利用近红外光谱和模式识别技术建立了大米产地的快速鉴别方法。 首先对119个地理标志产品响水大米和90个其他产地的大米（即非响水大米）的近红外光谱进行一阶导数和平滑处理, 利用主成分分析法（PCA）对数据进行降维, 通过前三个主成分的载荷图确定了相关性最大的特征波段（7 700～6 700 cm-1与5 700～4 300 cm-1）。 在全波段内, 凝聚层次聚类和Fisher’s判别鉴别方法都可以100%正确的鉴别响水大米和非响水大米; 对于非响水地区的大米的具体产地判别, 聚类分析正确率为91.9%, Fisher’s判别分析方法的正确率为96.7%。 同时, 在特征波段内, 对大米产地聚类分析的准确度高于全波段范围内分析结果, 说明选取的特征波段具有较强的代表性, 是优化模型的有效方法之一。

选用B3LYP/6-31G（d）优化并计算了31种饱和一元醇类分子的拉曼光谱, 以甲醇为例, 考察了理论计算结果的准确性, 分析了碳原子数小于7的直链饱和一元醇拉曼光谱振动峰的归属。 研究结果显示, B3LYP/6-31G（d）用于饱和一元醇类分子拉曼光谱振动的模拟计算较为准确, 通过饱和一元醇拉曼光谱振动峰归属分析, 确认C—O伸缩振动引起的振动峰可作为饱和一元醇类分子拉曼光谱的特征峰; 进一步研究还发现, 饱和一元醇类分子拉曼光谱的特征峰与其极化率、 热力学、 能量等主要参数具有显著的相关性（sig.为0.015）, 为同系物的拉曼光谱研究提供了一定的参考价值。

多组分三维荧光重叠光谱是三维荧光光谱的数据解析中的难点之一。 本文基于二维微分谱的计算原理, 充分利用三维荧光光谱具有激发光谱和发射光谱的特点, 获得了三维荧光光谱展开后的激发微分谱和发射微分谱. 之后利用独立成分分析对激发光谱或发射光谱的多组分混合微分谱分别进行解析, 得到了单一组分的激发微分谱和发射微分谱。 其中三次样条插值有效的弥补了实测激发波长数据点少的缺点, 而粗糙惩罚平滑技术的引入则很大程度上减少了发射光谱的噪声, 为微分谱的计算提供了有利的条件。 单一组分的标准谱与解析谱的相似性系数的计算表明, 利用独立成分分析对微分谱进行解析更有利于多组分混合三维荧光光谱所含成分的识别。

以二苯甲酰甲烷（HDBM）为第一配体, 5-丙烯酰胺基-1,10-菲咯啉（Aphen）为活性第二配体, 制备了新的反应型三元铕配合物Eu(DBM)3Aphen。 通过元素分析、 红外光谱和热分析对配合物进行了组成确定, 采用紫外光谱、 荧光光谱、 荧光寿命和荧光量子产量研究了配合物的光物理性能。 结果表明, 在紫外光激发下, 配合物Eu(DBM)3Aphen能发射Eu3+的特征荧光, 其荧光发射强度、 单色性、 荧光寿命和荧光量子产率等均显著高于文献报道的丙烯酸配合物Eu(DBM)2AA的相应数值, 表明配合物Eu(DBM)3Aphen不仅可作为潜在的红色发光材料, 还可作为反应型的配合物, 为制备具有优异发光性能的稀土聚合物提供了一条新的途径。

通过荧光光谱法, 研究了在模拟生理条件下, 二茂铁-碳硼烷衍生物(FcSB1, FcSB2和FcSBCO)、 芳烃钌(Ⅱ)-碳硼烷衍生物(RuBFc和RuBCOOH)与牛血清白蛋白(BSA)之间的相互作用。 结果表明, 五种碳硼烷衍生物与BSA形成非荧光性复合物而猝灭了BSA的荧光。 二茂铁-碳硼烷衍生物FcSB1, FcSB2和FcSBCO显著地影响BSA的构象, 使BSA的三级结构变得更紧凑, 并显著使酪氨酸残基附近微环境的极性(位于ⅠA, ⅠB和ⅡA结构域)降低, 疏水性增强。 而芳烃钌(Ⅱ)-碳硼烷衍生物RuBFc和RuBCOOH对BSA构象的影响小于二茂铁-碳硼烷衍生物。 揭示了新型金属碳硼烷衍生物对蛋白结构和构象的影响, 为含碳硼烷、 二茂铁等多功能基团的新型药物的设计与筛选提供一定的实验依据。

应用多功能荧光光谱仪测得三种市售100%橙汁和鲜榨橙汁的三维荧光光谱并提取其特征参数, 比较发现其三维荧光光谱及特征参数存在较为明显的差异, 特别是在683 nm处。 推断可能是三种市售100%橙汁中加入了食品添加剂的原因。 在鲜榨橙汁中加入卡拉胶, 检测得卡拉胶及加入卡拉胶的鲜榨橙汁的三维荧光光谱, 发现卡拉胶为荧光物质。 将加入卡拉胶的鲜榨橙汁的三维荧光光谱与三种市售100%橙汁的三维荧光光谱相比较, 发现它们基本一致, 并且其特征参数也基本一致, 由此可推断三种市售100%橙汁均含有卡拉胶。 本实验可为卡拉胶在橙汁中的定量检测提供一定帮助。

为了探索玉米(Zea mays L.)叶片反射光谱时间变化规律, 对21个叶位的玉米叶片进行了每天一次的反射光谱测量, 获得了玉米活体叶片整个生命周期反射光谱数据1 261条。 在此基础上采用光谱相关图方法, 对400～960 nm的可见光、 近红外波段的玉米叶片反射光谱进行分段拟合, 获得了7个表征玉米叶片反射光谱时间变化规律的拟合参数, 并对这7个参数的时间变化趋势采用二元二次多项式进行拟合。 结果表明该方法对单片叶片反射光谱的拟合效果非常理想, 其中98.7%的叶片反射光谱拟合复相关系数r大于0.99, 80.9%的叶片反射光谱拟合均方根误差RMSE小于0.001 5。 将所有数据的拟合结果与原始数据进行比较, 复相关系数r为0.9978, 均方根误差RMSE为0.010 5, 拟合结果表明该方法较好地保持了反射光谱时间变化的趋势, 能够充分利用叶片反射光谱的相关性, 有效地表征玉米叶片反射光谱随时间变化的规律。

基于Geoeye-1高空间分辨率影像与冠层实测高光谱数据, 以广西北部湾五种红树群落为研究对象, 分析影像光谱用于冠层种类识别的能力。 首先研究红树林冠层光谱响应特征, 再针对影像采用高光谱分析方法提取端元, 结合实测训练样本进行不同方法的识别对比。 结果表明: 350～1 100 nm谱段内以435, 469, 523, 677, 751和761 nm为中心波段的红树群落冠层光谱表现最佳; 木榄端元应用识别精度高于实测训练样本应用结果; 光谱角制图法能够克服多光谱波段对全色波段分辨率的影响, 并有效获取冠层轮廓。 利用Geoeye-1影像光谱信息可有效识别三种红树植被, 种类最高识别精度达93.03%。 研究证实高空间分辨率影像光谱信息的重要性, 从机理和应用角度为面向对象红树林种类识别提供了依据和参考。

用T-Jump/FTIR在线联用分析技术, 研究了GAP/AP混合体系在模拟燃烧条件下快速加热高温高压的热裂解。 结果表明, GAP/AP混合体系的主要热裂解气相产物的组成发生了变化, 说明组分之间存在相互作用。 压力对GAP/AP混合体系气相产物有明显的影响, 表明混合体系组分GAP和AP之间的相互作用是通过AP分解气相产物进行的, 混合体系不但存在气相之间的反应, 也存在气相/凝聚相反应。 而温度并没有影响AP对GAP的作用。 用T-Jump/FTIR在线分析技术能够实现模拟燃烧条件下含能材料实时气体产物分析, 为从微观反应的角度探索含能材料的快速高压热裂解及其组分之间的相互作用提供一条技术途径。

在表面等离子共振谱（surface plasmon resonance, SPR）葡萄糖浓度测量中, 引入一种全新的能够特异性吸附葡萄糖分子的硼酸盐聚合物PAA-ran-PAAPBA, 实现了葡萄糖浓度的特异性检测。 采用层层自组装的方法分别在SPR传感器表面绑定6层和12层硼酸盐聚合物, 研究了聚合物层数对葡萄糖浓度测量效果的影响。 分别在浓度范围1~10 mg·dL-1（浓度间隔Δ=1 mg·dL-1）、 10~100 mg·dL-1（浓度间隔Δ=10 mg·dL-1）、 100~1 000 mg·dL-1（浓度间隔Δ=100 mg·dL-1）内进行实验, 实验数据采用二次曲线进行拟合, 得到折射率差值ΔRU和葡萄糖浓度之间的拟合度。 实验结果显示在前两个较小葡萄糖浓度范围内绑定有12层聚合物传感器的测量效果要明显好于6层聚合物, 在第三个较大葡萄糖浓度范围内聚合物层数的影响并不明显, 表明在小浓度范围内增加聚合物绑定层数可以改善葡萄糖测量效果。

在pH 7.0 HEPES(4-羟乙基哌嗪乙磺酸)缓冲溶液中和0.19 mol·L-1 NaCl存在下, 单链底物DNA（SS）和酶链DNA（ES）在80 ℃杂交形成双链DNA（dsDNA）。 Cu2+ 可切割dsDNA中的底物链释放出单链DNA（ssDNA）, 此ssDNA与金纳米粒子（NG）作用形成NGssDNA结合物不被NaCl聚集, 而未保护的NG聚集形成较大粒径的聚集体（NGA）, 在627 nm处有一个较强的共振瑞利散射峰。 随着Cu2+浓度的增大, 该共振瑞利散射峰降低, 其降低值ΔI与Cu2+浓度在15～1 250 nmol·L-1范围呈线性关系, 其回归方程为ΔI=0.17c－2.3, 线性相关系数为0.989 5, 检出限为8 nmol·L-1。 据此建立了一个高灵敏、 高选择性、 简便测定Cu2+的共振瑞利散射光谱分析法。 该法用于水样中Cu2+的检测, 结果满意。

利用溶胶—凝胶方法制备了Er3+和Yb3+共掺杂的Y2O3纳米荧光粉。 采用Er3+的2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2绿色上转换荧光强度比的方法, 研究了由980 nm二极管激光器泵浦所导致的荧光粉样品表面温升现象。 结果表明, 随着泵浦功率的增加, 样品表面温度大幅度上升, 当功率达到1 000 mW时, 样品表面的温度达到820 K。 该现象对分析稀土离子上转换过程中所出现的功率饱和现象起着重要的作用, 并且在高温传感材料、 医学生物细胞烧孔方面有着广阔应用前景。

以对称四甲基六元瓜环为主体, 二氯化-二(2,2’-苯并咪唑)丁烷为客体, 采用荧光光谱法和紫外吸收光谱法研究了主客体的相互作用。 实验结果表明, 主体对客体具有较强的包结识别能力, 主客体之间可形成1∶1及2∶1的包结配合物, 紫外吸收光谱法测得配合物的包结常数为K(1∶1)=4.79±0.01×104 L·mol-1, K(2∶1)=8.51±0.01×1010 L2·mol－2; 荧光光谱法测得配合物的包结常数为K(1∶1)=7.02±0.01×104 L·mol－1, K(2∶1)=2.88±0.01×1010 L2·mol－2, 两种方法结果一致。

薄膜内的杂质粒子极易诱导薄膜损伤, 研究了金属粒子诱导HfO2薄膜损伤的特征, 并基于金属粒子的热力学过程进行了分析。 金属粒子对激光的强烈吸收将引起薄膜的熔化、 气化以及电离, 从而引起薄膜的剥离和脱落, 形成圆状坑点; 金属粒子对激光的吸收、 热扩散以及热膨胀效应与其尺寸等密切相关; 从温升规律分析, 在相同激光能量辐照下, 粒子大小引起的温升不同, 从而形成大小不一的点坑状破坏点, 且存在一个温升效应最强的粒径, 最易引起薄膜的损伤; 从金属粒子激光等离子体的辐射效应分析, 金属粒子的辐射谱主要集中在紫外部分, 辐射光子能量比入射激光光子能量强, 具有更强的电离能力, 从而加剧了薄膜的去除。

在谱带朗伯定律概念的基础上, 通过分析光束在透过塑料薄膜时光强所发生的变化, 提出了谱带积分透过率定义并建立基于谱带积分透过率的薄膜厚度测量模型。 采用不同厚度的聚丙烯薄膜作为实验对象, 使用光谱仪测量了其光谱透过率。 按上述模型拟合了薄膜厚度与谱带积分透过率关系式。 使用500K理想黑体, 分析了基于此方法研制新型宽谱带塑料薄膜厚度在线检测装置的可行性。 实验结果表明: 使用积分光谱法可以较高精度的测量塑料薄膜厚度。 基于此方法研制的塑料薄膜厚度在线检测装置, 有望解决使用双单色光对比法测薄膜厚度时存在的准确性低、 通用性差的问题。

运用傅里叶红外光谱、 三维荧光光谱、 透射电镜等技术, 研究了溶藻菌株Streptomyces sp. HJC-D1抑制铜绿微囊藻过程中溶解性有机物(DOM)的组成与特性, 初步揭示了微生物溶藻机理。 结果表明, 溶藻菌株发酵液添加量5%(φ)时铜绿微囊藻去除率可达72.6%±5.5%; 溶藻产物DOM以类腐殖酸物质为主, 平均分子量在1 000 Da左右; 溶藻过程藻细胞结构遭到明显破坏, 推测可能的微生物溶藻机理为: 溶藻菌破坏铜绿微囊藻细胞壁, 导致藻细胞失活、 死亡。

矿物丰度含量的精确分析是高光谱遥感技术定量分析中的难点。 将化学领域的比值导数光谱算法进行总结, 将其引入遥感反射率光谱分析, 提出了基于线性光谱混合模型的比值导数光谱解混模型, 并利用石膏和绿帘石粉末混合物进行了模型的精度分析。 实验结果表明, 矿物粉末混合物在不同波段其光谱混合特性有所不同, 其中部分波段有较强的线性混合特征。 采用部分强线性混合波段进行光谱解混, 可以取得比全波段解混算法更好的结果。 比值导数法光谱解混模型简洁, 可以得到高精度的矿物成分反演结果, 对于固定端元组成的混合光谱定量分析有较大潜力。

雪粒径是影响全球/局地能量收支和表征积雪水热状态的重要参数, 大面积监测和估算雪粒径的分布及大小对于全球/局地气候变化和水资源管理具有重要意义。 目前遥感技术已成为大面积监测和估算雪粒径的重要手段。 针对雪粒径的遥感监测与估算, 该研究采用辐射传输模型模拟雪面可见光-近红外波段的光谱曲线, 经过分析光谱曲线并结合一阶微分和累计差异值选取对雪粒径敏感的波段和积雪指数, 建立单变量雪粒径高光谱遥感估算模型, 并用地面实测数据进行验证, 结果表明, 单波长1 030 nm, 1 260 nm和归一化差值积雪指数（460和1 030 nm）构建的估算模型预测精度较高, 雪粒径估算值与实测值的相关斜率分别为1.37, 0.61和0.62 , R2分别为0.82, 0.86和0.93, RMSE分别为55.65, 50.83和35.91 μm, 可用于雪粒径的估算研究。 研究成果为雪粒径的高光谱遥感反演提供科学依据。

在当今全球变暖的形势下, 传统对于固态雪的研究已无法满足需求, 文章定性分析了不同融化状态雪的偏振反射光谱, 重点探讨了偏振角、 方位角、 光线入射天顶角和探测天顶角与不同融雪类型的关系, 发现这些因素对不同融雪类型的偏振反射光谱均有影响。 在可见光波段, 融雪在90°偏振时的反射比最大, 0°偏振时最小; 探测角与入射角越大时, 融雪的偏振反射比也越大; 不同方位角时的融雪偏振反射光谱出现异于其他地物光谱的反常现象; 某些波段的偏振光谱特征对判断融雪含水量大小具有一定意义; 同时随着含水量的增加偏振反射比显著下降。 这些规律为以后利用偏振光谱定量分析融雪特性奠定了基础, 同时在淡水资源管理和监测春汛等自然灾害方面也有一定的现实意义。

针对现今遥感对地面目标自身热辐射偏振特性研究的需要, 对雪的热辐射多角度偏振特性进行测量, 分析探测天顶角、 探测方位角、 波段、 偏振角四个因子对雪的热辐射特性的影响。 结果表明: 雪的辐射亮度和亮度温度均随探测天顶角的增大而增大, 当探测天顶角＞30°时, 增长速度加快, 且探测天顶角对雪的亮度温度的影响较辐射亮度更为显著; 探测方位角的变化对雪的辐射亮度和亮度温度有一定的影响, 且对雪的亮度温度的影响较辐射亮度更为显著; 波段的变化对雪的辐射亮度和亮度温度均有显著影响, 相比而言, 其对辐射亮度的影响更为显著; 偏振角的变化对雪的辐射亮度和亮度温度有一定的影响, 且对亮度温度的影响较辐射亮度较为显著。 该研究成果为应用遥感技术开展雪的热红外定量研究提供了新的思路与方法, 具有重要的理论意义和广阔的应用前景。

在还原气氛下采用高温固相法制备了BaZrO3∶0.05Bi, xEu(x=0, 0.010, 0.025, 0.050)荧光粉, 并研究了其发光性能。 研究证实: Bi, Eu共掺杂的BaZrO3荧光粉在近紫外340 nm 激发下, 具有来自于Bi3+的宽带发射峰和Eu3+的特征发射; Bi3+对Eu3+具有能量传递和敏化作用, 通过Bi3+和Eu3+之间的能量传递获得了具有白色发光的BaZrO3荧光粉。

雪粒径反演是冰冻圈遥感的重要研究内容之一。 本研究通过设计不同雪粒径观测方案, 在我国北疆地区利用SVC HR-1024野外便携式光谱仪观测了不同雪粒径的光谱特征; 同时利用可拍照显微镜测量了雪粒径的大小和形状, 并通过DSPP方法计算其等效粒径; 最后, 基于渐进式积雪辐射传输模型（ART）对反演波段和积雪形状因子进行优化, 反演并验证雪粒径。 研究表明DSPP方法获取积雪等效粒径是可行的, 但由于同层积雪中样本选择存在较大差异, 在样本选择方面需要进一步改进; 近红外波段还是区分雪粒径的有效波段, 在研究区积雪是干雪的条件下, 基于ART优化反演波段和积雪形状因子优化方法反演雪粒径是可行的, 根据试验获取在该地区雪粒径反演最佳波段为1.20 μm, 最佳积雪形状因子b值为3.62。

以新疆奇台县为研究区域, 选取该县40个土壤样本, 采用多元线性逐步回归法和人工神经网络法两种方法分别建立了土壤有机质含量的反演模型, 并对模型进行了检验。 结果发现: 不同模型的精度值各异, 其拟合效果从高到低依次为人工神经网络（ANNs）集成模型＞单个人工神经网络（ANNs）模型＞多元逐步回归(MLSR)模型。 人工神经网络的线性和非线性逼近能力较强, 而其集成模型作为提高反演模型精度的重要手段, 相关系数高达0.938, 均方根误差和总均方根误差最小, 分别仅为2.13和1.404, 对土壤有机质含量的预测能力与实测光谱非常接近, 分析结果达到了较实用的预测精度, 为最优拟合模型。

农田干旱具有范围广且对农业生产影响巨大的特点, 对农田干旱的遥感实时动态监测是目前公认的难题。 利用MODIS的地表温度（LST）产品和叶面积指数（LAI）产品, 构建LST-LAI光谱特征空间, 提出温度—叶面积干旱指数（temperature LAI drought index, TLDI）监测农田水分含量, 并利用宁夏实测的0～10 cm平均土壤含水量验证该指数的精度, 结果表明: 它们之间具有良好的相关性, R2的变化范围为0.43～0.86。 与TVDI相比, TLDI弥补了作物封垄后TVDI因归一化植被指数（NDVI）饱和对农田水分监测精度降低的缺陷。 此外, 利用MODIS数据产品LST和LAI进行农田干旱监测, 避免了使用MODIS原始数据的繁杂处理过程, 初步为MODIS数据产品在农田干旱监测业务化运行探索出一条技术流程。

环境污染可造成生物体的中毒、 病变及死亡。 生物体各组织对污染物质的吸收、 积累情况是不同的。 生物体各组织对污染物质重金属元素的吸收是生物医学中的一项重要研究。 采用激光诱导击穿光谱(LIBS)方法对受污染的鱼体各组织进行了重金属元素定量分析。 实验中得到了一组探测鱼类组织元素成份的LIBS最佳条件, 拟合了Pb和Ba元素的定标曲线并通过外标法测定了重金属含量。 实验结果表明, 鱼体中肝脏及口腮等部位有重金属积累, 而在鱼肉中重金属含量极低。 所提出的方法可用于生物体受污染影响的评估研究, 在生物医学领域有重要推广价值。

研究了电感耦合高频等离子体原子发射光谱法在汽车液压助力转向系统故障诊断中的创新性应用。 通过电感耦合高频等离子体原子发射光谱法测定行驶里程分别为0.2～0.9万公里、 1.1～1.8万公里、 2.2～2.9万公里、 3.1～4.0万公里四批别克君威2.4液压助力转向油液中主要金属Fe, Cu, Al的含量, 建立别克君威2.4不同行驶里程数液压助力转向油液中主要金属含量的数据库。 研究发现了主要金属含量随着汽车行驶里程数上升而增加, 并且其正常含量在两条趋势线之间。 测定实车中液压助力转向油液中主要金属含量, 并与其数据库数值比对, 既可以判断液压转向系统的磨损状况, 及时维护, 避免行车事故, 也可以帮助汽车检测维修人员在不解体状态下诊断汽车液压转向系统的故障原因, 并且可以提高汽车维修质量, 降低汽车维修成本。

全球气候变暖已成不争的事实, 而夜间温度的增幅比白天大。 本研究利用ICP-AES测定分别在白天、 夜间和全天增温情景下生长的蒙药阿给生殖枝和营养枝中九种元素(Al, Ca, Fe, K, Mg, Cu, Mn, Zn, Ni)含量的变化, 探索气候变暖对植物元素含量的影响。 研究结果表明, 白天、 夜间和全天增温对阿给元素含量影响的部位差异不显著, 但均呈现负效应大于正效应; 白天增温对阿给元素含量的影响不显著, 夜间增温显著降低了Al, Fe, Mn含量, 且白天与夜间增温存在交互作用。

用HNO3-HClO4消解体系对蒙古扁桃叶片进行消解制样, 利用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）同时测定了蒙古扁桃叶片中Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, Al, Sr, Sn和Pb等十种元素的含量, 加标回收率为93%～110%, RSD为0.33%～2.94%。 结果表明, 该方法快速、 简便、 数据准确可靠, 结果令人满意, 为其综合开发利用提供科学依据。

建立了葵花子中微量元素组成的分析方法。 采用HNO3+H2O2混合酸为消解体系经微波消解葵花子样品, 电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）法测定葵花子中Al, B, Ca, Fe, K, Mg, Na, Si, P和S, 电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法测定葵花子As, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Li, Mn, Mo, Ni, Pb, Rb, Sr, Sn, Sb, Ti, V和Zn。 采用国家一级标准物质大米（GBW10045）验证了方法的准确性, 结果表明, 标准物质的测定结果与参考值基本一致, 葵花子中Ca, K, Mg, P, S的含量较高。 该方法具有良好的准确性和精密度。

利用XRD, FTIR和XPS现代分析测试技术对东升庙硫多金属矿床氧化微粒的物质组成、 相结构和表面元素状态进行了表征以及转化机理研究。 结果表明, 样品主要由石膏、 方解石、 石英、 白云母、 针铁矿、 有机质等组成, 深部氧化带原生矿石主要发生了氧化、 水解、 脱水和碳酸化作用, 且氧化过程、 氧化条件不及地表氧化带复杂, 未发现新的矿物, 少见西北干旱和极端干旱气候条件下地表氧化带极其发育的硫酸盐类矿物。 研究结果不仅可以用于该类型矿床氧化微粒矿物鉴定方面, 而且对于这部分矿体的找矿勘探、 采矿、 选矿等方面具有重要意义。

采用高温固相法制备了AlF3-YbF3∶Er3+上转换荧光粉, 分析了Er3+掺杂浓度对其发光强度的影响。 通过X-ray diffraction (XRD)对样品物相分析。 利用荧光发射光谱研究了该荧光粉的上转换发光性能, 进而提出其上转换能量传递机理, 研究结果表明: 在980 nm半导体激光器激发下, 以AlF3-YbF3为基质, 当Er3+的掺杂浓度为0.7 mol％时, 该荧光粉的红光发射强度最强; 通过上转换发光强度与泵浦电流关系曲线的拟合, 表明AlF3-YbF3∶Er3+上转换荧光粉的红光上转换过程为双光子过程。

在数字化X荧光分析仪中, 不稳定的基线电压, 会直接影响到仪器的性能, 造成能量分辨率下降。 基于此, 利用卡尔曼滤波算法, 对数字化后的X射线荧光信号进行基线估计。 由于现有的经典卡尔曼滤波、 简化sage-husa和改进sage-husa算法模型进行基线滤波的效果都不佳, 因此有必要对现有的算法进行改进和优化。 提出双重遗忘法, 建立新型的基于sage-husa自适应卡尔曼滤波算法模型。 实验结果表明, 利用该数学模型进行基线滤波, 取得了很好的滤波效果。 避免了滤波发散和基线收敛缓慢的问题, 实现了脉冲基线恢复, 提高了仪器的能量分辨率。

随着LAMOST巡天的逐步实施, 天体光谱数据量极大, 对观测数据进行自动分类及分析具有重要的意义。 采用常规方法获取的分类规则集中, 往往存在大量冗余规则, 影响了分类效率和质量。 本文给出了一种基于谓词逻辑的分类规则后处理方法, 通过利用谓词描述光谱分类规则, 并对分类规则集进行谓词演算, 消除冗余规则。 最后, 采用LAMOST观测的恒星光谱数据, 实验验证该方法在保证分类准确率不降低的前提下, 可大幅提高自动分类效率。

二维阵列狭缝模板是阿达玛编码模板的一种新的设计思想, 分析了模板上同列狭缝的加工误差对仪器波长准确度的不利影响, 在此基础上, 给出了减少同列狭缝高度、 垂直光谱维方向上位置不一致性误差对仪器波长准确度影响的方法, 以及同列狭缝在光谱维方向上位置不一致导致解码所得谱线产生的光谱偏移量的粗略估计方法, 并建立模型进行仿真, 计算了当模板上某列狭缝存在宽度、 光谱维方向上位置不一致性误差时, 解码所得其他各列狭缝谱线分布上测量误差的大小, 根据仿真结果可以初步确定模板的加工精度。 通过该研究有助于合理设计MEMS（微机电系统）二维阵列狭缝模板, 获得对系统误差的有效补偿, 提高仪器的波长准确度。

主要针对可应用于空间高层大气遥感的远紫外光谱仪的光谱辐照度响应度定标方法进行研究。 针对远紫外波段光谱测试标准装置少, 实验系统所需真空度高, 实验稳定性难以维持, 传统漫反射板和积分球辐亮度定标方法在远紫外波段局限性大、 难以利用等特点, 研究了适用于远紫外光谱仪器的光谱辐照度绝对辐射定标方法, 搭建了相应的真空实验系统, 以一台远紫外光谱仪原理样机为对象对研究方法进行了实验验证。 实验系统以标准氘灯、 真空紫外单色仪和准直系统组成照射系统, 将出射准直光辐照度用标准探测器进行标定, 三者共同组成了标准光谱辐照度光源; 利用该光源照射原理样机并读出相应信号, 最终获得光谱辐照度响应度, 从而实现了利用标准探测器进行照度传递的远紫外光谱仪器绝对光谱辐射定标, 有效的进行了仪器定标。 该方法定标不确定度约为7.7%, 对远紫外波段空间高层大气遥感光谱仪的地面辐射定标研究具有重要意义。

提出了采用LED光谱可调谐光源测量光电探测器相对光谱响应, 详细论述了测量原理和算法, 计算中将辐射传输积分方程改写成求和方程, 求和值与积分值的近似程度与波长间隔大小的选择有关, 仿真分析了不同色温黑体作为探测目标时硅光电探测器和CCD在不同波长间隔下的信号求和值与积分值差异。 仿真结果表明: 10 nm波长间隔时, 探测器信号求和值和积分值差异在0.2%以内, 是波长间隔的理想值。 最后分析了影响该方法测量精度的因素及其解决方案。 该测量方法结构简单, 避免了单色仪等仪器的测量传递误差。

利用可调谐激光器作为光源, 以溯源于低温绝对辐射计的标准传递探测器作为激光束功率测量探测器, 采用激光点阵扫描方法在太阳辐射计有效孔径光阑面形成均匀照度场, 精确测量太阳辐射计870 nm无偏直射通道中心波长处绝对辐照度响应度。 利用灯-单色仪系统扫描获得该通道相对光谱辐照度响应度, 最终在实验室条件下获得该通道绝对光谱辐照度响应度, 联合大气层外太阳照度谱数据通道内积分得到该通道大气层外响应常数V0值, 与NASA的GSFC中心的2009年定标结果差异仅为3.75%, 定标不确定度达到2.06%, 验证了这一新技术的原理可行性。

采用层层组装和化学共价交联的方法对光纤Fabry-Perot (F-P)干涉传感器的端面进行了纳米聚电介质覆膜修饰, 并实验研究了覆膜后传感器的折射率响应光谱特性。 选择聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDDA）和聚苯乙烯磺酸钠（PSS）为纳米覆膜材料, 随着覆膜层数的增加, 光纤F-P传感器的反射谱对比度呈现由高到低, 再到高的规律, 且反射谱对比度具有良好的温度稳定性。 选取覆膜层数为20双层的光纤F-P传感器对一系列浓度的蔗糖和无机溶液进行了折射率光谱响应测试, 实验测得折射率检测拐点由1.457延伸至1.4623, 对低折射率物质的折射率灵敏度为24.53 dB·RI-1, 对高折射率物质的折射率灵敏度为3.60 dB·RI-1, 且均具有良好的线性。 研究结果为光纤F-P传感器对低折射率物质的功能化检测提供了新方法。

将有限元法和传输矩阵法相结合, 系统地研究了保偏微结构光纤(PM-MOF)啁啾布拉格光栅的折射率传感特性。 仿真研究了光纤空气孔中充入不同折射率被测物时啁啾光栅的反射谱, 结果表明随着被测物折射率的增加, 反射谱的面积出现明显变化, 由此得到了光栅反射谱面积与被测物折射率的关系。 分析了中心孔直径、 啁啾系数、 切趾函数等光栅结构参数对反射谱的影响。 分析表明由于光纤两个方向的偏振模对温度、 噪声等干扰响应相似, 因此利用两个偏振模式反射谱的相对变化进行监测能够有效地降低干扰, 提高传感器的稳定性; 其次, 由于反射谱面积正比于光强, 这一方法将光栅的光谱解调转化为光强解调, 简化了解调系统, 便于现场实时测量。 研究结果为保偏微结构光纤光栅在折射率传感器及其生物传感器方面的应用提供了理论依据。

在无模板条件下, 通过调节Tb3+的浓度水热法控制合成了CePO4∶Tb花状团簇。 花状团簇由直径为80～90 nm、 长度约为1 μm的纳米线组成。 利用X射线衍射（XRD）、 场发射扫描电镜（FE-SEM）和荧光光谱分析了产物的相结构、 晶粒尺寸、 形貌及发光性能。 当Ce3+/Tb3+摩尔比为0.850∶0.150时, Tb3+在过量的磷酸体系中诱导纳米线组装生长成花状团簇。 发现反应物Ce3+/Tb3+摩尔比和磷酸浓度影响产物形貌的控制合成。 并推测了花状团簇的生长机制。 产物CePO4∶Tb的荧光性质测试表明, 当Ce3+/Tb3+摩尔比为0.850∶0.150时, 所合成的花状团簇的发射强度达到最大值, Tb3+的掺入量继续增加其发光强度迅速降低。

成像型声光可调谐滤光器(acousto-optic tunable filter, AOTF)是近年来发展起来的一种十分重要的新型光谱成像仪器滤光器件。 文章分析了成像型AOTF的基本工作原理, 并研究了一套AOTF关键性能如衍射效率、 波长温漂、 空间衍射效率均匀性、 图像漂移等指标的测试方法。

波片的光轴方向是波片应用中最重要的参数之一。 在椭偏光谱仪透射模式下, 利用琼斯矩阵对波片旋转过程中P和S两方向上位相的变化进行分析, 设计了一种判断石英波片光轴方向的新方法。 应用此方法判断光轴方向, 具有光路结构简单, 检测速度快的特点, 且具有很好的实用性。

声光可调滤光器(AOTF)是20世纪90年代以来近红外光谱仪最突出的进展, 传统的单换能器结构使滤光器存在工作带宽较窄的问题。 本文采用双换能器结构设计了一种高通量、 宽带宽的近红外声光可调滤光器, 基于“切面平行条件”波矢量布局方案, 通过仿真计算确定声光晶体最优切向切角及换能器长度等最佳参数。 两段换能器分别工作于两个不同的波段范围, 使得滤光器的工作波段范围在光谱分辨率、 衍射效率等参数满足要求的前提下大为改善。 测试结果表明, 设计的滤光器在900～2 400 nm波段范围内分辨率优于15 nm, 衍射效率最高可到41%。

月基极紫外相机用于月球表面对地球等离子体层辐射出的30.4 nm谱线进行成像观测, 多层膜反射镜是月基极紫外相机的重要光学元件。 根据月基极紫外相机技术参数, 选择了B4C/Mg, B4C/Mg2Si, B4C/Al, B4C/Si, Mo/Si等材料, 对其周期厚度、 材料比例、 周期数等参数进行优化。 计算了以上材料组合在30.4 nm的反射率曲线。 考虑到月球环境的特殊性和材料的物理化学性质, 从中选择出Mo/Si和B4C/Si两种组合, 利用磁控溅射进行镀制。 Mo/Si和B4C/Si多层膜在30.4 nm反射率分别达到15.3%和22.8%。

采用高温固相法按化学式ZnxMg(1-x)Ga2O4∶Cr3+（x=0, 0.2, 0.6, 0.8, 1.0）配比原料制备了一系列红色长余辉发光材料。 X射线衍射（XRD）分析表明样品物相均为面心立方结构。 光致发光特性表明样品的红光发射峰均由以Cr3+为发光中心的电子2E—4A2跃迁所致, Cr3+的激发带与基质发射带之间有大面积重叠, 两者间存在有效的能量传递。 余辉衰减曲线与热释光谱分析表明, 不同Zn掺入量的样品余辉衰减快慢不同, 是由于其中存在的陷阱能级深度不同, 且陷阱能级越深, 其余辉时间越长。

基于一体化封装高导热铝板, 利用蓝光芯片及常用YAG荧光粉, 制备了大功率白光LED, 并研究了其在不同结温下的光谱变化规律。 发现白光LED辐射光谱在波长485 nm处辐射强度具有极小值, 并且此波长的辐射强度与LED结温存在良好的线性关系, 以此为依据给出了该波长辐射强度与结温的关系公式, 测量了LED结温, 并与正向压降法及光谱法的测量结果进行对比。 实验结果显示: 所提出的结温测量方法与正向压降法测量结果差距不超过2 ℃, 该方法保持了正向压降法的结温测量较为准确的优点, 克服了光谱法的光谱漂移过小, 对测试结果带来较大误差的缺点, 同样也具有光谱法的实用性强、 高效直观、 非接触测量、 不破坏灯具结构的优点。

采用板-板式电极结构在大气压氮气中成功地获得了具有工业应用前景的大面积均匀介质阻挡放电等离子体。 利用发射光谱技术测量了N2(C3Πu→B3Πg)和N2+(B2Σ+u→X2Σ+g 0-0 391.4 nm)的发射光谱, 并研究了应用电压和驱动频率对N2(C3Πu→B3Πg)和N2+(B2Σ+u→X2Σ+g 0-0 391.4 nm)发射光谱强度的影响。 结果表明, 当应用电压小于6 kV时, N2(C3Πu→B3Πg)和N2+(B2Σ+u→X2Σ+ g0-0 391.4 nm)的发射光谱强度随应用电压增大变化较小, 进一步升高应用电压时, 等离子体发射光谱强度陡然增强。 本文还讨论了激发态N+2(B2Σ+u)离子在纯N2和He+N2混合气体中介质阻挡大气压均匀介质阻挡放电下的主要产生机制。

共振增强多光子电离光谱技术已成为研究原子、 分子高激发态能级结构的重要方法。 运用光和物质相互作用的速率方程理论, 推导出四能级物质系统1+2+1双共振增强多光子电离概率的解析表达式, 以此为基础, 理论模拟了电离概率随激发光强、 激光脉冲宽度和碰撞弛豫速率的变化, 发现在1+2+1多光子电离机制中, 电离概率随光强的增加而增大, 继而出现单步、 双步激发饱和的现象, 直至饱和值1; 继续增大光强, 电离概率将围绕饱和值1窄幅振荡, 振荡幅度随光强增加而增大。 随激光脉冲宽度的增大, 电离概率从零开始逐渐增大直至饱和值1。 而随碰撞弛豫速率的增大电离概率以线性规律减小。

在氩气/空气的混合气体近大气压介质阻挡放电中, 首次观察到点状与线状放电共存的放电现象, 测量比较了点状与线状放电的谱线频移和振动温度。 谱线频移的测量利用的是氩原子ArⅠ(2P2→1S5）的发射谱线, 振动温度的测量利用的是氮分子第二正带系(C3Πu→B3Πg) 的发射谱线。 结果表明: 点放电中的ArⅠ(2P2→1S5）谱线的频移大于线放电谱线的频移, 表明前者电子密度较高; 而点放电振动温度低于线放电的振动温度。

基于辐射传输特性的目标距离估计作为一项典型的被动测距技术, 是目前光电对抗领域的一个研究热点。 在测距过程中无需向外界发射能量, 使得这种探测方式极大地增强了导弹或无人机的隐身能力和突防能力。 针对现有被动测距系统不适用于对迎面而来目标物体实施被动距离估计的不足, 提出了一种改进的小温差目标距离估计方法。 在引入了信号传递函数概念的基础上, 明确了当前算法的工作曲线, 指出这种方法的非线性会导致目标距离估值不唯一的风险。 本文应用非线性校正技术, 构造了新的距离估计算法。 得到了一个利用3~5和8~12 μm双波段红外传感信息, 目标背景温度和气象条件的测距公式。 研究表明, 当目标与背景表观温差等于5 K、 而背景温度估计偏差不超过±5 K时, 目标距离估计误差可控制在10%左右。

为了实时掌握热处理过程中锻件温度场的变化情况, 提出一种基于红外光谱大型筒类锻件温度场检测方法。 在传热学的基础上, 运用分离变量法建立了大型筒类锻件热处理过程中的温度场检测模型; 利用红外光谱构建了基于三级干涉滤光器的大型锻件红外光谱测温系统; 结合红外光谱测温系统测量的温度数据和锻件温度场检测模型, 实现了锻件热处理过程中温度场的检测; 最后通过仿真实验验证了本文提出方法的可行性, 实现了热处理过程中锻件温度场的检测, 为热处理工艺的正确实施提供了理论依据。

针对天然纤维素清洁制浆新型连续生产工艺, 提出了采用近红外漫反射光谱测定天然纤维素（棉、 木浆粕）清洁浆料中α-纤维素含量。 收集了142个天然纤维素清洁浆料样品, 采用GB/T 9107—1999方法（化学分析方法）测定其α-纤维素含量。 通过粉碎预处理提高样品的均匀性, 继而压入旋转杯采集光谱。 采用簇类独立软模式（SIMCA）方法建立了有效的棉浆粕和木浆粕的分类模型, 模型识别率达到100%。 基于偏最小二乘（PLS）法分别建立的全部样品以及分类棉、 木浆粕的α-纤维素含量定量校正模型相关系数分别为0.954, 0.911和0.839, SEP分别为2.4%, 1.2%和1.6%, 模型预测精密度与GB方法的允差接近, 表明该方法是可行的, 且操作简单, 分析速度快, 对提高天然纤维素清洁浆料α-纤维素含量分析效率和指导其连续生产具有积极意义。

为了减少因煤样粒度而产生的光谱采集误差, 研究0.2, 1, 3和13 mm粒度等级下的煤质近红外分析模型。 采用PCA方法提取特征信息, 建立基于GA-BP和GA-Elman神经网络算法的定量分析模型。 实验结果表明, 经数据归一化与多元散射校正预处理后, 0.2 mm粒度等级的光谱与煤炭标准之间的相关性最强, 模型的学习精度最高; 经平滑处理后1 mm粒度等级的分析结果最佳。 平滑法对特征谱峰不明显的光谱的预处理效果较差, 多元散射校正方法的适用性最强。 在0.2 mm粒度等级下原光谱的信息准确度最高, 1和3 mm其次, 13 mm最差。 煤样粒度越大, 光谱的不稳定因素越多, 从而导致分析模型的负面影响增加。

小麦粉的质量安全一直备受社会各界关注。 在比较生石灰、 熟石灰和碳酸钙的近红外光谱特征的基础上, 采集了掺入不同含量的生石灰、 熟石灰和碳酸钙的小麦粉样品的近红外漫反射光谱。 采用偏最小二乘算法结合交互验证算法建立了石灰和碳酸钙的近红外定量校正模型, 采用外部检验集对各模型进行外部验证。 结果表明, 石灰、 碳酸钙的模型测定系数（R2）分别为99.80%和96.98%; 校正集均方根误差分别为0.19和0.34; 交互验证集均方根误差分别为0.26和0.75; 预测集均方根误差分别为0.63和0.44; 相对预测性能RPD分别为8.57和5.24。 模型具有较高的精度, 可以满足小麦粉中石灰含量的现场快速检测要求。 F检验结果表明, 模型的校正集、 外部检验集的预测值-化学值之间具有极显著的相关关系。 本研究可为小麦粉快速质量安全筛查提供参考方法, 对小麦粉质量监控具有重要意义。

利用求每个小视场视线方向辐射亮度的方法计算喷流红外辐射的光谱分布。 以辐射传递方程数值和形式为基础, 采用Malkmus统计窄谱带模型和Curtis-Godson（CG）近似求视线方向的辐射强度。 采用CFD分析软件FLUENT模拟流场和组分摩尔分数分布。 建立喷流红外成像仿真模型, 仿真生成了液体火箭发动机热喷流红外图像。 结果表明, 该方法可以很好地分辨出流场的细微结构。 该模型也适用于航空发动机喷流红外辐射计算与仿真。

建立一种伤疖膏制备过程提取液中黄芩苷动态含量快速测定的近红外光谱分析方法, 近红外透射光谱法扫描得到65组伤疖膏制备过程中提取液的近红外光谱图, 以提取液中黄芩苷的HPLC测量值作为对照值, 采用偏最小二乘回归算法（PLSR）建立NIR光谱与对照值的校正模型。 校正模型主成分数为8, 交叉验证均方根差（RMSECV）为0.006 8, 相关系数（r）为0.999 1。 应用校正模型对预测集的30组样品进行黄芩苷含量预测, 所得预测均方根差（RMSEP）为0.009 2, r为0.998 7。 结果表明, 该方法快速、 准确, 为复方膏剂制备过程中化学成分快速定量和质量控制提供了方法和依据。

以2010年红塔集团在云南4个烟叶生产基地内收集的中部上等烟叶样品为试验对象, 其中玉溪、 楚雄、 昭通的烤烟品种为K326, 大理的烤烟品种为红大, 共计烟叶近红外光谱1 276条; 应用光谱特征投影及相关分析等方法对不同烤烟生产基地之间烟叶近红外光谱的分析结果表明: 将样品随机按2: 1划分为分析集与验证集后, 其分析集与验证集的一维、 二维投影均值的相关系数都达到0.99以上, 具有较好的一致性; 同时, 应用一种相似度计算方法得到了不同基地的烟叶样品光谱之间的相似度值, 该相似度值可为烟叶的种植规划、 质量管理以及烟草工业企业的原料收购和烟叶配方等提供参考。

采用红外光谱、 二阶导数光谱和二维相关红外光谱对来自黑龙江、 吉林、 辽宁三省的老鹳草中药材进行了分析。 不同产地的老鹳草的红外光谱都具有1 730和1 337 cm-1等表征鞣质类成分的特征吸收峰和1 618和1 318 cm-1波数表征草酸钙的特征峰。 其中还发现在1 370 cm-1的C—H弯曲振动区和1 230 cm-1的C—O伸缩振动区三产地老鹳草具有一定的差异性。 在高分辨的二阶导数谱中, 1 509, 1 204, 764和763 cm-1附近的表征鞣质类成分的吸收峰更明显, 三产地老鹳草在CO羰基伸缩振动区表征了脂肪类化合物的不同; 尤其是在二维相关光谱上, 各自的自动峰具有显著的差异性, 黑龙江的老鹳草出现了7个自动峰, 其中1 621 cm-1处自动峰最强; 而在吉林和辽宁产地的老鹳草中同样出现了4个自动峰, 前者1 580 cm-1处的自动峰最强, 后者在1 649 cm-1处自动峰最强。 该方法直观、 简单、 方便、 快速, 可以作为鉴别和鉴定同种不同产地老鹤草的一种新方法。

使用近红外光谱仪获取由高岭土、 白云母和蒙脱石三种岩石矿物粉末混合成的模拟天然岩石样本的近红外漫反射光谱信息, 通过标准归一化（standard normal variable）的方法对光谱数据进行预处理, 采用随机森林（random forest）进行数学建模, 对岩石样本的组成成分进行预测, 预测得到三种岩石成分最小均方根误差分别为: 0.088 0, 0.095 6, 0.121 2。 实验结果表明应用近红外漫反射光谱来测定天然岩石中各种矿物成分的含量是可行的, 为今后岩石成分的快速检测提供了理论依据。

采用漫反射和衰减全反射两种红外光谱分析何首乌及其提取物。 结果表明, 以丙酮为提取剂时, 何首乌其提取物中, 韧皮部的有效成分含量最高, 木质部的有效成分含量最低; 通过两种方式的比较, 发现何首乌及提取物的红外谱图存在一定的差异, 何首乌在3 576和3 147 cm-1有两个平缓的吸收峰, 而提取物则在3 351 cm-1有一强吸收峰, 表明提取物中的OH…活性成分较多; 同时, 何首乌在931, 859, 766和709 cm-1处有明显的吸收, 而其提取物则没有, 这也表明提取的是活性成分。

为实现快速无损地检测小麦品质设计了基于光栅技术的近红外检测系统, 测试了该系统的准确性、 重复性和稳定性, 选取MPA光谱仪为参比仪器, 分别采集56份小麦样品的光谱, 建立偏最小二乘回归模型并验证。 该系统的四个模型的决定系数R2分别为92.38%, 93.48%, 93.16%, 94.44%, 交叉验证标准差RESECV为0.405, 0.374, 0.383, 0.346, 相对分析误差RPD为3.62, 3.39, 3.82, 4.24; 预测集验证模型的R2为96.97%, 94.22%, 96.62%, 96.34%, 预测标准差RMSEP为0.221, 0.305, 0.233, 0.243。 MPA光谱仪的建模结果R2 为95.99%, RESECV 为0.293, RDP为5; 预测集验证模型的R2为98.31%, RMSEP为0.165。 实验表明: 小麦品质近红外检测系统所得模型具有良好的预测性, 稳定性和重复性; 所得光谱波长与吸光度具有重现性; 其模型对平均光谱的预测效果优于单张光谱; 该系统工作稳定, 性能优良, 可应用于小麦品质质量检测。

利用近红外（NIR）光谱技术研究并建立可在线监测积雪草药材活性成分——羟基积雪草苷和积雪草苷的大孔树脂分离纯化过程的方法。 收集积雪草药材提取物的50%乙醇大孔树脂洗脱液, 并采集其近红外光谱信息, 建立上述收集液中羟基积雪草苷、 积雪草苷的高效液相色谱（HPLC）含量测定方法; 然后, 采用偏最小二乘法（PLS）建立上述收集液的NIR光谱与其中羟基积雪草苷及积雪草苷含量的线性关系。 建模过程中, 以相关系数（R2）、 交叉验证均方根误差（RMSECV）为指标, 确定用于建模的最优近红外波段和光谱预处理方法, 即羟基积雪草苷和积雪草苷模型的最佳建模波段分别为12 000.8～7 499.8 cm-1和12 000.8～9 750.3 cm-1; R2分别为96.44和96.07; RMSECV分别为0.084 80和0.000 99。 将上述模型用于在线监测积雪草药材提取物大孔树脂分离纯化过程中羟基积雪草苷及积雪草苷的含量, 结果表明此模型预测效果良好。 该方法快速、 简便、 准确, 可用于生产过程中羟基积雪草苷及积雪草苷的在线检测和质量控制。