1 长春理工大学 材料科学与工程学院， 吉林 长春 130012
2 湖北新华光信息材料有限公司， 湖北 襄阳 441100
3 西南技术物理研究所， 四川 成都 610041
4 长春理工大学 光电功能材料教育部工程研究中心， 吉林 长春 130012
硼硅酸盐玻璃在探测领域作为闪烁基质材料具有天然的优势。本研究基于应用需求制备了Ce3+离子掺杂硼硅玻璃闪烁材料60B2O3?6SiO2?3Al2O3?5BaO?15Na2O?10La2O3?1Sb2O3。基于密度和FT?IR光谱对玻璃的结构进行了分析，结果表明加入的Ce3+离子作为网络修饰体存在。吸收光谱显示该材料紫外吸收边均低于400 nm、光学带隙缩短至2.93 eV，这些因素都有利于提升Ce3+离子在基质材料中的发光特性。采用306 nm泵浦波长，该材料在372 nm处得到了最佳的发射光谱。光学碱度随着Ce3+离子浓度的增加而增加（0.539 2~0.541 7）的现象与发射光谱的红移结果相吻合。荧光寿命短至24.39 ns，与其他Ce3+离子掺杂玻璃闪烁材料相比具有明显的优势。这些优势为检测领域提供了一种新的材料选择。
硼硅酸盐玻璃 Ce3+掺杂 光学性能 borosilicate glass Ce3+ doped optical performance
1 中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室, 北京 100083
2 北京工商大学, 食品安全大数据技术北京市重点实验室, 北京 100048
为了快速检测马铃薯叶片的水分含量, 并探究受到干旱胁迫时叶片含水率变化情况, 利用高光谱成像对马铃薯叶片含水率进行检测和可视化研究。 采集71个叶片, 用烘干法对叶片水分梯度进行控制, 共得到355个样本。 使用高光谱分选仪器采集叶片862.9~1 704.2 nm（256个波长）的光谱成像数据, 采用称重法测量含水率。 利用Sample set partitioning based on joint X-Y distance（SPXY）算法将总样本按照2∶1的比例划分为建模集（240个样本）和验证集（115个样本）。 对采集的数据进行光谱特征分析, 本文分别用CA和RF两种算法, 各筛选得到15个特征波长。 基于CA筛选出相关系数高于0.96的15个波长分别为1 406.82, 1 410.12, 1 403.62, 1 413.32, 1 416.62, 1 419.82, 1 400.32, 1 423.12, 1 426.32, 1 429.62, 1 432.82, 1 436.12, 1 439.32, 1 442.52和1 445.8 nm。 基于RF算法筛选被选概率高于0.3的15个特征波长, 按照被选择概率值从大到小排列, 分别为1 071.62, 1 041.12, 1 222.52, 1 465.22, 1 397.02, 1 449.02, 1 034.32, 1 523.22, 976.42, 1 172.52, 979.82, 1 165.82, 1 037.72, 1 426.32和869.8 nm。 用CA和RF算法筛选到的特征波长建立PLSR模型, 分别记为CA-PLSR模型和RF-PLSR模型。 利用高精度模型检测结果, 对马铃薯叶片含水率进行可视化分析, 首先计算马铃薯叶片图像每个像素点的含水率, 得到灰度图像, 然后对灰度图像进行伪彩色变换, 绘制出叶片含水率可视化彩色图像。 为了体现马铃薯叶片烘干处理中含水率变化进程, 用HSV彩色模型对样本叶片的伪彩色图像进行分割, 获得分割图像结果, 显示出在某含水率区间的叶片面积比例。 结果显示, CA算法选取的15个波长均在1 400.3~1 450.0 nm范围内, CA-PLSR模型的建模精度(R2c)为0.975 5、 建模集均方根误差（RMSEC）为2.81%, 验证集精度(R2v)为0.933 2、 验证集均方根误差（RMSEV）为2.31%。 RF算法选取的特征波长分布范围较CA法选取范围广, 具有局部“峰谷”特性, 且RF-PLSR模型的建模集精度(R2c)为0.983 2、 RMSEC为2.32%, 验证集精度(R2v)为0.947 1、 RMSEV为2.15%。 选取RF-PLS模型计算马铃薯每个像素点的含水率, 得到伪彩色变换图像, 观察可知随着烘干时间的增加含水率逐渐下降; 并能够从叶片结构角度看到, 随着水分胁迫的加强, 叶片从边缘开始失水, 逐渐向叶片中间蔓延, 其中叶茎和叶脉的含水率较其他部位高。 计算得到叶片伪彩色图像中含水率大于90%, 80%和70%的像素点占整个叶片图像的比例。 利用高光谱成像技术可以实现马铃薯叶片的含水率检测与分布可视化表达, 为监测马铃薯生长状况以及叶片含水率分析提供新的理论根据。
含水率 马铃薯叶片 高光谱成像 图像分割 可视化 Water content Potato leaf Hyperspectral imaging Image segmentation Visualization
制备了新的Er3+/Yb3+共掺氟氧硅酸盐微晶玻璃，测试了材料的荧光光谱和吸收光谱。上转换光谱表明: 有红(645 nm)、绿(545,522 nm)、蓝(480 nm)4个发光中心，分别对应Er3+的4F9/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2、2H11/2→4I15/2、4F7/2→4I15/2 跃迁。发光曲线拟合斜率分别为1.81、2.39、1.95、2.15，均为双光子吸收过程。样品经热处理降低了声子能量，大大提高了上转换效率。采用Judd-Ofelt理论对样品光谱进行了分析，拟合得到了强度参数。
微晶玻璃 荧光光谱 吸收光谱 上转换 glass ceramics fluorescence spectroscopy absorption spectroscopy upconversion
制备了新的Er3+/Yb3+共掺氟氧硅酸盐微晶玻璃,测试了荧光光谱、吸收光谱。研究了氟氧化物微晶玻璃中Er3+离子的上转换发光特性，采用Judd-Ofelt理论对样品光谱进行了分析，拟合得到了强度参数，Ω2=4.4756，Ω4=1.0059，Ω6=1.2098。计算了样品的辐射寿命、跃迁几率、荧光分支比等光谱参数。结果表明，样品通过热处理形成了氟化物微晶，降低了声子能量，提高了上转换效率。绿光、红光上转换荧光强度比玻璃样品增强约2到3倍。Judd-Ofelt理论分析表明Er3+/Yb3+共掺氟氧微晶玻璃具有较高的上转换效率，是制作微型激光器和三维立体显示的优良材料之一。
材料 微晶玻璃 荧光光谱 吸收光谱 上转换 光谱参数
1 西北大学光子学与光子技术研究所, 陕西 西安 710069
2 陕西青年职业学院, 陕西 西安 710068
提出了将简并四波混频激光光谱分析技术用于物质超精细结构检测，使用量子光学理论计算的新方法测量同位素含量。即由实验现象确定出自激振荡频率后， 在三阶极化率的基础上，通过量子光学梯形三能级系统的计算，得到了简并四波混频双光子共振吸收下，三阶极化率与原子数密度的关系。
非线性光学 同位素检测 简并四波混频 超精细光谱 nonlinear optics isotopic measurement degenerate four-wave mixing hyperfine spectrum
