天王俑是中原地区的达官贵人墓葬的镇墓俑, 是唐墓葬冥器中重要的一种神煞俑。 为探究天王俑彩绘颜料的组成元素以及彩绘工艺, 使用X射线荧光光谱分析了陕西省咸阳市渭城区苏同家族墓KTJ-2019-019M2、 KTJ-2019-019M3坑出土的天王俑彩绘区域的元素组成。 分析结果表明陶俑表面金色贴片主要为金箔(Au); 红色颜料的组成元素则是Hg、 S以及少量的Pb、 P; 蓝色颜料和绿色颜料的组成元素均为Cu, 白色颜料的组成元素为P、 S、 Pb。 使用拉曼光谱对彩绘颜料层的鉴定物相, 使用拉曼光谱分析技术对彩绘层分析结果确定了红色颜料的主要组成物相为朱砂(HgS)和铅丹(Pb3O4)的混合颜料; 蓝色颜料的主要组成物相为石青; 绿色颜料的主要组成物相为石绿; 白色颜料的组成物相可能为铅白。 进一步使用XRF面扫描技术分析了天王俑的彩绘工艺, 解析金、 红、 蓝、 绿色区域的组成元素位置, 发现陶块样品中的M2-1金色陶块、 M3-1白色陶块、 M3-2红色陶块、 M3-3蓝色陶块、 M3-4绿色陶块的彩绘均使用的是单层工艺, 而M2-2样品彩绘是在以铅白为底再施加一层朱砂和铅丹混合颜料, 即使用了双层彩绘工艺, 通过将唐代苏同家族墓天王俑彩绘层测试结果与唐代各地区出土彩绘文物进行比较, 得到唐代苏同家族墓使用的各种彩绘颜料与同时期不同地区出土彩绘文物使用彩绘一致。 使用X射线荧光光谱面扫技术能直观得到颜料层的元素分布特征, 可以为天王俑的保护以及修复工作提供可靠的科学支持和有益借鉴。

西太平洋富钴结核是近年来新发现的海底固体矿产资源, 富含Mn, Fe, Co, Ni和Cu等多种关键金属元素。 富钴结核是一种非均质的地球化学和矿物学集合体, 粒径约6 cm的结核在生长过程中记录了数千万年的海洋沉积历史, 亟需高分辨率的分析技术揭示古海洋环境信息。 采用微区X射线荧光光谱仪（μ-XRF）, 对C3BC1704富钴结核开展多元素面扫描, 获得了原位高分辨率多元素的信号强度数据, 评价了μ-XRF技术在富钴结核中的应用质量。 元素信号谱峰特征和数据频谱分布结果显示, 富钴结核中Mn, Fe, Ti, Co, Ca和Ni等元素信号强度敏感, 数据呈现相对较好的正态分布特征, 可用于定量或半定量分析; Si, Cu和Al等元素信号较弱, 数据呈现左偏的正态分布特征, 建议相关数据仅作参考。 μ-XRF获得的数据量庞大且彼此独立, 本研究将不同元素连接成彼此关联的多维矩阵, 实现了数据的位置信息和特征元素之间的数学运算和筛选, 了解了金属元素的分布和变化特征, 揭示了富钴结核生长过程的环境变化。 结果显示, Mn和Fe等元素在生长层中波动剧烈, 金属元素在富钴结核中的分布极不均匀, 显示出多成因类型的交替微层和7个大的生长周期旋回。 C3BC1704富钴结核主体暴露在海水中, 金属元素主要来自海水, 化学组成指示为典型的水成成因。 进一步定量分析结果显示, Mn, Cu和Ni等元素含量从内部向外围呈现同步降低的趋势, Fe, Ti和Co等元素含量则呈现同步升高的趋势, 这些特征指示早期偏向于成岩富集环境, 晚期则以水成富集为主。 富钴结核金属元素的分布和变化特征, 清晰呈现了富钴结核的生长结构, 揭示了富钴结核生长过程的环境变化, 有利于富钴结核的成矿模型的构建。

天然蓝宝石红外光谱中经常会出现与OH有关的3 309 cm-1吸收峰, 此峰对于鉴别蓝宝石热处理具有一定指示意义。 目前对于3 309 cm-1峰在蓝宝石色带上的强度分布情况尚缺乏研究且其归属尚存在争议。 山东昌乐产出的蓝宝石蓝色普遍偏深且色带发育, 其红外光谱中通常存在3 309 cm-1吸收峰。 针对昌乐蓝宝石色带区域3 309 cm-1峰的强度分布以及此峰与微量元素的关系进行研究, 并进一步推测此峰的归属。 谱学测试技术方面, 创新性使用红外光谱面扫描技术测试3 309 cm-1峰在色带区域的强度分布。 谱学分析方面, 创新性结合蓝宝石的电荷补偿理论与色带区域的微量元素分布情况, 对3 309 cm-1峰的归属进行了分析推测。 结果发现, 3 309 cm-1峰在色带上的强度分布呈现出从面扫描区域的左下角到右上角不断增强的趋势, 沿着此峰增强的方向, 使用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)测试了5个点的微量元素含量。 根据电荷补偿理论, 在蓝宝石晶体中, Ti4+会优先跟Mg2+进行电荷补偿, 如果Ti4+含量高于Mg2+, 那么跟Mg2+电荷补偿之后剩余的Ti4+会跟Fe2+进行电荷补偿, 形成Fe2+-Ti4+对产生蓝色调。 色带中无色区域的Ti含量较低且全部的Ti4+与Mg2+进行电荷补偿, 所以无色区域中没有Fe2+-Ti4+对且结合红外光谱面扫描数据发现该区域内3 309 cm-1峰很弱。 蓝色区域的Fe2+-Ti4+对含量决定了蓝色的深浅, 蓝色区域的3 309 cm-1峰强度明显高于无色区域, 但深蓝色区域此峰强度并非一定比蓝色区域强, 3 309 cm-1峰强与Fe2+-Ti4+对的含量无必然联系。 3 309 cm-1峰强分布表现出随着Ti含量升高而增强的现象, 即3 309 cm-1峰强与Ti元素的含量呈正相关性。 推测是含有Ti和OH的缺陷簇导致了3 309 cm-1吸收峰的产生。 Fe2+的作用是与Ti4+形成电荷补偿对产生蓝色, 与3 309 cm-1吸收峰的产生并没有必然联系。

到目前为止, 尚没有适用于大型金属材料试样元素偏析定量检测的有效方法。该研究将新兴的激光诱导击穿光谱(LIBS)技术应用于生铁中Si、Mn、Ti元素偏析的同步检测, 选取Si (288.16 nm)、 Mn (293.31 nm) 和Ti (334.94 nm)作为三种元素的定量分析谱线, 同时选取Fe (263.58 nm, 441.51 nm, 370.79 nm)分别作为三种元素的内标谱线, 使用内标法降低基体效应的影响。定标拟合系数R2分别为0.991 7、0.990 3和0.991 2, 因此证明LIBS适用于对生铁中Si、Mn、Ti元素的准确同步定量检测。随后将取自高炉的铁样切割为两个圆形的铁块, 用空间分辨的LIBS装置对样品表面进行面扫描分析并得出元素分布图, 基于元素分布图识别出Si、Mn、Ti元素的偏析区域并计算最大正偏析度和负偏析度。该研究证明了LIBS用于同步检测生铁中Si、Mn、Ti元素偏析的可行性, 同时也揭示了生铁中合金元素的偏析规律, 有利于加深对凝固过程元素迁移和分布的理解和认识。

为分析和检测铁矿石表面多成分的分布情况, 采用532 nm Nd∶YAG脉冲激光, 设计面扫描分析方法, 结合自行开发的软件, 首先对标准样品进行面扫描分析, 建立定标曲线, 说明元素含量与谱线强度的关系。 然后对由标准样品压制的表面元素含量分布不均匀的样品进行面扫描分析, 生成二维分布图, 并与样品表面形貌进行比较, 验证了分析方法的正确性。 最后以100 μm的分辨率对天然铁矿石样品表面14 mm×11 mm范围内进行面扫描分析, 得到其表面Ca, Al, Ti和Mn四种元素的分布情况, 并将分析结果与铁矿石表面形貌相比较。 结果表明, 激光诱导击穿光谱技术作为一种成分分析方法, 可以对不均匀样品的表面成分分布情况进行定性分析。

为了提高太赫兹成像速度, 设计了一种像面扫描太赫兹快速成像系统。它为反射式单像素探测器成像, 成像系统采用新设计的表面镀金的离轴抛物面镜结构以实现大口径、无遮拦、高反射率、高质量成像; 反射成像系统光学设计F数为2.93, 通光孔径为100 mm, 视场为±1°, 焦距为293.45 mm, 成像窗尺寸为64 mm×64 mm, 圆孔直径为2 mm, 扫描采集16×16像素图像时间为0.1 min, 32×32像素图像时间为0.42 min, 64×64像素图像时间为1.7 min, 空间分辨率为1 cm。扫描系统结合压缩传感成像理论采用新型像面扫描方法实现快速成像, 在系统焦平面位置加入旋转多孔盘, 对像面的图像进行太赫兹能量强度扫描, 使用金属光锥收集能量到高莱探测器。利用压缩传感理论的特殊条件(采样数目与图像像素数相等)进行像面图像采集, 然后利用正则归一化方程重构像面图像, 该系统具有成像速度快、分辨率高、低成本、结构紧凑合理的优点。

研制了直视式合成孔径激光成像雷达(SAIL)电控抛物波面扫描器，该扫描器由线性相位调制的电光晶体和柱面镜构成，其中电光晶体采用4个三角形电极施加电场实现线性相位调制，具有体积小、响应速度快等优点。实验测试表明该直视式SAIL电控抛物波面扫描器获得了与理论吻合的抛物波面相位，扫描准确可控，很好地验证了该扫描器在直视式合成孔径激光成像雷达应用的有效性。

利用阴极弧离子镀在Cr12MoV钢表面制备了TiAlCN涂层，通过扫描电镜(SEM)、能量分散光谱法（EDS）、X射线衍射术（XRD）等手段分析了TiAlCN涂层的表面界面形貌、化学元素分布和物相特性，并对其界面结合机理进行了探讨。结果表明，Al原子第一电离能低于Ti原子，容易从靶材上气化电离出来沉积在基体上，使得涂层中Al元素含量较高；涂层中TiN、AlN和AlTiN为硬质相，其中涂层中高含量的Al原子有利于提高抗磨损性能，无定形C原子有利于降低摩擦系数；Ti、Al、C、N等原子在涂层中产生富集现象，在结合界面处发生扩散，是形成冶金结合的主要机制。 另外，用划痕法测得涂层界面结合强度为76.9 N，具有较高的抗剥落能力。文中的结果为TiAlCN涂层在冷作模具表面改性处理中的应用提供了实验基础。