核磁共振波谱仪研究原子核对射频辐射的吸收，是对各种有机和无机物的成分、结构进行定性分析的最强有力的工具之一，因此，核磁共振波谱仪在有机化学、制药工程和医学等领域中的意义重大。目前，国内的核磁共振波谱仪仍以布鲁克（Bruker）为主流，日本电子（JEOL）的核磁共振波谱仪市场份额并不高。近年由于中美贸易摩擦等问题，日本电子核磁共振波谱仪在国内的市场逐渐增长，然而相应的使用和维护经验还较为不足。结合学院使用JNM-ECZ400S/L1的实际情况，总结了日本电子核磁设备的管理、维护、日常故障解决方法，为同行提供可供借鉴的经验。

智能变形、 变色、 变温、 变谱技术发展趋势下, 低特征目标加速实现与自然地物背景的特征融合, 导致复杂自然背景环境下低散射、 微反射、 弱辐射目标的检测与评估愈发困难, 特定场景下潜在威胁目标的检测方法快速决策与准确评估成为了难题。 为了提升离散目标、 伪装目标、 弱小目标、 异常目标等低特征目标与复杂自然背景环境融合场景下的多特征检测算法的选择效率及其检测准确度, 提出了目标与背景环境融合度(FD)参数模型, 并设计了植被伪装目标嵌入草地背景、 植被伪装目标嵌入土壤背景、 植被及水泥路伪装目标嵌入土壤背景以及植被、 水泥路、 土壤伪装目标分别嵌入草地、 水泥路、 土壤背景等4种不同波谱特征分布场景的模拟图像数据, 以及信噪比为200, 400与800的高斯白噪声分别加入场景一的3种不同级别噪声比例的模拟图像数据。 通过综合目标波谱信息、 背景波谱信息、 数据噪声比例等多种因素的综合试验分析, 开展了基于目标与环境FD模型的多特征检测算法适应性评估研究。 结果表明, 在标准差均小于0.08的条件下, MtACE, MtAMF, MtCEM, SumACE, SumAMF, SumCEM, WtaACE, WtaAMF, WtaCEM等9大经典多特征检测算法对于4种波谱分布场景检测结果的FD参数平均值分别为0.320 0, 0.350 2, 0.862 4, 0.365 8, 0.365 8, 0.846 1, 0.680 0, 0.680 0和0.948 2; 在标准差均小于0.07的条件下, 9大经典多特征检测算法对于3种不同级别噪声比例数据检测结果的FD参数平均值分别为0.313 5, 0.320 9, 0.774 7, 0.369 6, 0.369 6, 0.847 5, 0.695 6, 0.695 6和0.960 3。 通过不同波谱分布场景及不同噪声级别条件下的检测与融合度评估试验分析, 实现了多特征检测算法的适应性能排序, 大幅提升复杂场景下多种低特征目标的检测效率。 综合波谱与噪声因素, 对于复杂场景下离散分布的低特征目标检测, 9大经典多特征检测算法的优先级顺序为: MtACE>MtAMF>SumACE=SumAMF>>WtaACE=WtaAMF>MtCEM>SumCEM>WtaCEM。

为获取高品质的单通帯波长信道，设计了三种类型的渐变结构微谐振器光子晶体波导，用FDTD方法研究了这些结构的功率传输谱，并采集功率谱通帯参数对比分析了其输出性能。随微谐振器中心柱半径的增大，每支波导输出端单通帯传输模式表现为从短波向长波三次规律的周期性变化。波导结构选择及其参数的优化有助于输出性能的改善，在开发更多单通帯波长信道上都具有潜在能力。结果表明，优化后的结构拥有高品质的单通带波长传输特性，如：规律性周期变化模式、利于信号增强设计、稳定传输性能、优良宽带适应能力。该类波导可根据所需波长灵活选择最佳类型结构设计，在密集型光通信系统，光路集成，紧凑型光传感接口等设计中具有应用价值。

太赫兹特征波谱技术作为一种太赫兹波段的相干测量技术，具有高灵敏、快速、无损检测等显著特点，可以有效获得来源于物质分子的低频集体振动、转动模式以及与周围分子的弱相互作用（氢键、范德华力等）而产生的特征“指纹谱”信息，已在生化分子检测、材料分析与辨识等方面展现出非常广阔的应用前景。太赫兹光电导天线作为一类应用广泛的太赫兹波源，能够产生宽频带的太赫兹辐射，由其构成的超快太赫兹特征波谱系统在生化分子和材料分析等方面已显现重要应用。本文首先介绍了基于超短脉冲激光的太赫兹光电导天线的工作原理及其发展现状，包括理论模型、衬底材料以及不同结构形式。随后，介绍了由太赫兹光电导天线作为宽频带太赫兹波源而构建的超快太赫兹特征波谱系统及其工作机理，详细阐述了基于飞秒激光的超快太赫兹特征波谱技术及其应用取得的一些最新研究进展，并分析讨论了该技术在实际应用过程中面临的挑战和应对策略。

很多物质在太赫兹波段内的光谱参数具有指纹特征, 这是太赫兹技术在安检等众多领域有所应用的基础。 但是, 目前常用的太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术提取物质光学参数的Duvillaret算法, 要求样品上下表面平行且充分光滑。 然而在很多有潜力的实际应用场合中, 尤其是对于固体样品, 表面粗糙度不可避免, 并且不能使用模具压片等实验室制样手段来保证其表面的平行光滑特性, 由此需要一种不受样品表面粗糙度影响且更具有普适性的光学参数提取算法来增加太赫兹时域光谱技术在实际场合下的应用能力。 分析了太赫兹波透射表面粗糙样品的光程, 建立了包含有样品粗糙度、 折射率和消光系数的表面粗糙样品太赫兹透射模型, 在已知粗糙度及平均厚度的条件下, 提取出在太赫兹波段有特征吸收的表面粗糙样品的折射率和吸收系数, 验证了此透射模型的适用性。 首先, 选择在太赫兹波段有特征吸收的α-乳糖和L-组氨酸作为实验材料, 制作了质量分数和密度相同的表面粗糙样品和光滑样品, 并在太赫兹时域光谱系统中获取它们的太赫兹透射实验数据; 然后, 利用建立的透射模型从实验数据中提取出了表面粗糙α-乳糖和L-组氨酸样品的折射率和吸收系数; 最后, 为衡量透射模型提取结果的优劣性, 把Duvillaret算法作为另一种光学参数提取的参照方法, 将本模型算法、 Duvillaret算法对表面粗糙样品的提取结果分别与从平行光滑样品中提取的标准结果进行比较, 计算两种提取方式与标准值之间的均方根误差(RMSE)。 比较结果表明, 相比于Duvillaret算法, 本透射模型方法所提取出的表面粗糙样品的折射率和吸收系数与标准值之间偏差更小, 在一定程度上减少了粗糙度对提取结果的影响, 具有更高的精确度。 因此, 在已知表面粗糙样品的粗糙度以及平均厚度的条件下, 利用此模型可较为精确地在太赫兹时域光谱系统中提取出物质的光学参数。 此研究结果将有力推进太赫兹波光学参数提取技术的实际应用。

方钠石为似长石类矿物, 常作为无机光致变色材料广泛应用于建筑、 照明和放射量测定等领域。 高品质方钠石宝石以其迷人的光致变色效应为大众熟知, 并得到消费者认可, 价格也不断攀升。 因天然宝石级方钠石的宝石学特征和光致变色机理研究较薄弱, 为鉴定提供理论依据并探究其变色机制, 特选取具光致变色效应的天然白色方钠石分别进行UVA(365nm)和UVC(254 nm)紫外光致变色实验, 并结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)和电子顺磁共振波谱(EPR), 探讨其光致变色机理。 紫外光辐照实验显示, 天然白色方钠石具有橙粉色-橙红色荧光, 受UVA紫外光辐照5分钟变为紫红色, 可维持1~2 min, 使用白光(700~400 nm)照射可以快速褪至初始白色; 受UVC紫外光辐照, 紫色调浓度持续加深且产生持久稳定的光致变色; 初始白色样品紫外荧光强度明显强于光致变色后紫红色样品。 FTIR吸收光谱指示, 5 250 cm^-1处强吸收峰归属于H₂O的弯曲振动与伸缩振动的组合吸收, 证实存在结晶水; 4 698和4 555 cm^-1两处弱吸收峰与金属阳离子(M)和O—H相互吸引而成的面外弯曲振动γ(M—OH)有关(M=Mg²⁺, Na⁺, K⁺, Al³⁺); 1 002 cm^-1处强吸收峰与标准方钠石吸收特征相比, 向高波数偏移约20 cm^-1, 指示硅氧四面体结构中Al^Ⅳ含量减少, 结合EPR波谱结果认为上述现象可能由Mn²⁺和Ti³⁺替换Al^Ⅳ—O四面体结构所致, 并分别形成以3 511 G(g=2.002)处为中心的多条超精细谱线及3 573 G(g=1.967)处单一谱线。 UV-Vis和EPR谱指示, 白色方钠石短波紫外产生持续光致变色产生的主要原因是, 因S₂^2-替代Cl^-导致体系存在部分Cl缺失(空位V_Cl)来平衡电价, S₂^2- 受紫外线激发分解: S₂^2-→₂^-+e^-, e^-进入导带而被V_Cl捕获形成色心, 位于色心的电子转变为激发态而产生539 nm宽吸收带, 伴有向紫外区的拖尾增强吸收, 导致样品呈紫红色, EPR 3 480 G(g=2.02)处单一谱峰可作为判别依据。

桥式四氢双环戊二烯(endo-THDCPD)与挂式四氢双环戊二烯(exo-THDCPD)均是以环戊二烯为初始反应原料催化加氢的产物, 二者互为杂质、 互为空间异构体。 随着两种材料在航天、 航空等领域的普遍应用, 研究其质量评价方法势在必行。 光谱技术是研究材料品质的重要手段, 开发一种基于光谱学的endo-THDCPD与exo-THDCPD识别方法, 有利于提高产品质量的检测效率, 对产品生产和质量控制也具有重要意义。 本研究采用核磁共振波谱(NMR)、 质谱(MS)、 红外光谱(IR)、 拉曼光谱(Raman)和太赫兹光谱(THz)技术在室温下对endo-THDCPD与exo-THDCPD进行分析与表征, 结果显示: endo-THDCPD与exo-THDCPD除MS行为基本一致外, 在其余四种光谱中都表现出明显的差异。 ¹³C NMR谱中, 二者在C-1/3, C-5/6, C-7/8和C-10的化学位移(δ)差异较大, δ_C-10相差最大达10 ppm。 ¹H NMR谱中, 二者较易区分4个—CH—, 即: H-2/4, H-5/6。 exo-THDCPD中δ_H-5/6小于δ_H-2/4, 而endo-THDCPD中反之。 THz中, endo-THDCPD在0.24, 0.59, 1.06和1.71 THz处有特征峰, 而exo-THDCPD在1.41, 1.76和2.41 THz处有特征峰。 该结果为产品的质量分析提供了基础数据, 同时, 也为空间异构体的NMR, IR, Raman和THz研究提供了依据。