1 浙江方圆检测集团股份有限公司, 浙江 杭州 310013
2 浙江科技学院信息与电子工程学院, 浙江 杭州 310023
应用紫外-可见(UV-Vis)漫反射、 拉曼(Raman)与光致发光(PL)光谱就当前市售的大小各异、 金色饱和度深浅不一的珍珠其致色属性予以对比分析。 结果表明: 基于珍珠UV-Vis漫反射光谱特征的差异将金黄色珍珠初分为两种类型: Ⅰ型珍珠其谱图在(360±5) nm处存在吸收带、 在(420±10) nm处存在较弱的吸收峰或肩, 该类珍珠为当前珍珠销售市场较为常见的自身致色珍珠; 除Ⅰ型珍珠外, 将其他金黄色系珍珠归属为Ⅱ型, 其对应的UV-Vis反射光谱主吸收峰可位于340～430 nm区间, 部分Ⅱ型样品在280～600 nm无明显吸收或仅存在较弱的吸收肩。 进一步就Ⅱ型珍珠予以Raman光谱检测, 在激发强度较低时经处理的Ⅱ型黄色珍珠在150～1 000 cm-1区间可产生较强的荧光峰, 且荧光峰的强度明显高于文石约1 086 cm-1处的特征峰。 同时, 上述经处理的Ⅱ型珍珠对应的PL光谱同样表明在500～600 nm区间的荧光强度显著增大。 此外, 部分经处理的珍珠其Raman 或PL光谱中可见与珍珠组成成分无关的特征峰位。 上述珍珠的Raman与PL光谱中出现的异常荧光与外来特征峰可作为珍珠经处理的佐证依据。 课题工作为当前金黄色珍珠颜色的形成属性及仿珍珠的鉴定提供理论与技术支撑, 同时对于Raman光谱在其他类宝玉石、 特别是有机宝石的检测鉴定中具有重要的借鉴意义。
黄色珍珠 天然色 处理色 紫外-可见漫反射光谱 拉曼光谱 光致发光光谱 Yellow pearl Natural-color Treated-color UV-Vis diffuse reflectance spectrum Raman spectroscopy Photoluminescence spectroscopy 光谱学与光谱分析
2023, 43(6): 1703
1 浙江方圆检测集团股份有限公司, 浙江 杭州 310013
2 浙江工业大学材料科学与工程学院, 浙江 杭州 310014
3 浙江科技学院信息与电子工程学院, 浙江 杭州 310023
基于紫外可见（UV-Vis）漫反射光谱就当前市售流通领域常见的灰色珍珠品类进行表征并依据样品的反射谱图的类同特征予以分类, 并初步探究了灰色珍珠的颜色成因。 研究表明: (1)基于灰色珍珠的UV-Vis 漫反射光谱中约280 nm 处吸收峰的有无, 首次将灰色珍珠分为Ⅰ型（存在明显的吸收）与Ⅱ型（无吸收或仅存在较弱的吸收）。 并据Ⅰ型珍珠在其紫外可见光区的反射峰形与其反射主波长位置的差异进一步分为Ⅰn, Ⅰp与Ⅰf三个亚型, 上述Ⅰ型珍珠均为有核珍珠。 其中Ⅰp型珍珠的内核为白色、 内核与珍珠层之间较多存在褐色、 黑褐色的过渡层, 该过渡层可能是导致珍珠呈灰色的直接原因。 与此同时, 上述Ⅰp型珍珠在宝玉石鉴定领域一般认为是未经处理的。 （2）结合前人就珍珠辐照的相关工作及本工作中贝壳珍珠层辐照前后颜色的改变及UV-Vis反射光谱的变化特征, 推断辐照仍是人工处理导致珍珠呈现灰色主要原因之一。 基于样品对应的UV-Vis反射光谱中约280 nm吸收峰的消失或仅呈现一吸收肩可初步定性该类珍珠经优化处理。 同时, 从Ⅱ类灰色珍珠的断面结构看, 当前灰色珍珠并不仅局限于有核珍珠, 无核灰色珍珠同样存在于流通领域。 课题研究工作可为灰色珍珠及其优化处理品的鉴定提供理论与技术支撑。
灰色珍珠 珍珠层 紫外可见漫反射光谱 辐照 Gray pearl Nacre UV-Vis diffuse reflectance spectrum Irradiation 光谱学与光谱分析
2022, 42(12): 3703
国画颜料解混一直是古画颜料研究的重要内容, 其中光纤反射光谱(FORS)是无损化探测颜料类别的常用手段。 通过CCD光纤光谱系统, 从光谱线型对国画颜料进行了分类, 分别探测了两种有机植物颜料藤黄和胭脂在不同比例混合下的漫反射光谱与吸收光谱, 并获取了不同色系无机矿物质颜料混合后的漫反射光谱。 分析了单一颜料和混合颜料的光谱特征峰值, 运用多元线性回归(MLR)以及一阶导数光谱法(FDS), 通过全波段线性解混获得了各组分颜料的比例。 经过实验与理论分析, 藤黄与胭脂的漫反射光谱为S型, 混合颜料一阶导数光谱中两特征峰的位置分别为536和649 nm, 在漫反射光谱中多元线性回归基本适用于该混合颜料的解混并显示出一定的线性规律, 但无法精确地解混。 而混合颜料的吸收光谱与单色光谱之间存在较好的线性关系, 解混误差在5%左右。 无机矿物质颜料中的漫反射光谱有S型(石黄和赭石)和钟型(石青和石绿)两种。 首先, 对于S型(石黄)与S型(赭石)混合颜料漫反射光谱, 赭石的一阶导数光谱出现明显的“三峰”现象, 并且混合颜料一阶导数光谱在534 nm处出现新的特征峰。 多元线性回归理论虽适用于该混合颜料的解混, 但由于不同颜料解混的权重因子不同, 无法形成较为精准的线性模型。 其次, 对于S型(赭石)与钟型(石绿)混合颜料的反射光谱需要多元线性回归与导数光谱法共同判断混合比例的基本趋势, 该光谱在400~800 nm范围内仅有一个交叉点。 最后, 利用钟型(石青)与钟型(石绿)混合颜料反射光谱的特征峰位置, 即可判断出颜料混合比例的特征, 随着混合比例的变化, 反射光谱特征峰在457~524 nm出现了明显的横向移动, 并且混合颜料光谱的峰值强度有明显的减弱。
漫反射光谱 国画颜料 光谱特征 线性解混 Diffuse reflectance spectrum The traditional Chinese painting pigment Spectral characteristics The linear unmixing 光谱学与光谱分析
2021, 41(12): 3915
1 中国科学院合肥物质科学研究院应用技术研究所安徽省生物医学光学仪器工程技术研究中心， 安徽 合肥 230088
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院， 安徽 合肥 230026
3 安徽中医药大学第一附属医院内分泌科， 安徽 合肥 230031
皮肤胆固醇是评估动脉粥样硬化性疾病风险的新型生物标志物。为实现皮肤胆固醇的无创、快速检测，设计了一套基于漫反射光谱技术的检测系统。采用毛地黄皂苷-辣根过氧化物酶共聚物溶液模拟梯度浓度皮肤胆固醇。通过检测该共聚物溶液和受试者在体皮肤胆固醇，验证了系统的可行性。结果表明，在440~550 nm特征波段内，由相对漫反射率引入的参数S值与共聚物溶液浓度呈线性关系（相关系数r=0.992，P<0.01）；控制年龄、性别等因素后，受试者在体皮肤胆固醇无创检测结果与血液中总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇呈显著正相关，相关系数r分别为0.837（P<0.01）和0.778（P<0.01）。漫反射光谱技术为皮肤胆固醇的检测提供了一种无创、便捷的方法。在体皮肤胆固醇的无创检测有助于动脉粥样硬化性疾病的早期发现。
医用光学 皮肤胆固醇 漫反射光谱 无创检测 动脉粥样硬化
1 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
2 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
在体组织光学参数测量是生物医学光子学研究重点, 不仅为人体成分无创检测、 光学成像、 光动力疗法等研究提供基础, 并且可以快速获取人体光学参数变化, 为临床诊断提供依据。 研究了利用单一源探距离漫反射光谱在体测量光学参数的测量系统与反构方法。 漫反射光谱测量系统由宽谱光源、 高分辨光纤光谱仪及光纤探头组成, 结构简单, 测量方便, 可准确快速测量样品漫反射光谱。 在光纤探头几何形状基础上, 研究了光纤收集及系统传递函数, 在此基础上对反构算法进行了校正。 光学参数反构算法中正向模型基于Monte Carlo以及神经网络方法, 适用光学参数范围大, 计算速度快； 逆向算法采用主成分分析与非线性建模拟合相结合的方法, 可抑制测量噪声影响。 在测量系统及反构算法基础上, 进行了组织仿体光学参数测量实验, 结果表明, 利用单一源探距离下漫反射谱, 可以较为准确获取吸收系数以及约化散射系数, 均方根误差分别达到4.58%以及7.92%。 为保证系统测量准确性, 测量波长范围应覆盖样品中所含吸收物质吸收峰范围。 所研究的在体组织光学参数测量方法为人体成分无创检测及测量条件变化获取提供了基础。
组织光学参数 漫反射光谱 光纤探头 单一源探距离 主成分分析 Tissue optical properties Diffuse reflectance spectrum Fiber optics Single source-detector Principal component analysis 光谱学与光谱分析
2016, 36(5): 1532
1 中国农业大学 理学院应用化学系， 北京100193
2 北京农业信息技术研究中心， 北京100097
3 北京农产品质量检测与农田环境检测技术研究中心， 北京100097
采用傅里叶变换近红外光谱仪结合积分球附件对20个液体咖啡样品以漫反射方式采集近红外光谱， 分别针对速溶咖啡、 植脂末、 糖建立定量校正模型。 结果表明， 速溶咖啡、 植脂末、 糖的模型因子数分别为4, 5和4； 测定系数（R2）分别为98.97%, 99.94%和99.18%； 校正均方根误差（root mean square error of calibration, RMSEC）分别为1.62, 0.42和1.58； 交互验证均方根误差（root mean square error of cross validation, RMSECV）分别为2.12, 0.72和2.01； F检验结果表明， 三个模型的预测值-化学值之间存在极显著的相关关系。 研究表明， 近红外光谱法可以快速、 准确地对液体咖啡中的三种主要成分同时进行定量测定， 可为液体咖啡质量控制以及液体配方食品中具有一定组成的混合物的定量测定提供一定的参考。
近红外光谱 漫反射光谱 定量校正模型 速溶咖啡 植脂末 糖 Near-infrared spectroscopy Diffuse reflectance spectrum Quantitative calibration model Instant coffee Plant fat sugar
1 Key Laboratory of Optoelectronic Science and Technology for Medicine of Ministry of Education, Fujian Provincial Key Laboratory of Photonic Technology, Institute of Laser and Optoelectronics Technology, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China
2 Laboratory of Photonic Traditional Chinese Medicine and Key Laboratory of Laser Life Science of Ministry of Education, South China Normal University, Guangzhou 510631, China
Frontiers of Optoelectronics
2011, 4(2): 223
