煤炭是我国最主要的能源, 在开采、 运输、 洗选加工、 精煤储运等过程中都需要及时了解煤的成分、 含量以及混矸程度, 以便掌握和监控煤炭质量。 目前, 基于可见光-近红外反射光谱的煤炭原位测试技术已经成为一个研究热点。 颗粒度是影响光谱特征的重要因素, 开展颗粒度对不同煤种反射光谱特征的影响研究, 对于深刻认识煤的光谱特征, 进而提高煤光谱识别精度具有重要意义。 为此, 选取我国主要煤炭富集区（包括内蒙古乌海、 新疆哈密、 山西阳泉）的褐煤、 烟煤、 无烟煤为研究对象, 利用SVC HR-1024光谱仪对不同颗粒度煤样的可见光-近红外光谱进行测试, 分析了颗粒度对煤样光谱反射率的影响规律, 以及颗粒度对于不同煤种光谱影响的差异。 在此基础上, 对实验现象背后的物理机理进行了分析讨论。 研究表明, 变质程度不同的煤反射光谱特征基本相似, 即在可见光波段反射率较低且随波长增加出现缓慢下降趋势, 在近红外波段快速上升。 当煤样颗粒度>0.10 mm时, 颗粒度大小对光谱特征的影响较小, 煤样反射光谱特征随颗粒度变化规律不明显; 当颗粒度<0.10 mm时, 颗粒度对煤样的光谱影响增大, 且影响主要体现在近红外波段的反射率光谱曲线的斜率大小, 颗粒度越小, 光谱反射率曲线斜率越大。 0.10 mm颗粒度可作为颗粒度对煤的光谱特征影响的敏感界限。 不同煤种可见光-近红外光谱曲线受颗粒度的影响程度不同, 褐煤的影响最大, 烟煤次之, 无烟煤影响最小。 实验表明, 利用反射光谱进行煤质分析和煤种识别时需要考虑颗粒度的影响, 同时, 选择颗粒度小于0.10 mm的粉末状样品效果要好于大颗粒或块状样品。

岩矿反射光谱的决定因素是其成分及含量, 变异因素主要为颗粒度、 粗糙度、 观测角度、 表面形态等。 为明确颗粒度与鞍山式铁矿反射光谱之间的关系, 采用SVC HR-1024便携式地物光谱仪对鞍山式铁矿的两种主要铁矿石(赤铁矿、 磁铁矿)进行不同颗粒度下的可见光-近红外光谱测试, 分析颗粒度对赤铁矿、 磁铁矿反射光谱的影响规律, 并明确颗粒度的敏感波段与稳定波段, 为以后的定量反演工作提供参考。 结果表明, 颗粒度对赤铁矿、 磁铁矿反射光谱的影响规律具有显著差异。 当赤铁矿试样粒径由0.03 mm增加到1 mm时, 光谱反射率随颗粒度增加而逐渐减小, 二者呈现显著负相关关系。 但是在不同的波段处, 赤铁矿反射光谱受颗粒度的影响程度不同, 在350~550 nm波段, 反射光谱受颗粒度影响非常微弱, 为赤铁矿反射光谱对颗粒度的稳定波段; 在550~950 nm波段, 反射光谱受颗粒度影响较微弱; 在950~1 250 nm波段, 反射光谱受颗粒度影响较显著; 在1 250~2 500 nm波段, 反射光谱受颗粒度影响非常显著, 为赤铁矿反射光谱对颗粒度的敏感波段。 当赤铁矿试样粒径大于1 mm之后, 赤铁矿反射光谱多重叠, 受颗粒度影响显著减弱, 且二者无明显相关性。 当磁铁矿试样粒径由0.03 mm增加到4 mm时, 磁铁矿反射光谱对颗粒度的响应非常微弱, 颗粒度引起的光谱反射率变化不超过3%, 且颗粒度与磁铁矿反射光谱间无相关性, 二者间联系微弱。 该研究揭示了颗粒度对鞍山式铁矿反射光谱的影响规律, 定量分析了颗粒度对赤铁矿、 磁铁矿反射光谱的影响程度, 并确定了颗粒度与试样反射率符合的函数分布关系, 为提高鞍山式铁矿的品位反演精度奠定了良好基础。

激光诱导击穿光谱(LIBS)对固体进行检测时, 受固体的表面物理形态和化学特性影响较大, 因此, 基体效应分析对LIBS在线检测研究有重要的意义。 为了提高LIBS对表面凹凸不平样品成分在线检测的准确度, 进行了LIBS对不同颗粒度铁屑样品的定量分析。 实验所用的9种铁屑样品性状为松散的粉末、 颗粒或长条状, 为防止激光与样品相互作用时发生飞溅, 将样品粘到双面胶上进行固定。 采用的激发波长为1 064 nm、 脉冲能量为35 mJ, 探测器延时和积分门宽分别设置为1和10 μs。 为评估样品颗粒度不同导致的基体效应对LIBS光谱的影响, 首先, 利用主成分分析(PCA)对系列样品进行分类, 结果显示, 粉末状的四个样品被分出, 即颗粒度不同导致的基体效应是样品光谱信号差异的主要原因。 其次, 以C3、 C5两个样品研磨前后的基体元素特征谱线FeⅠ330.635 nm为研究对象, 通过对比谱线的强度和相对标准偏差(RSD)发现, 颗粒度越小, 谱线强度越大, 稳定性越好。 为校正LIBS光谱基体效应的干扰, 采用了样品研磨预处理和光谱数据预处理两种方法。 将细长条状的C3和C5两个样品进行研磨, 研磨后谱线的强度和稳定性有较大提升; 分别研究了强度归一化、 多元散射校正(MSC)以及两者结合对光谱进行处理的效果, 三种光谱预处理均使谱线的稳定性得到显著提高。 通过支持向量机(SVM)对Cu元素的定量结果进行了评估和对比, 结果发现, 采用研磨样品并结合强度归一化与MSC预处理得到的校正效果最优, 最终使S1和S2两个待测样品的Cu元素预测相对误差(RE)分别降为1.745%和1.857%, 预测均方根误差(RMSEP)降为0.020。 该研究可为表面凹凸不平样品的LIBS检测提供一定的方法依据和参考。

利用激光诱导荧光技术可对土壤中石油类污染物快速检测, 不同土壤物理性质下, 污染物荧光发射特征具有一定差异。 为实现外场检测时快速制备合适的土壤样品, 实验研究了土壤疏松度、 颗粒度、 湿度与土壤中石油类污染物荧光强度及光谱稳定性之间的关系。 压片机压强大于2 MPa时土壤样品荧光光谱的稳定性较好, 九种不同疏松度的土壤样品荧光强度的相对标准偏差为3.51%。 不同粒径的机油土壤样品荧光强度差异较小, 其中100目土壤样品的荧光光谱RSD值为2.25%。 结果表明, 土壤样品表面呈平整洁净时, 所得样品荧光光谱的稳定性较好, 土壤疏松度和颗粒度对荧光光谱的影响较小。 湿度对土壤样品荧光发射的影响较大, 当土壤湿度低于10%, 荧光强度变化较小; 湿度范围大于10%时, 荧光强度变化较大。 为利用LIF技术对外场土壤中石油类污染物检测时, 快速有效制备土壤样品及准确测量提供参考。

随着红外探测器件制备工艺的不断发展，人们对InSb晶片表面质量的要求也越来越高，但是晶片在生产过程中不可避免地会引进各种杂质。研究了一种 利用兆声超声并结合药液去离子水清洗InSb晶片的方法，并对清洗后的InSb晶片进行了表面颗粒度、表面有机物和表面粗糙度等方面的测量。实验结果表明，该 方法能够有效去除InSb晶片表面的颗粒、有机物和金属离子杂质，但是也会略微增大晶片表面的粗糙度。

采用共沉淀方法,以 Nd2O3、Y2O3和Al(NO3)3?9H2O为起始原料, 尿素为沉淀剂,制备Nd:YAG纳米粉体,粉体经 XRD、TG-DTA、FESEM 以及激光散射等测试手段对其结构和形貌进行测试研究。XRD 表明,前驱体在900 ℃煅烧3 h 出现了 YAG 相和 YAM 中间相,在1000 ℃及其以上煅烧3 h后已完全转变成YAG 相,且随着煅烧温度升高,衍射峰逐步增强, 900 ℃~1200 ℃煅烧的 Nd:YAG 晶格常数值从 1.2012 nm变化到 1.1994 nm,颗粒度从 31 nm变化到 96 nm,激光粒度仪也给出了 类似的变化趋势。TG-DTA 结果表明当前驱体加热到 1200 ℃时,粉体总重量损失约为43%。对前驱体进行了水洗和乙醇洗两种洗涤, 比较发现乙醇洗涤更有利于 Nd:YAG 纳米粉体的分散,这些实验结果可为制备优良YAG透明陶瓷粉体提供参考。

采用溶胶-凝胶工艺在酸性、碱性和碱/酸两步催化条件下制备纳米多孔结构的SiO2薄膜.使用透射电子显微镜(TEM)、激光粒子分析仪测试了溶胶的微观结构和颗粒分布;使用反射式扫描椭偏仪、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)测试了薄膜的光学性能和微观形貌.结果表明:通过改变溶胶-凝胶过程中的催化条件可控制薄膜微观结构和光学性能.溶胶在长期存贮期间符合镀膜的稳定性要求.

彩色负片的颗粒性能是一个重要的质量指标.以往颗粒性能的度量采用均方根颗粒度的方法.均方根颗粒度建立在只对彩色负片进行灰密度(白光调制)采样的基础之上,难以保证所测数值与实际扩印照片效果相符合.采用对彩色负片进行红、绿、蓝三色光调制密度采样的方法,从三色均方根颗粒度出发,结合扩印过程中颗粒性能的传递特性以及观察照片时人眼的视觉生理和心理特性等诸多因素,形成一个代表最终照片颗粒效果的知觉颗粒度,称为彩色负片的印片颗粒指数(PGI).实际测试和观测比较表明,所测彩色负片印片颗粒指数数值与其扩印效果相符合,印片颗粒指数方法能够反应彩色负片颗粒性的实用效果.