制备了以结构 ITO/PCBM∶PVK(x Wt%, ～40 nm)/DPVBi(30 nm)/Alq3(30 nm)/Al为基础的一系列有机发光二极管， 利用电致发光光谱分析了DPVBi/Alq3基有机发光二极管中载流子复合区的移动。 通过氟化锂的阴极修饰， 改变了器件的载流子注入情况； 通过PCBM的浓度变化， 改变了载流子的输运情况， 讨论了这些因素对载流子复合区形成的影响。 同时通过改变对器件所加的电压， 讨论了电压对载流子复合区形成的影响， 并分析了其影响的本质。

以2,6-吡啶二甲酸为配体, 在水热条件下合成出一个具有(4.82)拓扑结构的二维稀土镝配位聚合物［Dy(PDA)(HPDA)］n (1)(H2PDA=2,6-吡啶二甲酸)。 通过元素分析, 1H NMR, IR和X射线单晶衍射对其进行结构表征。 X射线单晶衍射分析结果表明, 该化合物属单斜晶系, P2(1)/c空间群。 该化合物由配体的氧原子连接, 形成具有(4.82)型拓扑的二维层状结构, 相邻层间的π—π堆积弱相互作用使之形成三维超分子。 测定了配体和1在固态室温条件的紫外吸收和荧光光谱。 在室温下, 配体和配合物均在280 nm处有一宽谱带强吸收, 这可以归属于以配体为中心的π→π*跃迁。 当激发波长为280 nm时, 1呈现出基于配体为中心的荧光发射峰和稀土Dy3+的特征荧光发射峰。 研究了配位聚合物1的固态荧光寿命, 荧光衰减过程包含双组分, 相应的荧光寿命τ1和τ2分别是3.61 和12.81 μs。

运用时域有限差分方法, 研究了光栅减反层结构对太阳能电池光电转换效率及储能效果的影响。 具体从光栅形状、 高度以及光栅表面金属薄膜厚度出发。 结果表明经光栅减反层优化表面结构的太阳能电池的光电转换效率显著增大, 储能效果大大得到提升。 尤其是三角形光栅太阳能电池。 随着镀层厚度的增加, 储能效果增加, 但当薄膜厚度过厚时, 储能效果反而降低。

采用高温固相反应法合成了Tb3+激活的Sr2Mg(BO3)2荧光粉。 利用XRD表征荧光粉的相纯度。 研究了材料在VUV-UV范围的激发光谱和在VUV-UV光激发下的发射光谱及荧光衰减曲线。 结果显示: Sr2Mg(BO3)2∶Tb3+荧光粉的基质吸收带主峰位置大约位于178 nm, Tb3+的最低自旋允许和最低自旋禁阻f—d跃迁吸收带分别位于235和278 nm, 172 nm激发下荧光粉的最强发射光谱主峰在543 nm, 色坐标为(0.30, 0.45), Tb3+的荧光寿命值约为2.8 ms。

水氯镁石脱水是镁资源利用的关键。 其中一种重要的方法是向水氯镁石中添加助剂形成复盐及络合物脱水。 通过缓慢冷却水氯镁石及盐酸苯胺的过饱和水溶液制备了水氯镁石-盐酸苯胺结晶物。 通过TG-DTA-FTIR联用技术分析了盐酸苯胺、 水氯镁石以及盐酸苯胺-水氯镁石结晶物的热解过程, 定性检测每步分解的逸出气体以推测反应过程。 结果显示: 盐酸苯胺在400 ℃以前仅发生物理变化； 水氯镁石的热解分阶段进行, 205 ℃以前发生脱去四个结晶水, 205 ℃以后在脱水反应的同时发生水解反应生成HCl； 盐酸苯胺-水氯镁石结晶物分阶段脱水、 脱盐酸苯胺, 整个过程没有水解现象发生, 能够得到高纯度无水氯化镁。

为减少汽车尾气排放, 应对越来越严格的燃油质量标准, 对催化裂化汽油进行选择性加氢脱硫(HDS)是生产低硫汽油的重要技术。 提高HDS活性、 减少烯烃的饱和是选择性加氢脱硫催化剂研制的关键, 而催化剂中活性相状态及其分布将决定催化剂的性能。 认识催化剂的活性相状态及其与催化剂性能的关系, 有助于研制、 开发高性能的HDS催化剂。 采用CO吸附原位红外光谱和XPS技术对系列硫化态CoMo/Al2O3系催化剂进行了表征, 并将表征结果与微反HDS活性和选择性的评价结果进行了关联分析。 结果表明: 催化剂表面CoMoS相的增多明显有利于催化剂HDS的活性和选择性。 CoMoS和MoS2活性中心数目的比值与HDS选择性存在良好的线性关系。 CoMoS活性中心的强缺电子特性是CoMoS相有助于提高HDS活性和选择性的重要原因。

非分散红外吸收光谱法(NDIR)是CO浓度测量的主要手段之一。 设计了NDIR的开放式CO气体测量系统及连续测量实验装置, 对10种不同浓度的标准CO气体进行测量实验, 分析了获取的40个实测数值。 将遗传规划(GP)用于CO光强采样数据的建模, 得到验证集的相关系数为0.999 7, 验证集的相对误差最大值和平均相对误差分别为4.00%和1.11% 。 实测数据建模结果表明, GP可以用于NDIR方法的气体浓度数据建模, 拟合误差较小, 性能较好。

全反射傅里叶变换成像光谱仪ARFTIS (all-reflection Fourier transform imaging spectrometer) 是基于FT成像光谱理论的一种新型仪器, 它不但具有高光谱分辨率特点, 而且还具有宽波段、 无色差的特点, 特别适合应用在宽波段成像的遥感领域。 目前常用的光谱定标方法有单色法、 平均法和加权平均法, 但是它们各存在一定局限性, 不能同时满足简便和高精度的要求。 文章研究了全反射型FTIS的光谱定标理论和三种定标方法的局限性, 提出了一种新的光谱定标处理实用模型。 其特点是需要定标特征波长数量少、 单次定标精度高、 多波段平均误差小于5%、 稳定性较高, 可以在保证较高精度的前提下, 简化定标工作, 特别适用于缺少大量定标设备, 或不便进行多光源定标的外场环境仪器标定工作。

原位薄层色谱-红外光谱联用在分析复杂混合物上有巨大潜力, 但因固定相自身的红外吸收严重干扰样品检测, 该方法进展缓慢。 本文应用对中红外光透明的氟化钡微小颗粒作为固定相制备薄层层析板, 并对该板的层析效果及原位显微反射红外光谱检测的可行性进行了初步的探讨。 通过优化反应条件, 制备出粒径为500 nm左右的氟化钡颗粒； 发展出一种制备薄层层析板的新技术——沉降-挥发法； 通过实验证明, 新型薄层板具备分离混合物的能力； 原位红外光谱检测结果表明氟化钡作为固定相不干扰样品的检测。 应用氟化钡作为新型薄层板固定相, 为从技术上实现原位薄层色谱-红外光谱联用打开了大门。

对海洛因毒品中常见添加成分的快速分析方法进行了研究。 将蔗糖、 果糖、 葡萄糖、 淀粉、 咖啡因和非那西汀中的一种或两种以上与盐酸海洛因对照品以一定比例混合。 运用红外光谱研究各个系列中随着盐酸海洛因质量分数增加, 谱图的特征变化情况, 确定了添加成分的最低检出限。 运用拉曼光谱技术分析了盐酸海洛因及其与添加成分的混合物。 实验结果表明: 傅里叶变换红外光谱法和显微拉曼光谱法都是检验海洛因中添加成分的快速有效方法, 两者各具优缺点, 相互补充, 在实际案例中, 可以结合具体情况, 选择适合的方法。

提出了一种基于DPLS+LDA的玉米近红外光谱定性分析新方法。 该方法在训练时, 首先用包含30个玉米品种每个品种20个近红外光谱样本的训练集进行DPLS回归, 确定最佳DPLS主成分数为28； 然后对训练集光谱进行DPLS特征提取后再进行LDA分析, 确定最佳LDA主成分数为26, 并提取LDA特征。 识别时, 测试样本经过DPLS+LDA特征提取后, 用最小距离分类器进行识别。 实验比较了DPLS+LDA方法与传统的DPLS回归预测方法及DPLS特征提取方法的判别结果, DPLS+LDA方法的性能最优, 等识率达到了96.18%, 而传统DPLS预测方法只有85.38%, DPLS特征提取方法为95.76%。 实验结果说明DPLS+LDA方法是一种有效的玉米近红外光谱定性分析方法, 且具有很强的推广能力。

茶汤滋味是茶叶品质的核心, 该研究利用近红外光谱技术快速检测绿茶滋味品质。 试验以滋味化学鉴定法作为绿茶滋味品质检测的标准方法, 试验得到的滋味总得分值作为近红外光谱预测模型的参考测量值。 在模型建立过程中, 首先利用联合区间偏最小二乘法(siPLS)筛选特征子区间； 然后, 用遗传算法(GA)在特征子区间内优选特征变量。 最优模型在优选出38个特征变量, 主成分因子数为6时获得, 模型预测集相关系数(Rp)为0.890 8, 预测均方根误差(RMSEP)为4.66。 研究结果表明, 利用近红外光谱技术结合siPLS-GA算法检测绿茶滋味品质是可行的, 同时表明siPLS-GA算法相对于其他方法在本研究中的应用具有一定的优越性。

利用Raman光谱、 X射线衍射(XRD)和热分析(DSC)技术研究了包容TiO2的磷酸钙玻璃的结构特点。 结果表明, TiO2添加量小于3 mol%时, 与磷酸钙形成均质玻璃。 添加量为6～12 mol%时, 玻璃基体中生成了Ca2P2O7和CaTi4(PO4)6晶相。 随着TiO2的加入, 玻璃体系中发生了偏磷酸盐向焦磷酸盐和正磷酸盐的结构转变。 TiO2添加量小于3 mol%时, 加入TiO2增强了玻璃结构的内聚力, 使得玻璃转变温度逐渐提高, 玻璃的热稳定性增强。

提出一种拉曼光谱校正方法。 通过计算二元碱金属硅酸盐团簇基元的拉曼光谱, 对实验光谱高频区的非桥氧(Onb)对称伸缩振动的强度进行了校正, 从而建立谱峰强度和团簇实际浓度的直观相关关系, 同时, 分析研究了二元碱金属硅酸盐玻璃阳离子对谱峰强度的影响。 校正后的拉曼光谱可以真实地显示同化学成分的二元碱金属硅酸盐玻璃表观实验拉曼谱峰强度随着阳离子的不同而变化。 在环境和实验条件一致的情况下, 这种强度的差异显然是由阳离子的不同所引起的。

分别利用金属脉冲磁过滤真空阴极弧沉积法(FCVA)、 直流磁控溅射法(SP)和脉冲辉光放电等离子体化学气相沉积法(PECVD)在硅片上沉积类金刚石膜层。 并利用激光拉曼光谱法(Raman spectroscopy)和X射线光电子能谱法(XPS)对类金刚石膜层进行研究。 通过研究分析发现, 不同方法制备的类金刚石膜层的G峰位、 D峰位、 T峰位、 半高宽、 I(D)/I(G)值、 I(T)/I(G)值和sp3键含量各不相同。 其中, 金属脉冲磁过滤真空阴极弧沉积法制备的类金刚石膜层的G峰位波数最大、 I(D)/I(G)和半高宽最小、 I(T)/I(G)最大、 sp3键含量最高； 直流磁控溅射法制备的类金刚石膜层的G峰位波数、 I(D)/I(G)、 I(T)/I(G) 和sp3键含量处于三者之间, G峰的半高宽是最大的； 脉冲辉光放电等离子体化学气相沉积法制备的类金刚石膜层的G峰位波数sp3键含量最小、 I(D)/I(G)最大、 I(T)/I(G)最小。

为了本质地把握3-氨基-2,5-二氯苯甲酸(3A2,5DBA)的振动光谱和结构间的关系, 在HF和B3LYP水平上利用6-311G(d,p)基组对3A2,5DBA进行了结构优化和振动频率的计算, 得到了3A2,5DBA的结构信息和全部45个简正振动模式。 通过与苯甲酸的结构参数以及相关文献数据的对比, 发现B3LYP/6-311G(d,p)方法较HF/6-311G(d,p)方法能给出更加合理的结果。 考虑到计算模拟分子和实验测量样品间的差异, 对计算所得到的频率进行了合理的标度修正。 在B3LYP/6-311G(d,p)方法下, 对波数小于800 cm-1的振动频率, 标度因子取1.001 3, 而波数大于800 cm-1的标度因子取0.961 3。 借助Gaussian View程序包对所计算得到的振动模式进行了高精度指认, 对3A2,5DBA的主要官能团及取代基团进行了振动分析。 通过和实验测量的FTIR数据的比对, 发现经标度修正后的计算结果和实验测量符合的很好。 同时结合相关的文献报道, 表明所做的振动指认和振动分析是合理的。

太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术对物质进行无损检测是太赫兹应用领域的一个研究热点。 针对近日报道检查出部分麦当劳的“麦乐鸡”添加剂中含有的一种化学成分——特丁基对苯二酚(TBHQ)含量超标, 应用太赫兹无损检测技术对其作定性识别。 测得该种化学成分在0.2～2.2 THz的吸收谱和折射率曲线, 并将其以不同比例与面粉均匀混合, 测得混和物和面粉在0.2～2.2 THz的吸收谱。 同时对TBHQ进行理论模拟作为对比。 结果表明, 通过太赫兹波段吸收曲线的特征差异检测TBHQ是可行的, 为无损食品添加剂的检测提供一种新型的方法。

工作环境是光声光谱气体检测系统在工业现场应用的重要影响因素。 实验发现, 待测气体湿度对电容式微音器灵敏度影响显著, 导致现有光声光谱气体检测系统测试结果漂移。 文章提出一种气体湿度影响消除方法, 在光声腔中安装扬声器, 以扬声器信号幅值作为声感应器件灵敏度的自适应表征, 对光声信号幅值作自行修正, 有效克服电容式微音器声信号检测中灵敏度变化的问题。 基于该方法, 利用半导体激光器、 共振光声腔和锁相放大器构建了一套光声光谱实验装置, 对不同湿度的样本进行了对比测试, 实验结果表明该方法切实可行, 能有效消除气体湿度对光声光谱检测系统的影响, 增强了检测系统的环境适应性。

对三维荧光光谱法测定水中氯苯(简称CB)进行了研究。 研究表明, CB的三维荧光谱图只有一个荧光峰, 该峰位于激发波长(λex)210～240 nm、 发射波长(λem)330～370 nm范围内.当CB溶液浓度为0.002～0.05 mg·L-1时, λex/λem为225/340 nm处荧光强度最大。 在此波长处, 荧光强度与浓度呈很好的线性相关, 相关系数为0.999 67, 表明三维荧光光谱法可用于定量分析水中的CB。 该方法在置信水平为90%时的检出限为3.68×10－6 mg·L-1, 标准偏差为0.04%。

随着分析数据日益复杂, 传统的用于光谱分析中的数据处理方法已不能满足分析需要, 而化学计量学应用数学、 统计学以及计算机等科学的方法与手段, 设计和选择最优的量测方法, 并通过对数据的解析, 可最大限度的获取光谱数据中的有用信息。 本文首先介绍了几类常用化学计量学方法分析的三维荧光光谱, 其次介绍了常用于光谱分析的化学计量学方法, 如统计学方法、 模式识别方法、 神经网络方法以及二阶校正方法等, 并且介绍了这些方法在光谱分析中的应用, 最后对化学计量学方法在多维光谱数据分析中的应用前景进行了讨论与展望。

报道了首次设计合成希夫碱还原产物N,N-双(4-甲氧基苯)乙基-1, 2-二胺受体分子L。 通过考察L与12种金属阳离子作用时的荧光性质变化, 发现Cu2+和Fe3+对L有显著的荧光猝灭作用, Zn2+和Cd2+对L有明显的荧光增强作用； 因此可构建受体分子L对两对金属阳离子的“OR”逻辑门作用关系, 形成逻辑识别体系。 测定了ZnL的单晶结构(单斜晶系, CCDC No.747994), 结合波谱表征手段推测了其他同系列金属配合物的分子结构。 依据ZnL良好的荧光特性及与邻近金属元素离子的可逆交换作用, 设计了Zn2+/ZnL/Co2+, Zn2+/ZnL/Ni2+双控荧光分子开关。 作者希望该工作能对促进分子计算机和生物智能化医疗检测理论与配套设备研制的发展起到积极作用。

二酪氨酸是酪氨酸氧化的标志性产物。 为研究影响羟基自由基诱导酪氨酸氧化的因素, 采用同步荧光光谱结合二维相关技术研究羟基自由基诱导酪氨酸氧化的反应过程。 结果表明: pH变化时, 二酪氨酸的荧光峰位、 峰强发生变化。 在羟基自由基诱导酪氨酸氧化体系中, 随着酪氨酸浓度的增加, 二酪氨酸产量升高； 随着过氧化氢浓度的增加, 二酪氨酸产量降低； 酸性条件下, 该反应易于发生, 碱性条件下该反应难以发生； 随着反应的进行, 二酪氨酸荧光强度先增加后减小。 二维同步荧光光谱相关分析表明, 292 nm处荧光强度的变化快于281, 300和374 nm处荧光强度的变化。 因此, 荧光光谱法研究羟基自由基诱导酪氨酸氧化, 简单可行。

可见光波段激光“多色多光子光谱技术”应用到生物样品方面可替代紫外光, 因为紫外光容易将生物分子打成碎片而破坏生物分子。 可见光波段的激光多色多光子有选择地多步激发同样可达到紫外光所激发的能级位置, 甚至可达到更高的激发能位, 并不破坏生物样品, 分辨率﹑灵敏度﹑选择性和探测目标的准确性更高。 用一束二倍频Nd∶YAG激光(重复频率10次·s-1)同步泵浦三台脉冲可调谐染料激光器、 含微通道板组件的飞行时间质谱仪、 纳秒示波器和Boxcar等测量了UI的多色三光子共振光电离谱和高时间分辨激光光谱； 文章多项创新点在于: 首次用激光诱导量子布居的图型法, 给出了在三色三光子共振光电离实验中单色和双色三光子共振光电离谱峰产生的原因； 解决了如何避免产生单色和双色峰的问题, 也就是解决了如何避免产生“假峰”的问题, 使多色三光子共振光电离纯度显著提高； 在此基础上, 不仅将相距很近、 能级位置仅差0.642 cm-1、 很难分开的铀同位素A和B两个谱峰很好地分开了, 而且分别测得了这两个能级的激发态寿命值等。 此技术不仅限于铀光谱研究, 更重要的是提供了它的通用性新信息。 这项基础研究新方法和新技术可扩展到生物和医药样品激光检测和分析研究领域。

提出了一种基于多种群精英共享遗传算法的异常光谱识别方法。 该方法应用于红外光谱数据的分析, 并在删除异常光谱样本后使用偏最小二乘方法进行建模。 与使用蒙特卡洛交叉验证、 留一交叉检验、 马氏距离以及传统遗传算法进行异常光谱识别的方法相比, 所提方法将水分预测模型的预测误差平方和(PRESS)分别降低了72.4%, 39.5%, 39.5%和14.5%； 将脂肪含量的预测模型的PRESS值分别降低了86.2, 75.9%, 84.9%和19.9%； 将蛋白质含量的预测模型的PRESS值分别降低了56.5%, 35.7%, 35.7%和18.2%。 实验表明, 所提方法不仅能适应不同成分光谱数据的异常识别, 而且删除异常光谱数据后所建立的模型具有较高的预测能力和较好的稳健性。

以头孢氨苄(CFL)为特异性分析识别对象, 采用本体聚合和悬浮聚合两种聚合方法, 制备了头孢氨苄分子印迹聚合物。 紫外光谱研究证实模板分子CFL与丙烯酰胺之间形成氢键型配合物。 用红外光谱法分析了CFL分子印迹聚合物的聚合程度及聚合物表面上存在的功能基团。 紫外光谱分析表明, 用AM-EGDMA体系和本体聚合法制备的印迹聚合物对CFL具有高吸附容量。 静态吸附实验和选择性吸附研究表明, 所合成的分子印迹聚合物通过氢键作用形成了有效的识别官能团, 该分子印迹聚合物对头孢氨苄有很好的选择性识别能力。 将这种材料作为固相萃取吸附剂用于极性环境样品中头孢氨苄的萃取富集, 回收率达到了99.3％～99.7％。

为了提高动态光谱(dynamic spectrum, DS)数据处理方法的效率与精度, 采用单拍提取技术, 即对所采集全部波长对应的光电容积脉搏波(photoelectric plethysmography, PPG)叠加平均所得到的全波段PPG, 以单个脉搏为周期, 提取其上升沿作为模板； 用该模板校正各个波长PPG的上升沿, 再以此计算吸光度的差分值, 进而得到单拍DS； 然后根据3σ准则, 剔除其中含有粗大误差的单拍DS, 对剩余单拍DS进行叠加平均, 作为最终输出的DS。 测量10名志愿者的数据, 与频域提取法的处理结果进行对比: 同一个体同一手指DS相关系数离差平方和由0.006 775改善到0.000 384 0； 同一个体不同手指DS相关系数离差平方和由0.013 93改善到0.002 205, 而不同个体DS之间的差异性有明显增加。 结果表明, 单拍提取技术可以更快地得到高质量的DS数据, 加速了DS进入实际应用的进程。

针对光纤分布式扰动传感器长距离应用定位误差增大的问题, 研究了传感器长距离光纤中的瑞利散射和受激布里渊散射的光谱特性及其对系统定位精度的影响。 建立了长距离光纤中瑞利和受激布里渊散射的数学模型, 通过仿真研究发现散射光波的杂波干涉和强度噪声会严重降低干涉仪的光学信噪比, 从而导致定位误差。 通过实验验证了仿真结果的正确性。 研究结论可以为提高长距离应用定位精度提供理论指导。

棉花精准生产对于无损、 快速的植株氮含量监测技术有迫切需求。 研究棉花冠层光谱特征及其与植株氮含量间的定量关系, 可以实现棉株氮素的无损监测。 通过连续两年不同施氮量试验, 采集棉花冠层高光谱数据并同步测定冠层植株氮含量, 分析不同氮肥处理下棉花冠层高光谱特征及其与棉株氮含量间的关系。 结果表明: 不同时期棉株氮含量与光谱反射率在可见光波段(400～700 nm)显著负相关, 在近红外700～1 300 nm波段显著正相关, 而在短波红外1 300～1 800 nm波段的相关性较为复杂。 冠层尺度下, 在棉花整个生育阶段, 可见光波段均为棉株氮含量的敏感波段, 而近红外波段仅在盛铃期是棉株氮含量的敏感波段； 短波红外波段仅在盛蕾期是棉株氮含量的敏感波段。 利用不同时期棉株氮素敏感波段可以构建棉株氮素监测指标。

为了提高激光中心波长检测的精确度, 提出了基于正交干涉原理的静态干涉系统, 由两个相互垂直的棱镜组成产生二维平面上的光程差分布, 以面阵CCD取代线阵CCD, 对平面上的正交干涉条纹数据进行采集。 在计算分析莫尔干涉仪的光程差分布的基础上, 计算干涉图像中干涉条纹的拼接及傅氏变换等, 最终得到光谱分辨率。 由MATLAB仿真软件分析结果可知, 静态莫尔干涉系统可以产生的光程差最大为234 μm, 比等尺寸的傅里叶干涉体高约一个数量级。 实验标定用的光谱仪选用LAB SPAKR 750A型光谱仪, 针对中心波长为635 nm的半导体激光器进行测量, 结果显示中心波长位置基本一致, 但在中心波长附近的光谱细节上莫尔干涉优于传统干涉具。

地物波谱特性是遥感定量分析的基础, 也是遥感基础研究的重要内容。 干旱区绿洲典型地物光谱数据库对于遥感技术在土壤盐渍化方面的应用研究具有重要的意义。 该文以渭干河-库车河三角洲绿洲为例, 将.NET和SuperMap平台相结合, 用SQL Server数据库存储数据, 采用B/S模式, 使用C#语言设计并开发了地物光谱信息系统, 并针对干旱区绿洲的特点建立了典型地物光谱数据库。 该系统实现了对研究区典型地物光谱信息及其相关属性数据的分类存储和管理； 地图与属性数据的可视化双向查询； 地物光谱响应曲线的绘制； 导数光谱数据处理及曲线绘制, 初步具备了简单的光谱数据挖掘和分析能力, 为该地区后续土壤盐渍化研究提供了一个高效、 可靠、 便捷的数据管理和应用平台。 该系统容易维护, 便于二次开发, 实际运行状况良好。

水体中总氮含量是表征湖泊水质的主要指标, 利用遥感技术对其动态定量监测可以及时掌握湖泊污染状况。 文章以巢湖为例, 利用HJ-1A卫星HSI超光谱遥感数据, 通过分析总氮与叶绿素a、 悬浮物的相关性, 采用回归克里格方法建立总氮浓度的定量反演模型, 实现了对巢湖水体总氮浓度的反演。 结果显示, 波段B72, B79和B97的多元线性组合与总氮浓度的相关系数R2为0.76, 而利用多元回归克里格模型, 相关系数R2提高到0.83。 通过使用这种对常规回归模型残差优化的方法, 能有效提高反演的精度, 为建立通用的湖泊总氮浓度定量反演模型提供了有益的探索。

为保证煎炸食品的安全, 探索煎炸食用油变化的规律, 该实验利用三维荧光结合紫外-可见吸收光谱研究了胡麻油不同煎炸时间的物理化学性质的变化。 结果表明, 胡麻油在煎炸的前2 h内, 其物理化学性质没有明显的变化, 但是当连续使用超过6 h以后, 其荧光光谱与紫外吸收光谱都有较大变化, 说明胡麻油在连续煎炸6 h后, 其物理化学性质变化最为明显, 有害有毒物质急剧增多。

水体反射率的光谱特征波长分析是解决内陆水色遥感难题的一项重要的基础工作。 该文分析了2006—2009年七次太湖综合实验获取的312个采样点遥感反射率, 找出反射率曲线出现极大值、 极小值、 由凹向凸转变的拐点、 由凸向凹转变的拐点对应的特征波长, 给出了太湖水体反射率350～900 nm范围内的光谱特征波长: 359, 440, 464, 472, 552, 566, 583, 628, 636, 645, 660, 676, 689, 706, 728, 791, 806和825 nm。 最后用浮游植物色素的吸收光谱、 太湖水体特有的组成成分解释了特征波长。 文章分析特征波长的方法, 对于各种光谱曲线的特征波长分析都适用, 该方法能够有效地区分曲线峰值所在波长和谷值所在波长重叠的情况。 该文的研究成果有利于建立反演水质参数的算法, 从而提高反演算法的精度。

煤层气的勘探与开发具有很强的经济意义、 环境意义以及社会效益。 煤层气排采过程动态监测与准确评估是煤层气高效开发的关键。 文章从煤层气排采动态的天然源超低频电磁探测原理出发, 采用北京大学超低频电磁探测仪器, 通过分析煤层气排采过程中不同时间段的超低频电磁探测频谱, 揭示煤层气排采的动态变化。 山西沁水盆地实际探测结果表明: 被动式超低频电磁探测技术能够简单、 有效、 无损伤的探测煤层气排采动态。

在中尺度对地观测系统中, Landsat和ASTER数据无疑是使用得最多的遥感影像数据, 但是长期以来二者植被指数之间的定量关系并不清楚。 因此, 利用三对同日过空的Landsat ETM+和ASTER影像来考察二者植被指数(NDVI、 SAVI)之间的定量关系, 重点查明二者之间的差异。 通过将ETM+与ASTER影像的多光谱波段的灰度值转换成传感器处反射率, 并对其进行回归分析来求出二者植被指数之间的定量关系和转换方程。 研究发现, 尽管ETM+与ASTER的植被指数之间具有显著的线性正相关关系, 但是二者在光谱响应函数上的不同造成ASTER影像的植被指数信号总体上弱于EMT+的植被指数信号。 利用所求的转换方程对两种传感器的植被指数进行互为转换, 其转换的精度较高, RMSE都小于0.04。

复分散系相函数在辐射介质传热中是关键参数, 蒙特卡洛法兼具数值算法与试验测量的优点。 利用该方法计算复分散系的多重散射相函数克服了以往算法的缺点, 可以体现多重散射的影响, 并且可以计算任意形状控制体的相函数。 大量的数学实验发现当介质系密度增大时, 散射能量在4π空间内分布趋于均匀。

水体校正一直是光学浅水遥感检测中的重点难题。 为了提高三亚湾底质遥感监测精度, 分别采用理想水体光辐射分布和Christian模型剔除水体信号的影响, 尝试从水面之下遥感反射率信号中提取其底质光谱反射率值。 结果表明, 两种模型模拟结果差异较大, 其模拟与实测值的相关性分别是0.93和0.26。 经分析认为Christian模型在三亚湾湾内水域失效的这一结果与三亚湾光学浅水和光学深水的差异性相关。 三亚湾湾内水域光学性质复杂, 光学参数随着地理坐标位置变化较大, 即使在光学浅水水域内的邻近站点, 其衰减系数也是具有较大差异的。 因而, Christian 的模型在此区域很难发挥出优势。

以工业副产品七水硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)为原料, 制备液体聚合硫酸铁(PFS)絮凝剂, 再与硅藻土复合, 在一定的温度下, 通过真空烘箱干燥制备固体PFS。 通过红外光谱及扫描电镜(SEM)对其结构表征, 结果表明: 负载硅藻土后的PFS中很可能有新的基团键生成, 在PFS之间形成了新的键桥作用； 硅藻土中多种金属物质和部分PFS相互作用形成了复合型铁系聚合体, 以及硅藻土中载体吸附团聚作用的结果, 使絮凝剂的分子结构变大, 增强了复合絮凝剂吸附架桥和卷扫的功能。 通过正交实验研究其合成优化工艺条件为: FeSO4·7H2O与硅藻土的质量比为43∶1, 反应时间为1 h, 反应温度为55 ℃； 合成产物对生活污水的处理具有良好的絮凝性能, COD和浊度的去除率分别可达80.00%和99.98%。

利用核磁共振波谱仪和X射线衍射仪, 对γ射线辐照处理前后的竹材进行CP/MAS 13C-NMR图谱、 XRD光谱分析, 得出竹材细胞壁主要化学组分在辐照过程中结构和性质的变化规律。 随着辐照剂量升高, 竹材纤维素结晶度呈现先升高后降低的趋势, 半纤维素发生降解, 木质素由非酚型向酚型转变。

为了研究伊犁河谷地区气温空间变异性, 提出基于DEM修正的空间插值方法, 以1961—2008年伊犁河谷地区及周边19个气象站点月平均气温数据为基础, 分析多年平均气温与海拔的相关关系, 并与反距离权重法(IDW)、 克里格插值法(Kriging)等传统方法计算结果进行对比。 结果表明: 该研究区的气温直减率为0.564 ℃·100 m-1； 根据交叉验证比较结果发现, 基于DEM修正模型的精度明显优于其他两种方法, IDW模型在对年均最低温度的模拟效果比Kriging模型略好。 结合DEM数据, 该研究成了伊犁河谷地区90m空间分辨率的格网温度场, 其插值结果客观地表达了气温随地形变化的趋势, 反映了气温的空间变异性。

通过修改原子吸收分光光度计操作软件使其在利用单元素空心阴极灯进行测试的同时, 可以直接装备多元素复合空心阴极灯进行相关测试。 针对30个在北京取样的潮土样本, 利用多元素复合空心阴极灯对其有效Cu, Fe, Zn, Mg, Ca含量进行了3次重复测试, 同时与基于单元素空心阴极灯的测试进行了对比。 结果表明, 基于多元素复合空心阴极灯测试的土壤有效Cu, Fe, Zn, Ca含量与基于单元素空心阴极灯测试的呈显著线性相关关系, 其R2均大于0.9, 且线性回归方程的斜率接近于1； 两种方法测试的土壤有效Mg含量之间的R2为0.86, 其线性回归方程的斜率为0.85； 对比数据之间经方差检验呈无显著性差异。 因此, 利用多元素复合空心阴极灯进行土壤养分测试不仅具有与单元素空心阴极灯相当的测试精度, 还可节省40%～50%的测试时间从而提高测试效率。

环境中重金属污染会导致谷物营养缺乏、 代谢紊乱。 借助ICP-MS/ICP-AES系统和离体穗培养方法, 准确测定灌浆期不同浓度铜、 镉(0, 5, 15, 45 mg·L-1)处理对籽粒营养元素及重金属元素含量的影响。 结果显示, 不同浓度铜、 镉处理显著降低小麦粒重； 外源铜促进了籽粒P, K, Mg, Ca, Na, Mn和Zn含量的增加, 抑制了Fe和B的吸收。 镉的加入对小麦籽粒P, K, Ca, Mg和Mn的吸收起促进作用, 然而对Na, Fe, Zn和B的吸收起拮抗作用。 外源铜、 镉抑制小麦籽粒对Hg的积累, 但籽粒Cu和Cd含量最高分别超过国家食品卫生标准的55和62倍, 存在极大安全隐患。

采用ICP-AES法测定了绒柄牛肝菌中11种微量元素含量。 结果显示, Mg和Fe含量最高(>100 mg·kg-1), Mn, Zn, Cu含量较高(>10 mg·kg-1), Cr, Pb, Ni, Cd, As含量较低(>0.1 mg·kg-1), Hg含量最低(<0.1 mg·kg-1)。 所测定的元素中, Zn和Cu存在显著正相关(P<0.05), 相关系数为0.659。 而Hg与As, Ni与Fe, Zn与Mg分别存在显著负相关(P<0.05), 相关系数为－0.672, －0.610, －0.617。 本研究为绒柄牛肝菌的开发利用与质量评价提供一定的理论依据。

建立电感耦合等离子体质谱法测定居住区大气中铍、 镉、 砷、 铅等痕量元素的分析方法。 通过超声浸提同时分离气溶胶样品中多种元素, 对仪器工作参数进行优化, 选取72Ge, 115In和204Tl作为测定元素的校正内标, 有效克服了基体效应、 接口效应和仪器漂移对测定信号产生的影响。 测定元素标准曲线的相关系数均优于0.999 5, 铍、 镉、 砷、 铅各元素的测定方法检出限分别为0.022, 0.020, 0.018和0.130 μg·L-1, 方法定量限分别为0.102, 0.093, 0.083和0.602 ng·m-3。 通过测定标准参考物质GBW(E)080212考察方法的准确性, 测定值均在标准值范围内。 取采样滤膜分别加入低、 中、 高浓度标准溶液进行测定, 样品加标回收率为91.6%~109.7%, 相对标准偏差介于0.7%~4.8%。 该方法精密度好、 准确性好, 简便、 快速、 灵敏, 适用于居住区大气中痕量元素铍、 镉、 砷、 铅含量的测定。

建立了基于固相萃取和便携式钨丝电热原子吸收光谱仪的测定环境水样中痕量银的新方法。 样品流经以硅胶作为吸附剂的固相萃取小柱, 银离子被吸附于柱上, 用硫脲和硝酸混合液将其洗脱, 洗脱液用便携式钨丝电热原子吸收光谱仪进行检测。 考察了各种实验参数及共存离子对测定的干扰情况, 最终选择样品pH值为6.0、 流速为4.0 mL·min-1； 洗脱剂为4%(m/v)硫脲和2%(φ)硝酸混合溶液、 流速为0.5 mL·min-1。 在最优实验条件下, 该方法的线性范围是0.20～4.00 ng·mL-1, 检出限(3σ)为0.03 ng·mL-1, 富集倍数为94。 采用建立的方法测定了三个环境水样中的痕量银, 结果令人满意。

藏药中的重金属汞已成为藏药安全性评价研究的重点。 该文以藏药当佐为研究对象, 分别采用湿法消解和人工胃液处理, 利用金汞齐富集-冷原子荧光法(GAE-AFS), 测定当佐中总汞含量及其在人工胃液中游离态汞含量, 并对所建立的方法及仪器的工作条件进行了考察。 在选定的测试条件下, 仪器系统稳定性良好, HgS的回收率(n=6)为99.56%(RSD=1.94%), Hg的检出限为0.2 ng·L-1, 线性范围为0～500 ng·L-1, r=0.999 9。 同时, 应用该方法对不同地区来源的当佐进行了测定, 结果总汞含量变化范围为3.998 0～16.735 8 mg·g-1, 游离汞含量变化范围为45.537 7～1 033.985 0 ng·g-1, 表明不同来源样品中总汞及其在人工胃液中游离态汞含量具有一定差异。 该方法快速、 灵敏, 适合于中、 藏药中的总汞及其在人工胃液中的游离汞的测定。

便携式X射线荧光光谱分析技术(PXRF)是一种表面分析技术, 样品表面状况对定量分析结果有很大的影响。 本文采用PXRF对新疆、 广西、 江苏等地出土的Na2O-CaO-SiO2, K2O-SiO2和PbO-BaO-SiO2体系古代玻璃的风化表面与内部进行了定量分析, 指出了主要助熔剂的含量在不同部位的变化。 另外, 还研究了样品与参考平面之间的距离以及弧形表面对样品定量分析的影响, 利用归一化方法和校正因子法, 对测试结果进行了校正, 并对校正后的结果进行了比较。 结果表明归一化方法及校正因子法对于非理想状态表面样品的校正结果几乎相同, 但实际测量中, 在满足一定的条件下, 归一化方法更适合古代文物的定量分析。 研究结果对于古代玉器的PXRF定量分析也具有一定的指导意义。

利用EDXRF探针无损分析技术, 分析了河南禹县阳翟遗址出土的一批金元时期的玻璃样品, 以研究这批古玻璃的工艺技术特点。 分析显示, 所有蓝色玻璃样品的呈色剂均为CuO, 而非CoO。 从化学组成来看, 这批古玻璃的种类较为复杂, 主要包括钾钙玻璃、 钠钙玻璃和铅钾钙玻璃等。

用电沉积法分别采用直流电源和脉冲电源制备铬-镧镀层(dc)和铬-镧镀层(pulse)。 分别用发射光谱法、 X衍射法、 能谱法和扫描电镜法等对镀层进行表征。 铬-镧镀层(dc)为非晶态镀层, 铬-镧镀层(pulse)中含有晶态的镧和碳化铬。 铬-镧镀层(dc)和铬-镧镀层(pulse)的硬度分别为860.3和930.2 HV, 比铬镀层的硬度(774.0 HV)分别提高了11.15%和20.18%； 铬-镧镀层(dc)和铬-镧镀层(pulse)的磨损质量是铬镀层的磨损质量的1/1.29和1/2.25。 铬镀层、 铬-镧镀层(dc)和铬-镧镀层(pulse)的磨擦系数分别为0.884, 0.640和0.648。 采用脉冲电源, 可提高镀层的耐磨性和硬度, 铬-镧镀层(pulse)的磨损质量是铬-镧镀层(dc)的磨损质量的1/1.75, 铬-镧镀层(pulse)的硬度比铬-镧镀层(dc)的硬度提高了8.13%。

成像光谱偏振仪是一类同时具有成像、 光谱测量和偏振测量功能的新型光电传感器。 介绍了成像光谱偏振仪的原理, 对近些年来国内外成像光谱偏振仪的研究进展进行了总结, 对基于声光可调谐滤光片、 液晶可调谐滤光片等新器件的成像光谱偏振仪和通过在狭缝色散型、 空间调制傅里叶变换型和层析型成像光谱仪的光路中添加偏振器件构成的成像光谱偏振仪的原理进行了阐述, 并对成像光谱偏振仪的发展趋势进行了展望。

提出一种运用微光机电系统(micro-opto-electro-mechanical systems, MOEMS)闪耀光栅, 动态产生阿达玛变换模版的微型近红外光谱仪。 它具有体积小、 价格低、 扫描速度快等突出优点。 分析了这种新型近红外光谱仪的结构和工作原理, 通过对MOEMS闪耀光栅编程, 动态生成了63阶阿达玛模版。 实验得到的光谱波形与岛津光谱仪测量结果吻合。 检测波长范围为900～1 500 nm, 分辨率为19 nm, 单次扫描时间2.4 s, 信噪比为44.67∶1, 光路尺寸为70 mm×130 mm, 总体重量<1 kg, 符合实时、 便携的要求。

强度调制-傅里叶变换光谱偏振技术是一种综合强度调制光谱偏振技术和傅里叶变换光谱技术的新型光谱偏振测量技术, 能够同时实现全斯托克斯光谱偏振参数测量, 保留了傅里叶变换光谱技术高通量、 多通道的特点, 同时具有降低数据处理复杂程度的优点。 文章对强度调制-傅里叶变换光谱偏振测量技术的数据采集和光谱偏振复原过程进行了理论分析, 给出了推导公式, 并进行了基于该技术的光谱偏振仪工作全过程的数值模拟, 理论分析及模拟结果证明了该技术在理论上的可行性。

干涉成像光谱仪(interference imaging spectrometer, IIS)是嫦娥1号探月卫星(chang’e-1, CE-1)搭载的有效载荷, 具有图谱合一的特点, 用于实现月表重要元素及矿物类型的分布与含量分析的科学目标。 由于观测条件的不一致, IIS获取的不同区域的月表数据明暗差异显著, 因此, 必须要进行光度校正, 以消除由于观测条件不一致而引起的目标辐射特性的不均一性。 文章在分析IIS数据特点的基础上, 利用改进的Lommel-Seeliger模型对辐射定标后的IIS辐亮度数据进行逐像素光度校正； 选定距离Apollo16着陆点最近的一块区域作为定标区, 利用实验室测得的62231月壤样品双向反射率作为校正标准进行辐亮度到反射率的计算, 得到CE-1 IIS反射率数据, 并选择71501月壤样品对反射率计算结果进行精度评价。 该工作对于月表矿物类型识别和信息提取、 不同类型月表矿物与岩石的分布图绘制等具有重要意义。

星载光栅成像光谱仪中的光栅通常有着强烈的偏振响应, 为保证成像光谱仪测量结果的准确性, 加入退偏器是消除光学系统的偏振响应的一种常用方法。 对水平-垂直(H-V)型石英退偏器的退偏原理进行了理论分析, 根据成像光谱仪的偏振响应特点, 采用一片H-V型石英退偏器即可实现光谱仪的退偏要求。 重点分析了退偏器引入的双像对成像光谱仪像质的影响, 分析的结果表明, 加入退偏器后, 仪器偏振响应敏感度小于1%, MTF下降小于1.5%, 像质满足使用要求, 完全可应用于星载光栅成像光谱仪。

目前成熟的端元提取算法是基于单形体几何学的像元纯度指数(PPI)算法, N-FINDR, VCA等算法。 这些算法从图像所有像元中提取纯光谱, 具有提取速度慢、 精度不高的缺点； 部分算法需要进行光谱降维, 不利于小目标信息的提取。 该文提出先利用基于空间特征的光谱分类算法进行分类, 将整个图像划分成空间相邻、 光谱相似的若干类, 每一类的均值光谱作为标准光谱, 从所有类别的标准光谱中提取纯光谱, 使得运算量明显减少, 并且降低了噪声对算法的影响, 极大的提高了端元提取的速度和精度。 同时采用基于光谱冗余的端元提取算法进行端元提取, 不需要预先设定端元数目, 相对于PPI, N-FINDR等算法, 该算法更具合理性。 将该算法处理结果与ENVI中的SMACC算法处理结果进行比较, 表明该算法具有端元提取准确, 空间连续性好, 抗噪能力强等特点。

位相编码技术是在非相干光学系统的出瞳处加入位相板, 使得图像传感器上得到的图像对景深不敏感, 通过对图像进行解码而获得清晰图像, 实现扩大光学系统景深。 文章针对对数位相板编码系统, 分析了系统与波长相关的两个因素: 位相板的位相调制量和系统色差, 通过对比在不同离焦量和色差情况下两种波长的点扩散函数(point spread function, PSF)的形状、 宽度和峰值相对偏移量等特性, 以探讨系统的多色光成像性能。 研究结果表明该技术如应用于多色光乃至宽光谱成像的光学系统, 需校正光学系统的色差, 否则将导致图像无法解码。

光谱差异是提取建筑物阴影信息的一个重要依据。 基于ALOS卫星图像阴影与建筑物高度关系的分析, 文章阐述了依据阴影来估算建筑物高度的原理和方法, 辅以数据融合的方法, 利用多光谱影像中的光谱差异从ALOS全色图像中准确提取阴影信息, 从而建立一种基于图像阴影提取城市建筑物高度及分布信息的标准化流程。 同时, 在天津的城市建筑物高度获取试验中, 建筑物高度提取精度的抽样验证率达到87.6%, 初步显示出了ALOS卫星数据在城市建筑物高度测量方面的巨大潜力。

提出了一种基于双波长光谱法快速测定低污染水样的化学需氧量(COD)的方法。 结果表明: 对低COD样品采用440和560 nm双波长的测定方法可有效地提高可靠性和检测灵敏性。 该法的灵敏度(即定量检测下限)为8.6 mg·L-1； 在低COD范围标样(≤100 mg·L-1)的准确性对比测定相对标准误差在2%～15%的范围内。 另外, 该方法不需要用标准样品进行校正, 可以通过光谱法检测消解液中重铬酸根的消耗直接计算出样品的COD值, 使实验步骤得到了进一步的简化。

相位修正是傅里叶变换成像光谱仪光谱复原的关键技术之一, 针对现有算法对带有噪声的干涉图相位修正不足的问题, 文章提出了一种基于模拟退火算法求解相位误差的修正方法。 该方法通过控制相位下降函数, 利用相位区间内产生的随机相位值修正干涉图数据得到目标函数值, 依据Metropolis准则判断目标函数增量以确定相位最优解。 该算法仿真结果表明, 优化出的相位误差小于0.5%, 光谱复原的相对光谱误差精度和稳定性均小于1%, 较现有算法有显著提高。