤维材料、合成纤维材料以及纤维复合材料应用中的研究进展, 并且分析了太赫兹光谱技术在纤维材料领域中应用方面需要解决的主要问题及今后的发展方向。

液体阴极辉光放电-原子发射光谱是近些年兴起的一种水体金属元素检测技术。 该技术具有开放大气环境工作, 进样简便, 体积小, 运行费用低, 可同时检测多种金属元素等显著特征。 根据之前的研究工作可知, 金属元素的浓度不仅与自身的某一条谱线强度有关, 而且还与自身其他的谱线或者基体中其他元素的谱线强度有关。 为提高该技术的检测能力和精度, 降低实验过程中基体效应的影响, 以及更加充分地利用光谱信息, 采用多元线性回归法对光谱信息进行定量分析。 选取Pb Ⅰ 368. 35 nm和Pb Ⅰ 405.78 nm两条特征谱线, 建立Pb元素浓度与这两条光谱线强度的二元线性回归方程; 相比于标准曲线法, Pb元素的拟合度R2从0.986 5提高到0.998 7, 两组Pb测试液的相对误差从34.00%和29.00%降低到14.20%和1.51%。 为降低复杂成分中基体效应的影响, 建立Na的浓度与Na Ⅰ 589.38 nm, Zn Ⅰ 213.8 nm, PbⅠ405.78 nm和Hβ四条特征谱线强度的四元线性回归方程; 拟合度R2从标准曲线法的0.955 8提高到0.995 6, 两组Na测试液的相对误差从11.67%和14.71%降低到2.33%和3.57%。 以上结果表明: 相比于标准曲线法, 多元线性回归法可以降低实验过程中基体效应的影响, 并且能更加充分地利用光谱信息, 能提高拟合度R2, 以及降低测量的误差, 从而提高液体阴极辉光放电-原子发射光谱定量分析金属元素的精度。

溶液阴极辉光放电-原子发射光谱是一种新颖的快速、 高效、 实时在线的元素分析方法, 它可用于水体金属元素的检测。 为提高其测量精确度和稳定性, 将内标法应用于溶液阴极辉光放电-原子发射光谱技术。 对K元素建立了标准定标曲线和以Hβ为内标元素的定标曲线, 内标法测得样品的相对误差和相对标准偏差分别为1.11%, 2.14%, 精确度和稳定性较之标准曲线法有一定的提高。 实验考察了元素谱线强度在同一时段的波动情况, 发现元素K和Hβ的谱线强度变化趋势稍有不同, 而同主族元素K和Rb, Ca和Mg的谱线强度有相同的变化趋势, 提出选择与待测元素同主族且谱线强度变化趋势较为一致的元素作为内标元素能更大化校正实验波动的观点。 同时探讨了K以Rb为内标元素、 Ca以Mg为内标元素以及Mg以Ca为内标元素时的内标法测量的精确度和稳定性, 得其相对误差分别为0.49%, 0.02%和0.30%, 相对标准偏差分别为1.11%, 1.13%和0.87%, 与标准曲线法和以Hβ为内标元素的内标法相比效果更佳。 测得自来水样品中Ca元素以Mg为内标的相对误差和相对标准偏差为0.58%, 1.03%, Mg元素以Ca为内标的相对误差和相对标准偏差为1.57%和1.10%。 研究结果表明, 将溶液阴极辉光放电-原子发射光谱技术应用于水体金属元素检测时, 内标法可以有效校正实验波动的影响, 提高测量的精确度和稳定性。

首先介绍了用于保证空间目标正常工作常用的辐射散热器分类, 并阐述了其运行模式及使用条件。总结了现有的空间目标红外特性模型, 并进一步分析, 将空间目标外表面区域分为一般区域和辐射散热区域, 建立不同的能量方程。以FY-1C为例, 根据空间目标的轨道特性、材料特性和结构特性, 使用有限单元法分析得到空间目标外表面的温度场分布, 在散热功率为0 W和100 W的情况下, 散热区域温差最大为51.49 ℃。结合温度场分布和轨道特性, 进一步计算得到空间目标在距离5 km的探测系统入瞳处的辐射照度。当目标处于地球阴影区, 目标散热区域接收到的地球自发辐射和地球反射辐射入射角很大, 可以忽略不计, 此时目标的辐射照度在两种散热功率下相差1~2个数量级。在日照区, 由于目标反射辐射的影响, 不同的散热功率只对长波波段的辐射特性有一定影响。

石灰是中国古代最早使用的重要胶凝材料, 广泛应用于房屋、墓葬、城墙、堤坝等古代建筑工程中。古人还在石灰灰浆中添加糯米浆、动物血液、植物汁液、红糖、桐油、纸筋、秸草等有机材料以增进其性能。此外, 中国古代还使用石灰、粘土和砂石组成现在称为“三合土”的混合石灰材料以构筑墓葬、城墙和水利工程等建筑墙体。在古建筑遗址的修复和保护工作中, 本着“修旧如旧”的原则, 必须对古建筑修建所采用的原材料和施工工艺进行分析研究, 从而为修复工作提供科学可靠的依据。本文综述了在对中国古代建筑石灰灰浆的分析中所采用的光谱分析技术, 包括拉曼光谱、红外光谱、X射线衍射和X射线荧光光谱, 以及扫描电子显微镜、热重分析等其它一些分析技术, 讨论了各种分析技术的用途、优势和劣势。

建立了一套基于大气压液体阴极辉光放电原子发射光谱(electrolyte cathode atmospheric glow discharge atomic emission spectroscopy,ELCAD-AES)的水中金属离子检测装置,并在该装置上对水中金属离子铅(Pb)进行了检测,随着Pb浓度的增加,Pb元素的发射光谱强度显著增强,Pb浓度在10~80 mg·L-1范围内时,其发射信号强度与浓度呈现一定的线性关系.实验考察了放电电流、易电离元素对Pb发射光谱的影响,表明当电流增加到70 mA时,Pb元素的信号强度最强,溶液中的易电离元素对Pb元素信号强度产生微弱影响.同时探讨了酸化试剂对Pb发射光谱的影响,发现用HNO3酸化溶液时Pb发射光谱强度最强,而降低pH值可以有效的提高Pb发射光谱强度.研究了等离子体内不同区间的原子发射光谱强度,结果表明金属原子Pb的发射光谱集中在靠近阴极的区域,因此获得了Pb元素的最佳探测位置.计算得到采用便携式光谱仪作为探测系统的水体Pb元素痕量检出限为0.7 mg·L-1,相对标准偏差为1.7%,两种实际水样检测回收率分别为95%~106%,表明本方法有较好的准确性.研究结果为进一步开展水体痕量重金属元素液体阴极辉光放电光谱检测提供了方法.

去噪算法是极其重要的光谱预处理步骤,能够显著提高后续光谱分析算法的准确性.然而,大多数去噪算法都需要通过反复试验的方式来人为设置初始参数,不能自动完成光谱去噪.为了能够对光谱进行自动且可靠的平滑去噪,提出了一种自适应多尺度窗口平均平滑(AMWA)去噪算法.该算法针对光谱中不同位置采用不同宽度的平滑窗口,这些窗口的宽度将直接影响到平滑效果.当窗口宽度选择不合适时,可能出现去噪过度,使得峰畸变或者丢失;也有可能导致去噪不足,使得光谱的较平坦区域仍包含大量的噪声.因此判断每个窗口宽度是否合适,是光谱平滑的关键.该算法通过迭代的方法不断优化各个窗口的宽度,并以统计学中的Z检验来判断窗口宽度是否为最佳.另外,为了提高假设检验的可靠性,用不同信噪比的模拟数据对假设检验中使用的阈值进行比较,发现当阈值设为1.1时可使去噪效果最佳.用模拟光谱和实际光谱对该算法进行了测试,该算法能够自动适应不同的光谱形状和噪声强度.还将AMWA去噪算法与SG算法及移动窗口平均平滑算法进行了全面的比较,AMWA算法都明显优于其他两种算法.结果表明AMWA算法不仅去噪效果更好,而且准确性及保真性也更高,对模拟光谱和实际光谱都具有极好的平滑效果.