通过岫岩玉的成分、 过渡金属离子的价态及配位状态来研究岫岩玉的致色机理。 电感耦合等离子原子发射光谱(ICP-AES)结果显示样品中除了铁和锰, 几乎没有其他过渡金属元素。 电子顺磁共振谱(EPR)则揭示了位于八面体晶格上的Mn2+和位于四面体和八面体晶格上的Fe3+, 而吸收光谱(OAS)则证实了Fe2+和Fe3+的共同存在。 分析结果表明Fe2+对岫玉的绿色起主要作用而岫玉的黄色则是由Fe2+和Fe3+的共同作用决定的。 此外通过漫反射光谱(DRS)计算出岫玉的色度坐标, 对比发现人眼感觉颜色类似的样品其实色度坐标有很大差异。 因此可以通过色度坐标来定量区分岫玉颜色的差异, 这具有一定的学术价值和经济价值。

电弧等离子体是非均匀等离子体, 其内部进行着复杂的能量和质量输运过程, 等离子体的温度测量具有重要意义。 Boltzmann作图法测量温度较谱线绝对强度法、 标准温度法等测温方法更为方便。 基于Boltzmann作图法原理, 对TIG电弧进行实时的空间扫描, 分析了谱线的选取原则, 测量计算出TIG焊电弧等离子体的温度场分布。

无极灯是一种基于高频电磁感应和无极气体放电的新型电光源, 由Hg 253.7 nm共振谱线激发荧光粉进而发出可见光。 通过原子发射光谱分析, 实验研究了铟网位置对Hg 253.7 nm共振谱线的影响规律。 研究发现, Hg 253.7 nm共振谱线的相对强度, 当铟网位于耦合线圈两端时最强, 位于耦合线圈中部时较弱, 远离耦合线圈时最弱。 并推断, 存在一个最佳的铟网位置, 对应最高的发光效率。 结合Maxwell 3D有限元仿真, 从气体放电角度对实验结果进行了定性分析, 对无极灯模型设计与参数优化具有指导意义。

提出并研制了一种结构简单、 成本低廉的温度与应变同时测量系统, 其结构是在保偏光纤Sagnac环内接入一个长周期光纤光栅(LPFG)。 利用LPFG对保偏光纤Sagnac环的透射光谱进行调制, 通过监测谐振峰波长和强度的变化, 发现波长随温度和保偏光纤的应变变化, 强度随LPFG的应变变化, 因此可以实现温度与应变的区分测量, 并且可判断出应变的施加位置。 实验得到该系统的温度灵敏度为0.181 81 nm·℃-1, LPFG区的应变灵敏度为0.005 283 dB·με-1, 保偏光纤Sagnac环区的应变灵敏度为0.015 72 nm·με-1。 实验结果表明该方案可行, 并具有一定的实用性。

介绍了可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)原理和实验系统, 并对系统噪声进行了分析; 以体积比浓度为90×10-6和30×10-6的NH3为例, 利用TDLAS系统采集了该浓度气体的二次谐波原始光谱。 为改善光谱信号, 分别用五种数字滤波方法对原始光谱进行了滤波处理比较, 做了NH3的浓度梯度实验并对浓度为20×10-6 NH3进行了长时间监测实验。 实验结果表明, 算术平均-小波变换滤波相比其他方法更有效地对原始光谱信号进行了改善, 提高了系统信噪比和信号平滑度, 使系统浓度检测限由原来的10×10-6降低到1.25×10-6, 信噪比提高了约14倍, 为逃逸氨极低浓度检测提供了一种较为有效的数据预处理方法。

脉冲TIG焊由于其优越的特性而广泛应用于工业中, 准确测量电弧温度对分析焊接过程有重要意义。 论文基于光谱学理论计算了氩元素的粒子数密度与温度之间的关系曲线, 计算了794.8 nm氩原子谱线的发射系数与温度之间的关系曲线, 利用高速摄影获得了794.8 nm特征谱的电弧图像, 根据Abel变换和标准温度法计算了脉冲TIG焊峰值时刻和基值时刻的电弧温度场分布。

为了对物体的微观三维形貌进行高精度测量, 开发了基于结构光的数字栅线三维纹理测量系统, 该系统利用解位相的方法进行物体三维高度信息的计算。 首先对相位主值的计算, 采用了4步等步长相移法采集16幅等步长的相移图像, 分成4组分别计算相位主值, 再求其平均值作为最终的相位主值。 为了滤除噪声及投影仪、 CCD相机畸变等各种影响, 对采集的条纹图像采用了自适应维纳滤波和小波多阈值方法进行预处理; 其次对于位相展开, 提出了基于多频的梯度导向相位展开算法, 能够有效避开相位间断点, 具有稳定的展开结果。 实验结果表明, 此系统所使用的方法在条纹图的P0=22.7 mm-1时, 获取的三维信息分辨率为2.75 μm, 高度信息精度优于0.5 μm, 同时具有测量快速, 操作简单, 无接触等特点, 能够满足高精度的微观三维形貌测量的要求。

多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)作为一种观测痕量气体成分的地基遥感手段, 在反演过程中利用天顶谱扣除了平流层的影响, 因而对底层大气的测定较为敏锐。 采用地基被动MAX-DOAS在2011年7月5日—8月1日对北极新奥尔松地区的NO2柱浓度进行观测。 观测期间4个离轴观测角的NO2差分斜柱浓度(DSCDs)结果显示, NO2主要集中在对流层底部。 观测期间新奥尔松地区NO2的平均混合比为1.023E11 molec·cm-3(0～1 km), 其含量的波动与轮船的化石燃料燃烧和大气光化学反应有关。 3 km内NO2的垂直分布图显示, NO2主要来自海洋边界层的释放, 且随时间呈现波动变化。

片上集成光源是未来光电子系统中光源发展的主要趋势, LED光源作为片上集成光源的主要缺点是其出光效率低, 二维光子晶体是提高LED出光效率的有效手段。 本工作设计了C波段LED的基本结构及参数, 并采用时域有限差分法计算了不同阵列不同占空比的二维光子晶体能带结构, 利用禁带理论选取提高C波段LED出光效率的最优二维光子晶体结构参数, 结果表明三角排列空气孔二维光子晶体晶格常数a=500 nm且占空比Rp=0.44的光子晶体结构最优。

在近红外光谱无创生化检测中, 血流容积光谱相减方法在理论上可以消除组织背景等干扰因素, 提取出血液的有效光谱信息。 为论证血流容积光谱相减方法有效性, 设计了相应的模拟实验。 采用生物分子水溶液模拟血清样品, 不同吸收特性的滤光片模拟组织背景干扰, 可变厚度样品池模拟血流容积变化。 比较了光谱相减方法处理前后的模型精度, 处理前模型定标相关系数(Rc)为0.476, 交叉检验标准差(RMSECV)为437 mg·dL-1; 处理后Rc达到0.977, RMSECV降至301 mg·dL-1。 实验结果表明血流容积光谱相减方法能够较好抑制或扣除组织背景干扰, 大幅度提高模型预测精度。

在氩气和空气混合气体介质阻挡放电中, 首次发现了团簇六边形斑图。 运用发射光谱法, 研究了此斑图中单个团簇的三种等离子体参数: 分子振动温度、 分子转动温度以及电子的平均能量随空气含量的变化。 实验通过测量氮分子光谱并采用氮分子第二正带系(Ｃ ３Πｕ→Ｂ ３Πｇ)计算了振动温度; 同时采集氮分子离子(N＋２)的第一负带系(Ｂ ２Σ＋ｕ→Ｘ ２Σ＋ｇ)计算转动温度。 利用氮分子离子391.4 nm和激发态的氮分子337.1 nm两条发射谱线的相对强度之比, 作为研究电子平均能量的变化的依据。 结果显示, 当混合气体中空气含量从16%逐渐增大到24%时, 三种等离子体参数均逐渐增大。

通过尿素分解法, 把三价铬离子掺入到钇铝石榴石Y3Al5O12中, 采用共沉淀法制备出绿色颜料。 扫描电镜测试表明产物颗粒直径在200 nm左右, 用XRD测试复合氧化物的结晶相行为, 确定主相是钇铝石榴石相, 用紫外可见漫反射光谱测试掺杂离子的配位状态和电子跃迁行为, 用色度学测试氧化物颜色特征。 将复合氧化物颜料颗粒与高分子聚丙烯共混, 熔体纺丝, 并通过北京同步辐射X射线CT对制得的纤维加以测试, 结果表明复合氧化物颜料在高分子基质中得到良好的分散。 这种颜料性能稳定, 对环境友好, 为实现无水印染技术奠定基础, 减少纺织印染工业中所排放的污水。

利用密度泛函理论(density functional theory, DFT) 在B3LYP/6-311G(d, p)水平上对2-吡啶甲醇分子进行了结构优化和频率计算, 得到了该分子的稳定构型和全部振动模式。 通过与吡啶分子的结构参数以及相关文献数据的对比, 发现理论值与实验值相吻合。 理论计算和实验测得的红外光谱数据的比较分析表明, 理论计算与实验测量结果符合得较好, 并对2-吡啶甲醇分子的振动模式进行了归属。

利用热丝化学气相沉积(CVD)方法在硅片基底上生长金刚石薄膜, 以硝酸钾为研究对象, 采用浸泡吸附连续测量的方式, 研究了金刚石薄膜对硝酸盐红外吸收特性的影响。 实验结果表明, 金刚石薄膜与硝酸钾紧密结合, 产生短距离作用, 使得硝酸根的反对称伸缩振动产生明显的红移, ν1及ν2振动模式峰位分别红移30和13 cm-1; 其中ν1振动模式的红移可能主要来自金刚石薄膜与硝酸钾的结合以及声子共振的影响, 而ν2振动模式的红移可能主要来自硝酸钾内应力的影响。

研究了人体合谷穴以及周边的非穴位组织受不同功率的半导体激光(808 nm功率分别为15, 25, 35 mW)照射前后, 穴位和非穴位组织的温度和在不同深度处的背向散射光强度的时间相关性及其差异。 实验采用红外热成像和光相干层析成像技术获取人体穴位区和非穴位区的温度及其背向散射光强度。 结果表明, 在808 nm激光照射前, 穴位区和非穴位区的温度和背向散射光强是基本相同, 照射后, 穴位区的温度和背向散射光强明显地高于非穴位区的温度。 在照射后的0～40 min内, 穴位区和非穴位区的温度和背向散射光强都随着时间的增加而波动地缓慢下降。 实验结果表明, 合谷穴的穴位区与非穴位区对近红外激光照射前后的温度与时间的相关性和不同深度处的背向散射光强度的时间相关性有明显的差异, 且穴位区对半导体激光器的照射反应比非穴位区更敏感。

为了探究草原枯萎植物的热红外偏振特性, 根据热红外偏振的探测机理, 利用热红外辐射计对草原枯萎植物样品进行室内测量, 发现其热红外偏振辐射亮度、 亮温都有随探测角的增大而增大、 随方位角和偏振态的增大先增大后减小的趋势, 需要特别说明的是虎尾草在180°方位角的亮温是先减小后增大, 实验所反映的热红外偏振特性与物质的粗糙程度、 探测方向、 物质的内部结构及其发射能力有关, 该研究为定量研究奠定了基础。

测量了不同产地及品种的89个木材样品的近红外光谱, 并分别使用反向传播人工神经网络(back propagation artificial neural networks, BPANN)与广义回归神经网络(generalized regression neural network, GRNN)建立了NIRS树种识别模型。 通过方差分析分别选择两种神经网络所用参数, 并采用最优参数进行网络训练。 考虑到样品光谱的差异, 对含不同水平白噪声与不同水平偏置的光谱进行模拟, 并使用建立的模型对模拟光谱进行预测。 发现两种神经网络模型均有较好的预测结果, 其中BPANN模型, 对含偏置水平不高于2％、 噪声水平不高于4％的模拟光谱识别正确率在97％以上; GRNN模型, 对含偏置水平不高于2％、 噪声水平不高于4％的模拟光谱识别正确率在99％以上。

采用固相反应法制备了(RbBi)1/2MoO4陶瓷样品。 室温下测量了(RbBi)1/2MoO4的红外反射谱, 观察到15个振动模式; 利用Kramers-Kronig(K-K)关系对样品的红外反射谱进行数据处理, 获得材料的光频介电常数ε∞=2.17, 微波频段的外推值为20.56, 略小于实际测量值21.4; 获得材料的本征品质因数Q×f为11 790 GHz, 高于实际测量值6 200 GHz, 说明陶瓷材料的品质因数还有较大提升空间。

提出了一种基于连续小波变换的FTIR光谱拟合算法。 在计算差减尺度因子时, 同时考虑原始谱图及其连续小波变换谱图, 从光谱最小二乘拟合的角度求解, 克服了常规差谱算法中的参考峰及差减因子的人工选择问题。 采用六种不同的小波进行光谱拟合, 用计算得到的差减因子来定量酒精度, 误差绝对值的平均值仅为0.047°~0.072°, 误差标准差仅为0.056°~0.091°。 实验结果表明, 连续小波变换结合最小二乘拟合的光谱拟合模型能为FTIR差谱提供一种准确可靠的新方法。

利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)研究了水稻、 玉米、 蚕豆正常叶和稻瘟病叶、 玉米和蚕豆锈病叶。 结果显示, 其红外光谱均主要由多糖、 蛋白质的振动吸收谱带组成。 光谱整体相似, 差异主要表现为光谱峰位、 峰形及吸收强度比。 三种作物正常叶的二阶导数光谱在1 750～1 500 cm-1范围内的相关系数差异明显。 水稻正常叶与稻瘟病叶的吸收强度比A1 056/A1 652; 蚕豆正常叶与锈病叶的吸收强度比A1 652/A2 920; 玉米正常叶和锈病叶(非病斑部位)吸收强度比A1 056/A2 920, 玉米正常叶和玉米锈病叶(病斑处)吸收强度比A1 652/A2 920, 均呈现出病变叶吸收强度比正常叶要小的趋势。 表明他们之间的多糖和蛋白质的含量存在差异。

可见/近红外高光谱技术与建模方法是当前土壤近地传感器研究领域的重要方向, 可应用于土壤养分信息的快速获取和农田作物的精确施肥管理。 以浙江省水稻土为研究对象, 利用以非线性模型为核心的数据挖掘技术, 包括随机森林、 支持向量机、 人工神经网络等方法分别建立了不同建模集和验证集的原始光谱与有机质含量的估测模型。 结果表明: 研究比较的1∶1, 3∶1和全部样本建模并全部验证的三种样本模式划分对建模的结果有一定的影响。 相较于目前常用的偏最小二乘回归(PLSR)建模方法而言, 非线性模型RF和SVM也取得了较好的建模精度, 三种模式下其RDP值均大于1.4。 特别是采用SVM建模方法所得模型具有很好的预测能力, 模式二下其RDP值达到2.16。 同时引入ANN方法改进建立的PLSR-ANN方法显著提高了PLSR的模型预测能力。

偏最小二乘(PLS)算法是常用的光谱建模算法, 然而对于海量光谱处理情形, 在单台计算机上建模及优化时间开销很大。 基于MapReduce编程模式, 提出了并行MapReduce PLS回归算法, 包括并行数据标准化和并行主成分提取两个过程。 在多台普通计算机上搭建Hadoop云计算集群平台, 以近红外光谱处理为例, 开展了算法验证实验。 实验结果表明, 基于MapReduce编程模式的并行PLS算法对海量近红外光谱数据集进行回归建模时, 能有效提高建模速度, 随计算机台数的增多可得到接近线性的加速比, 并具有良好的扩展性。

红木珍贵、 种类多, 大多数人对红木种类及真伪难以或无法鉴别。 利用近红外光谱技术对国家标准中八类红木的近红外光谱进行分析, 研究结果表明: (1)近红外光谱与红木色度学参数(L*, a*和b*)之间存在非常高的相关性, 预测值与实测红木L*, a*和b*值的相关性分别达到0.988, 0.991和0.993; (2)利用化学计量学中的主成分分析(PCA)方法可以将八类红木清楚地区分成八个相应的类别, 利用三个主成份信息绘制的三维PCA得分图比二维图更能直观地展现八类红木的区别。 研究结果说明应用近红外光谱技术识别红木类别具有可行性, 这为开发红木的鉴定或识别提供新的方法和研究思路。

应用红外光谱研究微生物对黑土添加麦秸后腐殖质结构特征变化的影响。 结果表明: (1)土壤水溶性物质(WSS)的结构和官能团数量受微生物影响较大。 细菌有利于提高WSS中脂肪族烷烃类物质含量, 其他处理结果相反。 (2)放线菌在减少土壤富里酸(FA)羟基含量的能力最强, 而真菌对FA的“净生成”能力最强, 其有利于提高土壤FA中羧基和碳水化合物的含量。 除混合菌外, 其他处理均有利于土壤FA中多糖的降解, 且速率大于脂类分解。 (3)除混合菌外, 其他处理均有利于降低土壤胡敏酸(HA)中脂肪族烷烃类物质的数量。 真菌可有效提高土壤HA的羧基含量, 而细菌作用相反。 微生物可消耗和利用HA中的多糖类物质, 促使植物残体类腐殖质向土壤成熟腐殖质转化。

为了探讨应用近红外反射分析法测定水稻可能再转流物质的可行性, 以种植于海南儋州的7个水稻品种为试验材料, 在淀粉酶处理结合中性洗涤纤维法分析的基础上, 应用近红外反射分析法建立预测水稻茎叶部和穗部可能再转流物质含量的校正模型。 结果表明: 采用偏最小二乘法回归(PLS1)建立的校正模型的预测效果较好, 光谱预处理对改进校正模型没有显著效果; 采用不做预处理+PLS1建立的茎叶部和穗部校正模型都具有较高的预测准确度, 校正模型的外部验证结果茎叶部的决定系数为0.991 2、 均方根误差为0.008 1, 穗部的决定系数为0.961 1、 均方根误差为0.022 6。

采用支持向量机(support vector machine, SVM)建立了鱼糜样品中水分和蛋白质含量的近红外光谱校正模型, 并采用独立样本集进行了预测。 光谱数据经间隔两点一阶导数(DB1G2)、 标准正态变换(SNV)、 多元散射校正(MSC)相结合的方法预处理后, 用偏最小二乘(PLS)降维处理, 取前15个投影变量为自变量。 获得水分模型的校正相关系数Rc、 预测相关系数Rv、 定标标准差SEE、 预测标准差SEP; 蛋白质模型的校正相关系数Rc、 预测相关系数Rv、 定标标准差SEE、 预测标准差SEP, 有较好的预测准确性。 基于SVM算法的近红外光谱技术可用于鱼糜水分和蛋白质含量的快速检测。

拉曼光谱是基于拉曼散射效应而发展起来的一种光谱分析技术, 体现的是分子的振动或转动信息。 由于拉曼光谱技术与常规化学分析技术相比, 具有对样品无损、 样品制备简单和所需样品量少等特点, 广泛用于生物大分子结构变化的研究。 拉曼光谱不仅可以用于蛋白质、 核酸和脂类等生物大分子损伤的快速检测, 而且可以用于癌症的诊断与手术治疗。 通过对比正常组织与癌变组织的拉曼光谱, 可以找到两种组织特征吸收峰的差异, 从而为癌症的最终确诊和确定肿瘤切除范围提供重要信息。 文章综述了拉曼光谱检测生物大分子损伤的研究进展, 介绍了利用表面增强拉曼光谱、 傅里叶变换拉曼光谱和紫外共振拉曼光谱等技术在检测蛋白质二级结构、 膜脂及DNA损伤中的应用, 并展望了未来拉曼光谱技术的发展前景。

采用二维纳米结构银膜作为基底, 检测了30例肝癌患者和30例健康人氧合血红蛋白表面增强拉曼散射(SERS)谱。 利用主成分分析(PCA)结合独立变量t检验建立SERS光谱诊断多元统计算法模型, 并用判别分析方法对此统计算法的诊断效果进行评价。 实验结果表明, 肝癌患者与健康人氧合血红蛋白SERS光谱有明显区别。 采用PCA分析结合独立变量t检验统计分析方法得出SERS光谱PCA得分三维散点图可以很好的区分健康人和肝癌患者。 利用判别分析方法得出该统计算法诊断肝癌的特异性和灵敏度分别为90%和96.7%, 总判别正确率为93.3%。 与健康人相比, 肝癌患者氧合血红蛋白中吡咯环的呼吸振动模式的数量、 酪氨酸和苯丙氨酸的含量相对偏低。 研究结果表明, 氧合血红蛋白SERS光谱统计分析有望发展成为一种新型的肝癌诊断工具。

建立一种用激光镊子拉曼光谱法快速定量红法夫酵母细胞内虾青素含量的方法。 测定不同浓度虾青素标准品溶液的拉曼光谱, 取其1 520 cm-1峰峰高绘制虾青素标准曲线; 取不同氮源、 碳源的红法夫酵母细胞, 一部分用激光镊子拉曼光谱法测定, 一部分用紫外-可见分光光度法测定; 最后分析两者间的相关性。 结果表明虾青素标准曲线的相关系数到达0.998 3。 在单位质量红法夫酵母虾青素含量与单位体积红法夫酵母发酵液虾青素产量方面, 对比激光镊子拉曼光谱法与紫外-可见分光光度法, 两种方法所得数据具有良好的相关性, 其相关系数分别达到0.917 7和0.905 4, 表明激光镊子拉曼光谱法能够达到紫外-可见分光光度法的测定效果, 是定量分析红法夫酵母细胞内虾青素的更有效方法。

在恒温条件下, 采用静电自组装技术在玻璃表面制备了一种具有宽等离子吸收带的纳米银膜。 使用扫描电镜(SEM)观察其表面形貌发现该纳米银膜表面由粒径为18～200 nm的纳米球组成。 同时从紫外可见光谱检测结果发现该纳米银膜在400～850 nm间有较宽的等离子吸收带。 分别以强荧光分子(结晶紫)和生物大分子(健康人血清)作为探针分子, 在近红外激发光(785 nm)下检测出了质量较好的SERS光谱。 同时, 分析了该纳米银膜对两种分子检测的重复性。

在常温常压下, 由于甲烷(CH4)在水中的溶解度很低, 使用常规拉曼光谱技术很难获得水中溶解的低浓度甲烷的拉曼信号。 为解决上述问题, 提出了一种四氯化碳(CCl4)萃取辅助的探测新方法。 利用萃取作用, 把溶解在水中的微量甲烷富集到四氯化碳溶液中, 通过对其中溶解的CH4拉曼信号的探测以检验水中微量CH4的存在, 以此提高实验室条件下水中溶解甲烷的探测灵敏度。 在实验室条件(25 ℃, 1 atm)下, 分别对CH4的饱和水溶液(浓度约为1.14 mmol·L-1)、 CCl4萃取液以及CH4的饱和CCl4溶液进行了光谱探测分析。 结果表明, 对CH4的饱和水溶液直接探测, 未能获得CH4的拉曼信号; 通过萃取辅助, 成功地在CCl4萃取液中检测到CH4的拉曼信号, 其强度与CH4的饱和CCl4溶液的信号强度相近, 实现了在实验室条件下对水中溶存甲烷气体的探测。

危地马拉是缅甸之外的另一个翡翠的商业性产地, 危地马拉翡翠通常是多种矿物成分的集合体, 其矿物组成具有特色, 与缅甸翡翠的不同。 以危地马拉紫色和灰绿色翡翠为研究对象, 通过激光拉曼光谱测试分析, 对其结构特征及共生矿物组成特点进行了研究。 结果表明, 危地马拉翡翠中的主要组成矿物为硬玉, 并伴有多种共生矿物。 危地马拉翡翠的共生矿物包括五类, 其中深色共生矿物为角闪石, 白云石, 绿辉石和绿泥石, 浅色共生矿物为磷灰石。 其中角闪石, 白云石, 绿辉石和绿泥石也是缅甸翡翠中常见的共生矿物, 而磷灰石在缅甸翡翠中几乎不可见。

首次实现了以参数优化的金溶胶为表面增强拉曼散射(SERS)活性基底探测水中痕量的多环芳烃。 采用化学还原法制备不同颗粒大小的金溶胶, 实验确定了632.8 nm激发光下的最优金纳米颗粒的平均粒径为(32±3) nm, 并以此金溶胶为基底, 探索pH值对多环芳烃增强效果的影响, 发现pH=13效果最佳, 与pH=6相比谱线绝对强度提高约20倍。 以粒径为(32±3) nm, pH=13的金溶胶为活性基底对不同浓度萘、 菲、 芘溶液进行了SERS光谱探测, 探测到的最低浓度分别为20, 4和4 nmol·L-1, 特征峰强与浓度呈线性关系, 线性拟合相关系数均在0.985以上, 三者混合溶液的SERS光谱可清晰分辨出各自的特征峰。 结果表明, 该实验所采用的SERS活性基底灵敏度较高, 具有广阔的应用前景。

使用荧光光谱和紫外光谱分析消毒剂(自由氯, 自由溴)和色氨酸的反应及消毒副产物三卤甲烷的产生特性。 实验表明: 消毒剂反应降低了色氨酸荧光强度和FRI值(fluorescence region integration), 二者线性相关。 消毒剂中自由溴比例增加, 荧光团FRI降低, UV280值降低, UV254值增加。 THMs中溴代产物比例也随自由溴比例单调增加, 而THMs总量没有呈现相似的变化规律。 反映出和自由氯相比, 自由溴取代性更强而氧化性更弱。 自由溴单独和色氨酸反应时, FRI与CHBr3产生量线性相关。 加入NH3后, 消毒剂性质改变使得线性被破坏。

采用溶剂热法合成出一例具有双核结构的铜(Ⅰ)配合物［Cu2(μ-I)2(phen)2］·CH3CN(1)(phen=1,10-邻菲咯啉)。 采用元素分析、 IR和单晶X-射线衍射表征其结构, 同时分别测试了配合物1在DMSO溶液中和固态时的荧光光谱及荧光寿命。 在室温条件下, 配合物1的DMSO溶液在369和380 nm有最大发射峰, 在460 nm处有一个肩峰, 呈现蓝紫色荧光; 在室温固体状态下, 配合物1在650～678 nm处有一宽谱带的强发射峰, 呈现强的红色荧光, 这均是基于配体中心激发单重态到基态单重态(π*→π) 的跃迁发射。 配合物1荧光衰减过程包含双组分, 在DMSO溶液中的荧光寿命τ1和τ2分别为1.36和5.98 μs, 对应的衰减因子分别为50.21%和49.79%; 固态时的荧光寿命τ1和τ2分别是1.42和8.85 μs, 对应的衰减因子分别为51.15%和48.85%。

以氯化铕、 2-噻吩甲酰三氟丙酮(HTTA)和硅酸钠为原料制备了新型的检测二氯甲烷中乙醇含量的稀土配合物。 通过在溶有所制备的稀土配合物的二氯甲烷溶液中滴加无水乙醇, 发现溶液的荧光强度逐渐增强, 而且具备一定的规律性。 所制备的新型稀土配合物通过高分辨质谱分析表明, 其结构属于多核稀土配合物。 在二氯甲烷溶液中加入乙醇会改变溶液的极性, 使多核稀土配合物发生解离从而增强荧光强度。 这种稀土配合物可以作为荧光传感器检测有机溶剂中乙醇的含量。

通过黑龙江省区域镜泊湖水体6个点位样品采集(样品号J1-J6), 利用荧光检测技术, 结合三维荧光光谱区域积分(FIR), 研究了水溶性有机物(DOM)的荧光特性。 传统荧光光谱显示J4和J5 DOM分子缩合度较高; 三维荧光光谱显示J6点位DOM中类蛋白特征峰最为显著; 对所有点位DOM的三维荧光光谱5个区域积分(AⅠ, AⅡ, AⅣ: 类蛋白区域; AⅢ: 类富里酸区域: AⅤ: 类胡敏酸区域)显示: 所有点位DOM区域积分中AⅤ区域占有比例最大, 并且以J4和J5点位最高, J6点位最低。 通过对腐殖酸区域(AⅢ和AⅤ积分比例之和)与类蛋白区域(AⅠ, AⅡ, AⅣ积分比例之和)积分比值表明, J4(4.94)和J5(5.18)点位比值相近; J1(3.52)和J2(3.66)点位比值接近; 最小值为J6点位(2.11)。 综合以上分析证实, 镜泊湖水体各点位DOM腐殖化程度为: J4, J5>J1, J2>J3>J6点位。

采用水热合成的方法, 得到一种新颖镉的配合物{［Cd(H2biim)2(SO4)］·3H2O}n (1,H2biim =2,2’-biimidazole)。 通过X-ray单晶衍射分析可知, 在该化合物中, SO2-4 桥连Cd(Ⅱ)离子在c轴上形成“之”字形一维无机CdSO4链。 双咪唑配体通过与镉的配位作为支链悬挂在链的两侧, 链与链之间分别通过π—π堆积和氢键作用, 拓展为三维超分子网络。 二维红外相关光谱分析表明SO2-4 的对称伸缩振动及咪唑环上的N—C伸缩和反伸缩振动, 以及NC伸缩振动对热微扰均有响应。 稳态荧光分析显示, 配合物在397 nm光激发下, 在498 nm处出现了强的蓝光, 该发射带归属为配体到金属的荷移跃迁。

采用酶联免疫吸附法(ELISA)、 圆二色谱(CD)、 ANS荧光探针和紫外光谱(UV)系统研究了热处理对蛋清卵类粘蛋白过敏原性及构象的影响。 结果显示, 加热处理卵类粘蛋白的过敏原性降低, 且随加热温度升高和加热时间延长, 不断降低。 经不同温度热处理后的卵类粘蛋白二级结构的α-螺旋, β-折叠, β-转角和无规卷曲之间相互转化, 分子有序性降低; 卵类粘蛋白的表面疏水性随加热温度的升高而降低; 随加热的温度的升高, 具有紫外吸收的氨基酸残基逐渐暴露, 最大吸光度逐渐增大。 由此可以推断, 卵类粘蛋白的构象改变导致其过敏原性变化。

以亚甲基双丙烯酰胺为网络剂, 采用高分子网络凝胶法合成了Sr2CeO4∶Dy3+荧光粉, 并表征其结构、 颗粒形貌及发光性能。 研究结果表明: Sr2CeO4∶Dy3+无其他杂相存在且粉末颗粒大小均匀。 其紫外-可见吸收带集中在480 nm附近; 在370 nm紫外光激发下, 其发射图谱为一多峰发射; 监测470 nm的发射峰, 所得样品的激发谱为一双峰宽谱, 峰位为292和338 nm。 同时研究了Dy3+掺杂浓度对样品发射光谱的影响, 结果显示, 随着Dy3+浓度的增大, 其黄、 蓝发射峰强度比值逐渐增大, 但发光强度呈现先增大后减小的趋势, 在Dy3+掺杂浓度为0.4 mol%时达到最大值。

借助于紫外-可见吸收光谱法、 荧光光谱法以及停流-荧光光谱法研究了盐酸胍(GdmHcl)诱导人血红蛋白的去折叠过程。 实验发现, 盐酸胍诱导的血红蛋白去折叠有两个不同的过程, 即随着GdmHcl浓度增加到1.0 mol·L-1左右时, 血红蛋白亚基发生解聚, 形成中间态; 持续增加其浓度时, 各亚基发生内部去折叠, 最终导致血红素发生崩解。 加入还原剂(β-巯基乙醇)对血红蛋白亚基解聚、 血红素崩解有协同作用且直接引起亚基和全分子同步变构。 血红蛋白去折叠过程从“三态模型”转变为“二态模型”。

研究了单甲氧基聚乙二醇(mPEG)对鸡卵黄免疫球蛋白(IgY)的化学修饰, 并通过傅里叶变换红外光谱、 圆二色光谱和荧光光谱分析比较了修饰前后IgY的稳定性。 首先用N-羟基琥珀酰亚胺活化的单甲氧基聚乙二醇(NHS-mPEG)对IgY进行化学修饰, 确定了mPEG的最佳修饰条件, 即IgY与mPEG摩尔比为1∶10、 pH值为7、 反应时间为1 h, 所得产物mPEG-IgY修饰率为20.56%, 活性保持率为87.62%。 其次通过光谱分析法对IgY以及mPEG-IgY的热稳定性和酸碱稳定性进行了研究。 结果表明, 70 ℃温育120 min后, IgY的α-Helix, β-sheet, β-Turn, Random各二级结构含量由14.5%, 42.1%, 6.2%, 37.2%变为1.6%, 55.25%, 5.8%, 37.5%; mPEG-IgY的各二级结构含量由12.9%, 42.7%, 6.3%, 38.1%变为3.1%, 50.5%, 7.2%, 39.2%。 同样酸碱处理后, mPEG-IgY比修饰前IgY所引起的二级结构变化更小。 因此可以推断出IgY经过mPEG修饰后对温度、 酸碱处理所引起的变性有着更强的稳定性。

采用BP神经网络算法模型对人体血液红细胞浓度进行无创检测。 对获取的动态光谱数据和红细胞实测值利用BP神经网络进行建模分析, 校正集输出对期望值的跟踪较好, 相关系数R达到了0.993, 用建立起的BP神经网络模型去检验预测集输出值, 得到预测集的相对误差最大为4.7%, 平均相对误差为2.1%, 预测能力较为理想。 结果表明: 用BP神经网络模型能够较准确的处理动态光谱数据和人体红细胞实际值的非线性关系, 提高了血液成分无创测量在临床上应用的可行性, 具有较高的应用价值。

合成了杂多酸环戊二烯钒衍生物［Bu4N］4［(CpV)PW11O39］(1), ［Bu4N］4H［(CpV)SiW11O39］(2)和［Bu4N］4［A-β-(η5-CpV)SiW9V3O40］(3), 并通过元素分析、 IR、 51V和183W NMR谱进行了结构表征。 结果表明配合物(1)和(2)为结合型有机金属配合物, (3)为支撑型杂多酸有机金属配合物。 体外抗肿瘤活性研究表明化合物(1)对HL-60和B16均具有一定的抑制作用。

在15% H2SO4阳极氧化液中添加硝酸镨制备阳极氧化铝(AAO)膜以提高AAO膜的性能, 采用化学腐蚀和微波处理相结合的方法, 去除AAO膜的阻挡层, 制备通孔的AAO膜。 分别研究镨的添加量、 氧化电压对AAO膜的厚度和硬度的影响及腐蚀时间、 微波处理时间分别对AAO膜的阻挡层的影响, 分别用能谱和扫描电镜等对AAO膜进行了表征。 在15% H2SO4阳极氧化液中添加硝酸镨, 制备出的AAO膜具有更大的厚度和硬度, 当氧化电压为23 V时, 在15% H2SO4+0.14 Pr g·L-1混合液中制备的AAO膜的厚度和硬度分别为162 μm和275.1 HV, 与在阳极氧化液为15% H2SO4溶液中制备的AAO膜的厚度和硬度(150 μm和224.8 HV)相比, 分别提高8.0%和22.4%。 当氧化电压在19～23 V范围时, AAO膜的厚度随着氧化电压的增大而增加; AAO膜的硬度随着氧化电压的增大而减小。 将AAO膜在35 ℃和5% H3PO4溶液中腐蚀13 min, 再用超声波处理10 min, 可得到通孔的AAO膜。 腐蚀后AAO膜表面絮状物为Al2O3。

通过聚二烯丙基二甲基胺盐酸盐和氯金酸制备阳离子纳米金, 将纳米金和5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid, 5-ALA)通过静电吸附作用有效结合得到新型光敏剂。 应用共振瑞利散射光谱, 紫外-可见吸收光谱, 透射电镜和激光散射等方法对其进行了表征。 结果表明通过这种方法纳米金与5-ALA可以有效结合。 这种新型光敏剂对提高光动力学疗法临床疗效具有重要指导意义。

基于光电容积脉搏波的方法可以用于人体血氧饱和度的无创检测, 基于光电容积脉搏波测量时, 由于信号采集过程中随机噪声等干扰, 脉搏波信号中存在高频噪声, 影响最终的血氧饱和度测量精度。 提出采用基于连续均方误差(CMSE)准则的经验模态分解(EMD)法消除脉搏波信号中的高频噪声。 利用自行研制的光电容积脉搏波采集装置采集脉搏波信号, 应用该方法消除信号中高频噪声, 并采用信号的频谱进行效果评价。 结果表明: 该方法有效消除了高频噪声, 这将有利于人体血氧饱和度无创检测精度的提高。

采集垃圾渗滤液四个不同处理阶段水样, 提取制备水溶性有机物(DOM), 采用荧光光谱、 紫外光谱及红外光谱, 研究了不同阶段渗滤液DOM含量与结构特征。 结果显示, 整个处理过程渗滤液DOM浓度降低了377.6 mg·L-1, 总去除率为78.34%, 厌氧处理氧化沟和MBR过程分别去除了不同处理阶段出水中的水溶性有机物碳(DOC); 厌氧处理增加了渗滤液DOM中不饱和化合物和多糖类物质含量, 提高了渗滤液的可生化性; 氧化沟处理有效降解了不饱和化合物和糖类。 调节池和和厌氧处理过程DOM出现了类蛋白荧光峰和类腐殖质荧光峰, 而氧化沟和MBR出水只有类腐殖质荧光峰, 类蛋白物质和类富里酸物质主要在厌氧区和氧化沟中去除, 而类胡敏酸物质主要在MBR过程中去除。

用统计分析与遥感分类技术相结合的方法, 进行了较高精度的夏玉米分类。 在验证分类结果具有可靠质量的基础上, 将分类影像二值化, 采用图像叠合法得到了黄淮海平原2000年—2010年夏玉米变化检测图像, 并按区域分析了该区域11年间夏玉米的种植变化情况。 结果表明, 2000年—2010年间, 黄淮海平原夏玉米种植面积总体明显增加, 其中南部区域种植面积逐年稳步增加, 北部、 东部和中部区域在2000年—2003年间为减少态势, 在2003年—2010年间则持续增加; 四大区域中, 北部区域变化幅度最大; 2000年—2010年间, 黄淮海平原中、 南部夏玉米种植比例不断加大, 整个区域种植比重呈南移趋势。 研究结果可为指导农业生产提供依据, 具有较高的实用价值和推广性。

为了调查温州河网沉积物中重金属的分布特征与污染程度, 共采集了29个样, 用AFS-9230原子荧光光度计和ICP-OES全谱直读电感耦合等离子发射光谱法测定样品中重金属元素含量, 克里格插值图反映重金属元素的空间分布, 根据内梅罗指数法建立综合地累积指数进行污染评价, 利用Pearson系数法, 主成分分析法进行源分析。 结果表明: 在不同样点重金属含量差异明显, 其中Cd和Zn含量最高点为主河道城市与工业集中区, As, Pb, Hg, Cu, Ni, Cr含量最高点为机械工业园区, 沉积物受到Hg, Cd, Cu, Zn, Ni和Cr污染, 区域污染程度机械工业园＞主河道城市区＞三垟湿地区＞城市周边区＞水源地区, Hg, Cd, Cu, Zn, Ni和Cr具有相似的源, 且以人为源为主。

根据浑浊水体中悬浮物的光学性质, 提出使用线性基线校正方法来削弱水体光谱中的悬浮泥沙贡献。 线性基线定义为450和750 nm的反射率值连线, 基线校正为光谱反射率减去基线。 2010年3月和2011年4月太湖梅梁湾水体的实测数据验证结果表明, 光谱线性基线校正可以较好的提高叶绿素a浓度的反演精度, 改进反演模型的诊断性。 3月数据建立的波段比值反演模型中, 校正前模型RMSE为4.11 mg·m-3, 基线校正后模型RMSE为3.58 mg·m-3, 同时, 基线校正后模型残差的方差齐性和正态分布均有明显的改善。 4月模型有类似结果, 数据校正后的模型具有更小的误差。 在没有水华发生的浑浊水体中, 线性基线校正可以作为提高水体叶绿素a浓度反演精度的光谱数据处理方法。

对于可见光范围内, 冰的反射光中包含部分偏振光, 尤其是光滑的冰面, 往往会使探测器获得的反射信息中包含更多的偏振信息。 对淡水冰与海冰的反射信息进行了测量, 同时结合角度信息与光谱信息分析了它们之间偏振反射特性的差异。 发现在以偏振度为指标的前提下, 海冰与淡水冰之间的差异相对反射信息较大, 同时冰表现出了其特有的偏振特性。 从而偏振测量可以辅助现有遥感技术更好的检测覆盖在地球表面的冰。

为评估激光诱导击穿光谱技术(LIBS)对水果样品中重金属元素的检测潜力, 选用在不同浓度梯度重铬酸钾水溶液中浸泡了30个小时的赣南脐橙样品进行LIBS实验, 采集铬元素的特征谱线与峰值强度信息。 在激光照射部位称取3 g左右的脐橙样品进行湿法消解, 用原子分光光度计检测样品中的铬浓度。 实验数据用Origin软件进行拟合后得到了谱线峰值强度和Cr浓度之间的关系曲线, 即定标曲线, 二者有线性关系, 线性相关度0.981 66。 由检测限公式计算得到铬浓度的检测限为11.68 μg·g-1。 采用该定标曲线即可对赣南脐橙中的铬元素进行定量检测。 实验结果表明LIBS技术是一种检测、 定量分析水果样品中重金属元素含量的有效手段。

应用ICP-AES技术, 测定并分析冠菌素和茉莉酸甲酯处理对金银花矿质元素含量、 累积量和比例的影响。 结果表明: (1)冠菌素处理使金银花K, Mg, Na, Zn, B, Si含量分别不同程度提高, P, Ca, Fe, Mn含量分别不同程度降低; (2)茉莉酸甲酯处理后金银花K, Na, Zn, B, Si含量分别不同程度增加, P, Ca, Mg, Fe, Mn含量分别不同程度降低; (3)冠菌素和茉莉酸甲酯处理后金银花K∶P和Na∶Zn升高, Ca∶Mg, Fe∶Mn, B∶Si降低。研究结果明确了冠菌素和茉莉酸甲酯处理对金银花矿质元素的影响, 并为生长调节剂的合理使用提供科学依据。

建立快速而简便的微波消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定傣药嘎哩啰树皮中砷、 铅、 汞、 镉、 镍、 硒、 钙、 镁、 铁、 钾、 钠11种无机元素的含量。 采用HNO3-H2O2酸溶体系对样品进行消解, 以便简化操作, 降低空白值。 实验避免采用浓酸, 可省去赶酸或稀释的步骤, 节省时间, 延长仪器使用寿命, 消除样品溶液与标准溶液酸度之间的误差。 实验结果表明, 嘎哩啰树皮中富含对人体有利的钾、 钙、 镁、 铁、 钠、 镍, 其有害元素汞、 铅、 镉、 砷含量均低于国家质量标准, 具有一定的药用价值。 在优化的仪器工作条件下, 方法检出限均小于0.052 1 μg·L-1, 加标回收率90.8%～113.8%, 相对标准偏差均小于等于5.10%, 表明该方法具有良好的准确度和精密度, 结构比较可靠。 能满足嘎哩啰树皮中高含量元素和痕量元素同时检测的需要。

使用高分辨连续光源石墨炉原子吸收光谱法对谷类、 蔬菜、 饮品、 海产品和乳制品五类共22种常见食品中的重金属元素铅、 镉和铬进行了研究。 建立了样品预处理、 样品消解和定量分析的实验方法, 得到了良好的分析精密度(RSD=1.3%～4.9%) 和回收率(95.1%～104.6%)。 结果表明, 茶叶中的铅和贝类中的铬含量远远大于其他食品, 小米、 韭菜和贝类中的镉含量较高。 本研究为食品中重金属的检测建立了可靠的定量分析方法, 为推动食品质量安全相关标准的制定提供了实验依据; 同时, 根据测定结果得出的食品中重金属含量的分布情况, 对提高消费者的食品安全意识能够起到积极的引导作用。

用微波消解作为样品前处理, 选择硝酸和过氧化氢为消解试剂, 用火焰原子吸收法和石墨炉原子吸收法, 可测定三聚氰胺浸渍胶膜纸、 聚氯乙烯(PVC)薄膜、 漆膜等人造板饰面材料中的铅、 镉、 铬元素含量。 火焰原子吸收法的铅、 镉、 铬元素检出限分别为0.12, 0.020 9和0.146 μg·mL-1; 石墨炉原子吸收法的镉元素检出限为0.157 μg·L-1。 铅元素相对标准偏差为0.8%～3.0%, 加标回收率为94%～109.2%; 镉元素相对标准偏差为0.8%～2.1%, 加标回收率为94%～106.4%; 铬元素相对标准偏差为1.8%～4.9%, 加标回收率为98.8%～107.7%。 方法准确可靠, 适用于人造板饰面材料中重金属的分析, 可为制定相关检测方法标准提供依据。

铁路岩石边坡土壤中重金属含量直接关系到铁路岩石边坡生态系统以及周边农田生态系统的环境安全。 应用原子吸收光谱法检测了途经四川省紫色土丘陵区的成达铁路岩石边坡土壤与对照土壤中Pb, Cd, Zn, Cu, Mn等多种重金属元素的含量。 结果表明: 铁路岩石边坡土壤中重金属元素Pb和Mn的含量比对照土壤增加明显, 增加幅度高达29.7%～35.4%; 但重金属元素Cd, Zn, Cu在铁路岩石边坡土壤与对照土壤之间差别并不明显。

对300, 450和600 MPa不同高静压力下导致的淀粉结晶结构变化进行研究。 选择不同类型、 不同链/支比的三种淀粉为研究对象, 进行高静压处理, 利用X射线衍射法分析高静压对不同类型, 不同链/支比淀粉晶体结构的影响。 结果表明: 由于X射线衍射峰加强及相对结晶度增大, 糯玉米淀粉在300 MPa表现为韧化作用, 在450 MPa结晶结构完全解体, 600 MPa时发生重结晶; HylonⅦ淀粉在600 MPa以下的高静压处理只表现出韧化效果, 结晶度增加但不明显; 木薯淀粉在300 MPa具有韧化作用, 600 MPa结晶结构完全消失, 表现为韧化-颗粒结晶解体两个过程。 因此, 本文提出淀粉颗粒在高静压处理过程中经历压缩韧化-晶体结构解体-重结晶三个发展阶段。

恒星大气物理参数的自动测量是大型巡天计划中海量光谱数据自动处理中的一个重要内容。 首先使用多尺度Harr小波对恒星光谱数据进行特征分解, 然后选用相应的小波系数作为光谱的特征向量, 最后采用非参数回归算法对光谱的物理参数进行估计。 研究表明, 只需对光谱进行四层小波分解, 并选择第四层小波系数作为光谱的特征向量, 即可获得重力加速度和表面有效温度的较好估计。 对于化学丰度的估计, 选择第一层小波系数作为光谱特征向量可取得较好效果。 选用文献相关研究中常用的恒星大气模拟模型合成光谱库ELODIE中光谱数据测试了该方法的有效性。 结果表明, 基于Harr小波分解的光谱特征提取方法对恒星表面温度、 表面重力和化学丰度等物理参数的估计具有较高的精度和鲁棒性。

针对机械扫描式光谱分析设备抗震、 抗干扰能力差等问题影响其在野外检测天然气管道泄露的精确度, 设计了一种新式的抗震型横向剪切干涉系统。 将分束镜作为机械扫描部分产生光程差, 通过两个分束镜之间的连杆将引入的外部震动、 干扰等相互抵消。 计算了产生干涉条纹的干涉强度, 分析了旋转分束镜对应角度的光程差函数, 并求解了正向旋转和逆向旋转的最大角度, 即可调节的最大光程范围。 实验采用天然气罐放气模拟天然气管道泄露过程, 在有干扰的条件下对本系统和WQF530型光谱仪的测试数据进行对比。 实验结果显示, 在室内没干扰的条件下, 两者相对误差都在1%左右。 但在有干扰的实际环境中, WQF530型光谱仪误差明显变大, 均超过10%, 而本系统的误差在5%以下。 所以, 本系统具有有效降低由于外部干扰造成的检测误差, 比传统机械扫描式干涉设备更适用于野外探测。