以钛酸丁酯为钛源, 氟化氢(HF)为形貌控制剂, 溶剂(乙酸乙酯、乙酸和异丙醇)为生长助剂, 通过溶剂热法合成了不同形貌的二氧化钛(TiO2)。利用X射线衍射谱(XRD)分析样品的物相, 扫描电子显微镜(SEM)表征TiO2颗粒的形貌, 氮气吸附-脱附实验测量样品的比表面积, 紫外可见吸收光谱测试样品的光吸收能力。结果表明: 乙酸乙酯、乙酸和异丙醇作为生长助剂时, 相应地得到球形、片状和比表面积高达155.58m2·g-1的花状结构。乙酸乙酯对样品形貌的影响大于HF。乙酸和异丙醇对HF具有协同作用, 不同形貌的TiO2颗粒的紫外光吸收的强弱顺序为醇-TiO2, 酸-TiO2, 酯-TiO2。

(1)以型号316不锈钢金属板为研究对象, 对薄膜法X射线荧光光谱测量中, 样品检测位置的选择进行研究, 确定了最佳的样品检测位置为样品距离X射线管和探测器水平基线1 cm处, 并且与X射线管和探测器水平基线成16°角度。(2)以工业环境空气重金属污染物Pb, Cd, Cr为主要分析对象, 在有铅板防护情况下进行薄膜法X射线荧光光谱测量研究, 发现X射线会穿透样品薄膜而继续激发防护铅板, 使得滤膜背景光谱中有较强的铅谱线干扰, 会对实际样品中铅元素的测量产生影响。在薄样和防护铅板之间加上一层隔离材料, 可有效避免防护铅板中铅谱线对样品测量产生的干扰。(3)以型号316不锈钢、黄铜、铝材、紫铜和聚四氟乙烯几种硬质隔离材料作为铅板内衬材料进行选择研究, 结果表明: 紫铜的X射线荧光光谱中所含元素的谱线最少, 谱图中没有出现重金属Cr, Cd, Pb的谱峰, 并且能量较高部分靶材散射光谱强度较弱, 对实际样品中重金属元素Cr, Cd和Pb的测量不会产生干扰, 作为铅板的内衬金属材料可以避免防护铅板中铅元素谱线的干扰, 是最佳的薄膜法X射线荧光光谱分析中铅板的内衬金属材料。该研究为组装及搭建便携式大气及水体重金属X射线荧光光谱分析仪提供了重要的理论依据。

在传统离散全变差模型的基础上, 利用低维投影思想, 建立了元素可分离的全变差模型; 结合Frobenius范数, 根据图像的凸性, 提出利用凸优化方法求解元素可分离的离散全变差问题, 并将其应用于图像去噪.仿真表明:对于添加方差为0.1的随机噪音的256×256图像, 去噪后峰值信噪比可达到28.5 dB左右, 并且能有效地保持轮廓和细节, 说明该方法对随机噪音具有良好的去除能力; 通过改变迭代次数可灵活平衡计算速度和准确度以适应不同的去噪要求.

脉冲噪声是导致图像退化的主要原因之一，低密度脉冲噪声去除比较容易，但高密度比较困难。为了有效去除高密度的脉冲噪声，提高边缘和细节纹理的保持能力，提出了一种基于莫罗(Moreau)包络平滑l1/全变差范数(l1/TV)模型的脉冲噪声去除方法。此方法具有修复前后图像对比度和形态不变，不易产生局部模糊等优点。由于l1/TV模型中的两个目标函数均为不可微凸函数，无法直接求解，提出了利用解耦形式的Moreau包络对全变差范数进行平滑化处理，平滑后的函数是原函数的可微紧下界，具有迭代形式的解析解，证明了它也是原函数的解。仿真表明该算法具有很强的去噪能力，并能较好地保持边缘和细节信息。此外，还提出了该算法的加速策略，可以大大提高收敛速度。

研究了重金属Cr元素薄膜法X射线荧光(XRF)光谱分析中的滤膜，结果表明亲水性聚四氟乙烯滤膜对Cr元素富集具有较好的均匀性，并且对该滤膜上Cr元素进行XRF光谱测量具有较好的灵敏度。利用亲水性聚四氟乙烯滤膜对不同浓度的Cr元素进行富集，并且利用XRF光谱进行测试，结果表明当Cr元素的面积浓度在3.84~167 μg·cm-2范围内时，Cr元素XRF光谱中Kα特征谱线的积分荧光强度与Cr元素的面积浓度之间具有非常好的线性关系，线性相关系数为0.996，检测限为0.3 μg·cm-2。对实验室水龙头出来的自来水水样进行加标回收实验，得到回收率在93.85%~101.95%之间，相对标准偏差小于2%。因此，以亲水性聚四氟乙烯滤膜为富集滤膜的薄膜法XRF光谱分析法，能够很好地应用于水样中重金属Cr元素的分析与检测。

利用非分散红外(NDIR)技术研究了非线性吸收现象对多组分气体分析交叉干扰扣除的影响及其修正方法。理论上推导了由于非线性吸收导致的干扰系数变化对系统测量准确度的影响。对常规的干扰方程组进行了修正，使用干扰函数来定量分析气体间的交叉干扰，当测量气体存在非线性吸收时，干扰函数也会发生相应变化。基于最小二乘法，以三阶多项式为拟合模型，拟合出了系统的干扰函数。利用拟合的干扰函数，通过实验证明了提出的修正方法在系统存在非线性吸收现象时仍能有效地扣除气体间的交叉干扰。

针对大气监测需要,研制了傅立叶变换红外光谱仪,介绍了数据采集系统的设计实现,在HeNe激光反馈控制系统和高精 度数据采集卡的基础上实现了干涉信号等光程差间距采样,编制了数据采集与处理软件。实验结果表明,系统光 谱分辨率可达到1 cm,满足大气多组分监测的需要。

介绍了一种化工厂区污染气体排放通量实时监测的新方法， 即太阳掩星法傅里叶变换红外光谱技术(SOF-FTIR)， 提出了复杂条件下的背景谱、 测量谱和污染区域周边大气透过率谱获取模型。 通过对欲监测的污染源区域周边做闭合环路连续测量以获得测量光谱， 最终应用非线性最小二乘拟合算法对污染源区域污染气体的柱浓度信息进行反演， 并结合实验时气象参数以及GPS信息得到该区域污染气体的排放通量。 运用此方法实际遥测了某化工厂区氨气的排放情况， 并对氨气气体浓度分布及排放通量进行了定量分析。 相对于传统的FTIR监测方法， 该方法操作简单、 机动性强， 在污染气体区域监测以及其他污染源污染排放应急监测等应用领域具有良好的应用前景。

为实现气溶胶颗粒物的空气动力学粒径及其光学粒径的同时测量，对颗粒物按粒径大小进行分类计数，利用电子学多道存储技术，结合大规模可编程逻辑电路和高速大容量双端口内存芯片，设计了一种高速大容量粒子分类计数存储器。该存储器实现了单一脉冲计数器与特征信号分类计数器的有机结合，其存储容量高达65 535道，每道可计数65 535个，操作速度可达15 ns；而且线路简单，整个电子学多道电路只需要两片MACH435和两片IDT7009芯片。用设计的存储器对空气中空气动力学粒径为0.5~20 μm的气溶胶颗粒物进行计数，得到了颗粒物的粒谱分布。该存储器已应用于本研究所自行研发的空气动力学粒谱仪，完全满足仪器连续、实时、在线监测时对存储速度和容量的要求。

利用飞行时间气溶胶粒子束光谱技术对大气气溶胶粒子粒谱分布进行监测是精确测量大气气溶胶粒子粒径大小及浓度的典型方法。而精确测量气溶胶粒子飞行时间是实现粒径谱精确监测的关键。利用微分法对门限电平比较法进行优化改进，利用信号微分后的零点对应信号最大值的特点，将飞行时间提取中变化的门限电平的比较转换成零电平的比较，设计了一种精确测量气溶胶粒子飞行时间的方法。该方法不但可以忽略因气溶胶粒子大小而引起的散射光强弱变化，而且，即使散射光双峰信号并非理想的对称信号，该方法也能精确地测得飞行时间。