为了改进离子门的驱动方式, 简化离子门驱动电源设计和提高离子迁移谱分辨率, 通过增加一组电阻实现离子门两端的不对称供电, 再对低电压端的电压进行控制实现离子门功能。 分析了该方式下的两种情况对迁移管内的电场、 离子迁移谱的分辨率和信噪比的影响。 借助SIMION7.0对离子门两边的电场分布进行了模拟和比较, 并应用数值化拉普拉斯方程的方法计算了迁移管轴线的电场数据。 实验证明: 相比常规迁移谱的离子门浮地驱动电源, 这种驱动方法成本低, 离子门电源的设计简单, 能够明显提高离子迁移谱的分辨率。 该方法能够应用于离子迁移谱的测量仪器或实验设备。

数值解析信号波形时频域对易演变过程, 研究任意信号波形与频率组分的内在联系, 并将该对易原理应用于莫尔条纹相位分析, 提取相位信息。 采用矩形窗模拟冲激波形和直流波形的变换过程, 通过控制矩形窗函数窗宽, 获得各种宽度矩形脉冲, 窗宽趋于零情况下获得冲激波形, 趋于∞获得直流波形。 自开发快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)系统, 对矩形脉冲实施离散傅里叶变换, 方便快捷获得相应频谱数值解析波形, 分析波形与频谱对易关系。 结果发现, 矩形窗函数频谱是Sa函数, 窗宽变化导致Sa函数波形变化。 窗宽减小时, Sa函数波形展宽, 振动舒缓, 趋于零极限时, 变成直流波形。 窗宽增大时, Sa函数波形紧缩, 振动加剧, 趋于∞的极限时, 演变成δ冲激波形, 信号波形时频域是对易的。 根据时频域波形与频谱对易关系, 在分析莫尔条纹时, 将莫尔条纹的一级谱滤出并归一, 由波谱对易原理, 时域信号将体现Sa函数, 使条纹对比分明, 便于提取相位信息。

在正交偏振光谱（OPS）微循环成像系统的基础上, 提出了通过改变信号光的偏振态来实现成像深度的选择。 传统的OPS系统利用的是正交线偏振光, 只能获得图像在某一断层的二维信息, 但作者通过控制系统起、 检偏单元椭圆偏振光的椭圆度, 可以在不进行机械扫描的情况下将成像光束聚焦在不同的断层, 从而获得不同深度处的组织信息。 构建的变偏振光谱成像系统将光源发射光谱与红血球吸收光谱相匹配, 可以实现微血管的探测, 且具有较高的信噪比。 对一块含标记物的猪肉脂肪进行实验, 并通过图像处理得到了对比度与信号光偏振态间的定量关系。 实验结果表明: 椭圆度由0°～45°增大, 即从线偏振光向圆偏振光转变的过程中, 对比度逐渐增大, 可探测到的最大深度增大。 最后利用该系统, 对裸鼠耳廓微血管进行了变偏振光谱测量实验, 实验证明了控制偏振态可以实现对血管不同深度的探测, 为微血管断层光谱成像提供了一种新的研究手段。

利用低温水热法生长的ZnO纳米棒（ZnO—NRs）, 和p型有机半导体材料聚［2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯撑乙烯撑］(MEH-PPV)复合制备了结构为“ITO/ZnO晶种/ZnO—NRs/MEH-PPV/Al”的发光器件。 测试结果发现, 该器件具有非常好的二极管整流特性。 对ZnO—NRs/MEH-PPV异质结施加超过17 V的反向偏压时, 可同时获得两种半导体材料的发光, 且ZnO近紫外光（380 nm）发射强度远大于MEH-PPV的红橙光强度, 发光功率随着反向偏压的增加迅速增强, 然而施加正向偏压时未探测到发光。 该器件的发光机理不同于其他文献报道的正偏压发光, 而属于反偏压发光器件, 其发光机理归因于有机无机复合异质结的界面特殊性和ZnO—NRs的纳米尺寸效应, 反偏压下器件实现的是载流子隧穿发光, 而正偏压时载流子以表面态的无辐射复合及漏电流方式消耗。

利用自制针—板式放电装置, 在大气中进行电晕放电实验。 用发光区域照片光斑的大小, 讨论了电晕层厚度与电源电压的关系。 在相同针板间距下, 电晕层厚度随着电压的升高而增大; 在相同电压下, 电晕层厚度随着针板间距的增大而减小。 由于高能电子密度能够通过氮分子第二正带系337.1 nm的光谱强度大小反映, 因此对氮分子第二正带系337.1 nm谱线的强度用发射光谱法进行了测量。 实验结果发现在针尖附近高能电子密度最大, 并且高能电子密度随电压的升高而增大; 电压一定时, 高能电子密度随针板间距的增大而减小。 在针板间距和电源电压不变的情况下, 高能电子密度随针尖曲率半径的减小而增大。

采用发射光谱法, 首次研究了等离子体参数及激发状态对介质阻挡放电六边形斑图稳定性的影响。 在氩气/空气混合气体的介质阻挡放电中, 随着电压的升高, 放电丝直径增大, 六边形斑图逐渐稳定, 同时放电颜色由紫色逐渐变为灰白色, 说明其等离子体状态及参数可能发生了变化。 测量了六边形斑图放电过程中氮分子谱线和氩原子谱线相对于氩原子763.51 nm的相对强度、 分子振动温度和电子激发温度随外加电压的变化。 结果发现: 氮分子谱线相对强度随电压增加而降低, 氩原子谱线相对强度却升高; 分子振动温度与电子激发温度均随电压增加而增大。 这些现象表明: 随着电压增大, 电子能量增加。 由此, 氩原子激发增多, 放电丝直径增大, 介质表面上沉积的壁电荷面积增大, 放电丝之间的相互作用增强, 六边形斑图趋于稳定。

随着白光LED技术的迅速发展, 传统YAG∶Ce3+荧光粉由于低显色性、 高色温等因素制约而难以满足发展需求。 利用近紫外芯片激发三基色荧光粉成为获得白光LED的一种有效途径, 因而发展高性能三基色荧光粉具有重要意义, 尤其红光发光材料更是当务之急。 硅氮基化合物包含由SiN4四面体构成的网络结构, 具有很高的化学稳定性和热稳定性。 该类荧光粉因其结构的多样性, 且在紫外-蓝光区具有高的吸收效率, 因而随着基质和激活离子的改变, 发射光谱可覆盖整个可见光区域, 并具有较高的光转换效率和光色稳定性, 对温度和驱动电流的变化不敏感等优点, 因而此类研究对白光LED的发展具有深远的影响。 综述了近年来硅氮基荧光粉制备方法及研究的最新进展, 系统地归纳总结了硅氮基荧光粉的晶体结构及发光性能等特性, 并分析了目前国际上对该材料的研究动态及应用情况。

采用共沉淀法制备了一系列Al2O3含量由低到高的ZrO2-Al2O3固溶体, 并研究了固溶体的晶相结构以及稀土Er3+在固溶体中的上转换发光增强机制。 XRD结果表明固溶体为四方晶相ZrO2结构, Al2O3的最高固溶度约为20 mol%。 上转换发光光谱分析表明, Er3+掺杂ZrO2室温下具有绿色上转换荧光发射, 通过共掺杂Yb3+和Mo6+离子, 使得Er3+掺杂ZrO2的绿色上转换发光强度增强了约20倍, 获得了明亮的黄绿色上转换发光。 基质ZrO2通过与Al2O3固溶形成复合氧化物, 由于产生的大量氧空位缺陷的能级与Er3+的4F7/2能级高度相接近, 增强了Yb3+-MoO2-4基团(2F7/2, 3T2)能级向Er3+的4F7/2能级的能量传递。 通过形成固溶体复合氧化物基质材料, 使得Er3+的绿色上转换发光在获得20倍增强的基础上又提高了8倍。 绿色与红色上转换发光比例的变化也提高了材料的色纯度, 上转换发光由黄绿色变为纯绿色。

以乙二胺四乙酸(EDTA)为螯合剂, 用一种改进的共沉淀法制备了Yb3+/Er3+共掺的立方相NaYF4和Yb3+/Er3+/Gd3+三掺的六角相NaYF4纳米晶。 用透射电子显微镜、 X射线衍射、 荧光光谱等测量手段对样品的形貌、 晶相和发光性能进行了表征。 结果表明, 通过掺杂Gd3+, 实现了NaYF4基质从立方相到六角相的相变。 虽然据报道六角相的NaYF4比立方相的NaYF4上转换效率高, 但是相变对上转换荧光光谱的影响还不清楚。 本文着重研究了相变对晶格场能级分裂、 发光强度和发光颜色的调控作用, 提出了荧光增强和发光颜色可调的机理。 用10 mW, 980 nm二极管激光激发, 在立方相和六角相样品中均观察到肉眼可见的上转换荧光发射, 分别是525/550 nm附近2H11/2/4S3/2→4I15/2跃迁引起的绿光发射和657 nm附近4F9/2→4I15/2跃迁引起的红光发射。 与立方相样品相比, 六角相样品荧光发射谱线变窄, 荧光强度增强了一个量级, 出现了2H9/2→4I13/2跃迁引起的新发射峰, 红绿比由2∶1增大到3∶1, 这是因为六角相基质的晶格场对称性降低, 于是增强了上转换荧光强度, 同时六角相的晶胞体积变小, 提高了掺杂离子周围的晶格场强度, 导致发射谱线变锐, 表明相变可以调节晶格场能级分裂, 发光强度和发光颜色。

高温固相法制备了(Ga1-xAlx)2O3∶Cr3+(x=0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5)系列荧光粉。 X射线衍射分析表明Al3+含量增加后, 物相依然保持β-Ga2O3的相。 此外随着Al离子含量的逐渐增加, 高衍射角峰位向右移动表明Al离子进入了β-Ga2O3晶格中。 激发光谱中258, 300, 410和550 nm左右的峰位分别对应基质Ga2O3的带与带的吸收跃迁、 电荷迁移带跃迁、 Cr3+的4A2→4T1以及4A2→4T2跃迁。 随着Al离子掺杂量的增加, 激发光谱峰位都呈现出不同程度的蓝移现象, 这分别是由于基质的带隙能量、 Cr3+与配体之间的电负性以及晶场强度增大所导致的。 在发射光谱中, 随着Al3+替代Ga3+, Cr3+的发光由宽带发射变为窄带发射, 这是由于Al3+的掺入改变了Cr3+周围的晶场, 从而Cr3+的红光发射由原来的4T2→4A2变为2E→4A2跃迁发射。 Al离子掺杂改善了样品的长余辉发光特性, 并且Al离子含量达到0.5时显示出较长时间的肉眼可见的近红外余辉发射。 热释发光曲线显示材料中具有合适的陷阱能级, 这也是材料产生长余辉发光的原因。

采用高温固相法制备了Na8Al6Si6O24Cl2∶Mn和Na8Al6Si6O24Cl2∶Fe近红外发光材料。 测定了荧光粉的X射线粉末衍射（XRD）, 及室温下的光致近红外发射光谱和激发光谱。 在400 nm紫外光和602 nm可见光的激发下, Na8Al6Si6O24Cl2∶Mn粉末中的Mn5+（3A2—3T2, 3A2—1E）发射了主发射峰位于1 200 nm的近红外光谱。 实验发现, Mn和S共掺提高了该粉末的近红外发光强度, 文中对此提出了S－2-Mn5+之间的能量传递机理。 在334和500 nm的激发下, Na8Al6Si6O24Cl2∶Fe粉末中的Fe2+（3T1—5E）发射了主发射峰位于1 000 nm的红外光谱, 该现象对提高硅太阳能电池的效率可能具有积极意义。

采用高温固相法合成YAG∶Ce3+发光材料。 用正交试验法设计实验, 确定Ce3+掺杂量、 焙烧温度、 焙烧时间的最佳条件。 研究结果发现: (1)荧光粉发光强度的影响因素排列顺序是: 焙烧温度>焙烧时间>Ce离子掺杂量。 其中焙烧温度的影响最为关键, 其次是焙烧时间的影响, 而Ce离子掺杂量的影响较小。 （2）用高温固相法制备YAG∶Ce3+荧光粉的最佳工艺参数为: 焙烧温度1 600 ℃, Ce离子掺杂量0.10 mol, 焙烧时间4 h, 即A5B5C3组合。 依此条件, 合成的荧光粉发光最好。 另一个最优组合是: 焙烧温度1 600 ℃, Ce离子掺杂量0.08 mol, 焙烧时间4 h, 即A5B4C3组合。 依此条件, 合成的荧光粉发光也很好, 但稍弱于A5B5C3组合。 对合成YAG∶Ce3+发光材料的激发(343和467 nm)、 发射(529 nm)光谱的峰形变化及跃迁性质进行了深入分析及指认。

应用傅里叶变换红外光谱技术监测乳腺癌细胞株MCF-7在化疗药物5氟尿嘧啶（5-FU）干预过程中相应的红外光谱变化, 验证其与药物作用的时间和剂量相关性。 对数据结果整理发现, 在时间相关性方面, 随药物作用时间的延长, 乳腺癌细胞株MCF-7对脂类的利用率下降, 细胞中脂类含量增加, 同时肿瘤细胞分裂增殖受阻, 细胞内DNA和RNA的含量降低, 实验中观察到, 48 h内, 乳腺癌细胞MCF-7的红外光谱中代表脂类变化的峰强比I2 920/I1 460逐渐升高, I1 400/I1 460逐渐降低, 代表细胞内核酸变化的峰强比I1 080/I1 550, I1 240/I1 550逐渐降低; 在剂量相关性方面, 癌细胞红外光谱中峰强比I1 640/I1 550较正常升高, 实验中观察到峰强比I1 640/I1 550随药物浓度的增加而呈现逐渐降低的趋势。 以上这些变化与乳腺癌细胞在化疗药物干预过程中的生物学改变相符, 可作为FTIR实时监测乳腺癌细胞化疗反应性的参考指标。

为了提高生物质乙醇木质素的反应活性, 采用水热法在四种不同碱性条件下对生物质乙醇木质素进行催化活化处理。 运用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、 核磁共振氢谱（1H-NMR）、 凝胶色谱（GPC）和有机元素分析手段研究了生物质乙醇木质素被四种碱（NaOH, KOH, K2CO3和Na2CO3）催化活化前后木质素的化学结构以及组分变化。 FTIR结果表明生物质乙醇木质素碱经处理后, 木质素的酚羟基特征吸收峰1 375 cm-1都有明显增大趋势, 醚键振动吸收峰1 116 cm-1减弱, 1 597和1 511 cm-1处苯环骨架振动吸收峰强度变化很小; 1H-NMR分析结果表明酚羟基含量都有增大趋势, 增加顺序为: KOH>NaOH>K2CO3>Na2CO3, 其中KOH处理后的木质素酚羟基含量增加量为原木素的170%。 这由于离子半径大的钾离子更容易与木质素β—O—4醚键上的氧形成加和物, 进而发生醚键断裂反应, 生成新的酚结构衍生物。 GPC 表明生物质乙醇木质素碱处理后分子量分布向低分子区域扩展, 数均和重均分子量减小。 元素分析结果显示木质素经过水热反应处理后, C含量都有所增加, 而H和O含量则降低了, 表明木质素经水热反应处理过程中有脱羧基作用, 同时蛋白质的含量也有所降低, 提高了木质素的纯度。 这都有利于直接将木质素用于制备酚醛树脂胶黏剂。

为了研究傅里叶变换红外光谱在杂交玉米品质评定上的可行性, 使用傅里叶变换红外光谱仪获得五种杂交玉米籽粒的光谱。 1 776～952 cm-1范围内的光谱主要由蛋白质、 淀粉和油脂的红外吸收带组成, 淀粉的吸收带较为强烈, 蛋白质和油脂的吸收带稍弱。 该范围光谱中特征吸收带相互重叠, 导致一些重要信息被掩盖。 通过对1 776～952 cm-1范围内的红外光谱进行曲线拟合分析, 发现1 051和1 548 cm-1吸收子峰的面积在1 776～952 cm-1范围内吸收带总面积中占的百分比与玉米籽粒中淀粉和蛋白质的含量存在着线性关系。 研究结果显示傅里叶变换红外光谱结合曲线拟合分析技术可用以分析杂交玉米籽粒中淀粉和蛋白质的含量, 为玉米品质的快速评定提供一种方法。

石油的开采和运输过程中时常伴随着石油的泄漏和污染, 当前矿物油的泄漏问题日益严重, 已经引起了人们的高度关注。 水中油类物质会破坏水体的生态平衡, 漂浮在水面以油膜形式存在的油会影响空气和水的气体交换, 危害水生物的生存。 分散于水中以乳化状态存在的油被微生物分解时, 将消耗水中的溶氧, 容易使水质进一步恶化。 因此, 对于水中油类污染物含量的检测显得尤为重要。 水中油类物质含量的在线检测是一个技术难题, 目前水中油的检测技术以红外分光光度法、 紫外荧光法和气相色谱法为主, 难以满足水中油在线检测的要求。 本文提出了一种新型的水中油类物质含量的在线检测方法, 创造性地将颗粒光散射技术引入到水中含油量的在线分析领域。 通过分析油滴颗粒在空间中的光散射分布, 建立了散射信号与含油量之间的相关关系, 实验证明, 光散射法与红外分光光度法测定的结果一致, 相关系数R2>0.98。 光散射法具有快速、 无污染的优点, 可用于海洋、 河流等水体中油类污染的在线检测。

利用程序控温的水热合成法得到了两种含有2,2′-bipy及［MoO3］簇骼的化合物: ［(2,2′-bipy)2(MoO3)3］n(Ⅰ)和［(2,2′-bipy)(MoO3)］n(Ⅱ)。 为了阐明这两个化合物结构与谱学的关系, 通过XRD、 FTIR、 热微扰2D-IR相关光谱、 TG分析、 SEM、 高温红外分析、 UV-Vis DRS光谱和固体荧光光谱研究手段进行研究, 进而探讨结构与性能的关系。 其XRD说明了化合物Ⅰ和Ⅱ是纯物相; FTIR的特征振动频率和热微扰2D-IR相关光谱的响应峰与化合物Ⅰ和Ⅱ的结构解析相一致, 2D-IR的同步和异步相关光谱图还确定了化合物Ⅰ和Ⅱ的钼氧簇骼振动强度随升温变化的先后顺序与高温红外解析相一致; 通过TG分析和高温红外分析研究化合物Ⅰ和Ⅱ的热稳定性; 化合物Ⅰ和Ⅱ的UV-Vis DRS光谱显示在225～350 nm有宽的紫外吸收谱带; 化合物Ⅰ和Ⅱ的固体荧光光谱分别在277和295 nm的激发下得到的最强发射峰值分别为460和480 nm。 本文阐明了化合物Ⅰ和Ⅱ的配位情况, 揭示了价电子在分子中相应能级间跃迁的内在规律; 还验证了弱相互作用力在配合物的结构框架中不但起稳定作用, 而且在耐热性扮演重要的角色。

汽轮机油在使用过程中会因为种种原因混入水分, 使油液理化性能发生变化, 影响系统的正常工作, 采取合理的措施有效地对汽轮机油中的含水量进行分析一直是汽轮机油的研究热点之一。 应用近红外光谱技术结合连续投影算法(SPA)实现了汽轮机油中含水量的分析, 通过对汽轮机油中含水量为0～0.156%的57个油样进行光谱扫描, 运用原始光谱、 一阶导数光谱和多项式最小二乘拟合求导算法Savitzky-Golay（SG）的不同预处理方法, 并应用SPA提取近红外光谱的有效波长, 以相关系数(r)和均方根误差(RMSE)作为模型评价指标对汽轮机油中含水量进行了研究。 结果表明原始光谱经过一阶导数与SG预处理后, 应用SPA提取近红外光谱的16个特征波长, 作为最小二乘支持向量机（LS-SVM）模型的输入变量, 建立了SPA- LS-SVM模型。 运用此模型对验证集样本进行预测的相关系数和均方根误差分别为0.975 9和2.656 8×10－3, 说明应用SPA结合近红外光谱技术来检测汽轮机油中含水量是可行的, 并能获得满意的预测精度, 为进一步应用光谱技术进行汽轮机油中其他污染物的检测提供了新的方法。

对黑龙江穆棱新生代玄武岩产出的宝石级石榴石进行了宝石学常规测试、 电子探针测试、 拉曼光谱、 红外光谱和紫外-可见光谱测试, 以获得该区石榴石的宝石学特征和谱学特征。 化学成分分析表明, 该区石榴石为镁铝榴石, 含有Fe, Ca, Mn, Cr, Ti等杂质元素。 其平均晶体结构化学式为 (Mn0.022Ca0.455, Fe2+0.720, Mg1.793)∑=2.990(Ti0.003Cr0.009Fe3+0.062Al1.951)∑=2.025(SiO4)3。 拉曼光谱分析表明该区石榴石存在混合相, 由石榴石桥氧振动引起的拉曼位移峰反映出该特征。 镁铝榴石桥氧弯曲振动拉曼位移峰位于560 cm-1（A1g模）和641 cm-1（Eg+F2g模）, 钙铝榴石和铁铝榴石桥氧弯曲振动Eg+F2g模形成的拉曼位移峰分别位于507和486 cm-1。 官能团区红外光谱显示该区镁铝榴石中不存在分子水, 但少数镁铝榴石中存在少量的结构水, 它们在3 585, 3 566和3 544 cm-1处形成阶梯状的弱小吸收峰。 该区镁铝榴石多为褐红色, 其颜色由杂质离子Cr3+, Fe3+, Mn2+产生。 紫外-可见吸收光谱显示, Fe3+的电子跃迁致570, 521和502 nm吸收峰, Mn2+的电子跃迁致460和430 nm吸收峰, Cr3+电子跃迁致690和367 nm吸收峰。

气象卫星所携带的多种传感器可以获得可见光、 红外、 多光谱等多模态的卫星图像, 目前处理这些多模态图像的一个重要手段是数据融合分析方法, 而获取不同模态图像空间对应关系的图像配准是数据融合分析的前提和基础。 针对多模态气象卫星图像的配准问题, 重点研究红外图像和可见光图像的配准问题, 并根据红外图像和可见光图像的特点, 提出了一种由粗到精的两阶段配准方法。 在粗配准阶段, 将Fourier-Mellin变换应用于红外和可见光图像的边缘图像上, 并通过变换图像在频域的关系实现了图像配准仿射变换参数的快速计算; 在精配准阶段, 基于图像的Harris算子检测红外图像和可见光图像的特征点, 并通过特征点局部区域的互相关函数实现特征点的匹配, 最终通过匹配特征点求得精确配准的变换参数。 文章提出的由粗到精的图像配准方法, 有效结合了Fourier-Mellin变换对边缘图像配准的高效性和Harris算子图像配准的准确性, 是红外和可见光图像配准的一种新方法。 利用FY-2D气象卫星获取的红外和可见光图像进行了配准实验, 实验结果表明所提出的方法具有良好的鲁棒性和较高的配准精度。

提出了一种以样品光谱类间相关系数之和最小为准则进行光谱波长逐步筛选的方法（stepwise selection basing on minimum sum of correlation coefficients, SMCC）, 以类间距离与类内距离和的比值最大化（符合分析者主观预期目标）作为定性分析中特征波长筛选效果的评价依据, 并使用红塔集团提供的2012年17种不同类型工业分级烟叶作为试验样品, 以验证筛选方法的有效性。 研究表明, 采用CO1分级烟叶光谱作为参照类别, 筛选出10个特征波长点: 采用特征波长计算得到的类内欧氏距离的平均值为采用全部波长计算得到的平均值的1.69倍, 采用特征波长计算得到的类间欧氏距离的平均值为采用全部波长计算得到的平均值的3.70倍, 采用特征波长计算得到的类间欧氏距离与类内欧氏距离和的比值的平均值为采用全部波长计算得到的平均值的2.21倍。 特征波长的类间与类内欧氏距离和的比值增大, 说明筛选出来的特征波长能更加有效的表达不同类间的远近关系以及同一类内的离散度, SMCC算法是一种有效的、 可应用于近红外光谱定性分析中的特征波长筛选方法。

插层复合体系中, 有机插层剂在插层的同时也可能吸附在复合物的表面或以自由态存在, 对插层分子的表征将会产生较大的影响。 以丙酮作淋洗剂, 用FTIR及XRD技术对淋洗前后的插层复合体系监控, 插层剂分子在复合体系中的可能存在形式, 探讨水的作用及复合物微观结构的变化。 结果显示: 甲酰胺有插层、 游离和吸附在复合物表面三种存在形态。 3 355和3 462 cm-1处的红外振动峰归属于表面吸附的插层剂分子, 3 626 cm-1的峰归属于插层的H2O分子, 在干燥后均消失。 H2O作为填充空间的分子参预了插层过程, 且插入到层间, 并在干燥后脱嵌。 3 534 cm-1处的振动峰在淋洗前后一直存在, 是由于插层的甲酰胺分子与高岭石层间形成氢键作用的结果。 以丙酮作为淋洗剂, 可以选择性的消除表面吸附的甲酰胺而不影响复合物的结构。 插层的甲酰胺分子以C—N键垂直于层片呈单分子层排列, 并通过氨基与高岭石铝氧八面体层的内表面羟基和硅氧四面体层的氧形成了两种氢键作用。

近红外光谱分析技术具有速度快、 操作简单等优点, 在农业、 制药等行业得到了大量应用, 其中一些应用需要将仪器携带到分散的分析现场使用, 为满足这一需求, 很多体积小、 便于移动的便携式近红外光谱仪被研制出来。 这些仪器的种类较为繁多, 采用了很多不同的基本原理, 使用了不同的光路结构。 文章综述了国内外便携式近红外光谱仪的技术现状, 根据光路结构的不同将仪器分成滤光片型、 光栅型、 傅里叶变换型、 声光可调滤波器型以及使用微机电系统(MEMS)的新型光谱仪等类型, 重点介绍各类仪器的原理和主要部分的结构, 同时简要介绍不同类型仪器的特点, 并列举典型产品。 也对测量附件、 操作、 显示等外围部分的设计作简要介绍, 这些附件针对便携应用采取了特殊的设计。 通过介绍, 为新型便携式近红外光谱仪的研制提供借鉴。 最后, 对便携式近红外光谱仪器的现状作总结, 并对未来国内外技术的发展进行展望。

早期诊断对食管癌患者的治疗具有重要意义。 通过对21例食管癌患者和20例健康人的血红蛋白溶液进行拉曼光谱的检测和研究, 发现食管癌患者与健康人血红蛋白的拉曼光谱有较明显的区别。 与健康人相比, 食管癌患者血红蛋白中处于低自旋态的铁离子增多, 而处于高自旋态的铁离子减少, 说明癌变导致食管癌患者血红蛋白中部分处于高自旋态的铁离子转移到了低自旋态, 这与癌症患者血样较易溶血的现象相吻合。 采用主成分分析（PCA）方法, 对所得拉曼光谱建立多元统计模型进行计算, 得到的光谱峰值的PCA得分三维散点图可以良好的区分食管癌患者与健康人。 利用判别分析方法得出该算法诊断食管癌的灵敏度和特异性分别为90.5%和95%, 总判别正确率为92.7%。 结果表明, 对血红蛋白的拉曼光谱进行检测和分析有可能成为食管癌早期诊断的有效工具之一。

在3 GPa, 1 200 ℃条件下, 分别以碱性玄武岩粉末和等化学计量光谱纯试剂为原料进行高温高压熔融结晶实验, 对实验产物进行了电子探针测试和拉曼光谱分析, 确定结晶产物为绿辉石, 其拉曼谱峰的半高宽较窄且形态尖锐, 表明绿辉石晶体中Si—O四面体结构稳定, 矿物内部有序度高。 结合前人研究成果探讨了绿辉石成因的影响因素及其原始岩浆, 结果表明绿辉石的形成可能受母岩成分、 体系流体含量和温压条件等多种因素影响。 本实验结果为绿辉石和榴辉岩成因学研究提供可能的实验依据。

为实现食用植物油中饱和脂肪酸、 油酸、 亚油酸含量的快速预测, 对一批纯食用油以及不同比例两两混合油共91个样品进行了拉曼光谱检测, 在800～2 000 cm-1范围内, 通过基于寻峰算法的自动确定支点的基线拟合方法, 对获得的光谱数据进行预处理, 提取八个特征峰作为拉曼光谱的特征值。 以这些特征值为输入, 以样品油中实际饱和脂肪酸、 油酸、 亚油酸含量为输出, 运用偏最小二乘回归(PLS)和多输出最小二乘支持向量回归机(MLS-SVR)方法, 分别建立了可以同时预测三种脂肪酸含量的数学模型, 结果表明MLS-SVR方法具有较好的效果。 将MLS-SVR模型的预测结果与气相色谱法结果相比较, 可得到三种脂肪酸的预测均方根误差分别为0.496 7%, 0.840 0%和1.019 9%, 相关系数分别为0.813 3, 0.999 2和0.998 1; 对未知样品三种脂肪酸的预测均方根误差不超过5%。 表明, 拉曼光谱和MLS-SVR相结合的食用油脂肪酸含量预测方法, 具有快速、 简便、 无损、 准确等优点, 为食用油脂肪酸含量分析提供了一种可行的方法。

和传统的肉品化学成分检测方法相比, 近红外光谱分析是一种能够快速、 简单、 安全和可同时测定多种化学成分的肉品检测方法。 论述了近年来猪、 鸡、 牛、 羊四种动物肉中粗蛋白质、 肌间脂肪、 脂肪酸、 水分、 灰分、 肌红蛋白和胶原蛋白七种化学成分的近红外光谱分析检测研究进展, 并探讨了目前研究中存在的问题及其原因。 从已发表的研究结果可以看出, 近红外光谱分析具有替代耗时成本高的现有肉品化学检测方法的巨大潜力, 特别是用于商业上同步检测多种化学成分。 研究大多采用主成分分析法进行特征光谱筛选, 偏最小二乘和修正偏最小二乘法建立校正模型, 交互验证进行预测结果评价。 目前研究热点集中在肉中脂肪酸含量预测模型和应用近红外高光谱图像和多元回归预测肉中化学成分。 近红外光谱预测结果差异性较大, 这与样品集选择、 光谱预处理和建模方法都有很密切的关系。 样品选择对近红外预测精度具有重要的意义, 非均质肉样影响了近红外化学成分预测精度。 总的来说, 肌间脂肪、 脂肪酸与水分指标预测效果较好, 粗蛋白质和肌红蛋白指标预测效果次之, 灰分和胶原蛋白指标预测结果较差。

田间快速估测苜蓿品质对于适时刈割具有重要意义。 试验共采集来自不同地域、 不同品种、 不同生育期和不同茬次的新鲜紫花苜蓿样170份, 经便携式近红外光谱仪（1 100～1 800 nm）扫描得到近红外光谱, 利用偏最小二乘法（PLS）在国内首次建立基于紫花苜蓿新鲜样品的干物质（DM）、 粗蛋白（CP）、 中性洗涤纤维（NDF）、 酸性洗涤纤维（ADF）化学分析值的近红外校正模型, 探讨利用近红外漫反射光谱技术（NIRS）在田间快速估测紫花苜蓿品质的可行性, 摸索设备选择和制样方法。 四项指标所建模型的交互验证决定系数（R2CV）分别为0.831 4, 0.597 9, 0.803 6和0.786 1; 交互验证均方根误差（RMSECV）为1.241 1, 0.261 4, 0.990 3和0.830 6; 外部验证决定系数(R2V)为0.815 0, 0.401 1, 0.784 9和0.752 1, 外部预测均方根误差（RMSEP）分别为1.06, 0.31, 0.95和0.80。 对于苜蓿鲜样来说, DM, NDF和ADF的近红外模型可以进行粗略的定量分析, CP的建模效果较差, 但因苜蓿中的粗蛋白含量一般都能满足家畜需求, DM, NDF和ADF是在适时刈割中最关键的估测指标, DM, NDF和ADF模型可以满足田间快速估测苜蓿品质的要求。

近年来, 基于朗伯-比尔定律和化学计量学的红外光谱定量分析方法发展十分迅速。 其中, 选择合适的预处理方法和有效的校正模型是定量分析成功的关键。 选取30个葡萄酒样品, 运用红外光谱结合向量回归算法SVR, 对葡萄酒乳酸、 酒石酸、 乙酸异戊酯、 3-甲基-1-丁醇进行了红外含量预测。 选用标准归一化、 基线校正以及异常样本点剔除三种谱图预处理方法, 结合支持向量回归算法。 实验结果表明该方法行之有效, 计算值与标准值间的相对误差可被控制在5%以内。 该方法可应用于葡萄酒中代表性物质含量的定量分析检测。

为满足食品中反式脂肪酸（TFA）的快检需求, 提出了一种采用近红外漫反射光谱识别含TFA食品的快速无损方法。 采用光纤探头采集完整样品的傅里叶变换近红外漫反射光谱, 应用毛细管气相色谱（GC）法测定食品中TFA的含量作为建模参考数据。 根据食品中TFA含量将食品分为含TFA食品和无TFA食品。 采用偏最小二乘判别（PLSDA）、 支持向量机（SVM）、 簇类独立软模式（SIMCA）和K-最邻近法（KNN）等有监督模式识别方法建立了含TFA食品的识别模型, 并研究了不同光谱预处理方法和建模波段对模型性能的影响。 研究结果表明, PLSDA和SVM两种方法可对含TFA食品进行识别 , 但PLSDA方法识别效果明显优于SVM方法。 其中, 使用与TFA相关波段, 结合标准化和二阶导数预处理所建立的PLSDA识别模型效果最佳, 校正集和验证集识别准确率分别可达96.4%和88%, 具有快速无损识别含TFA食品的可行性。 这种方法不需脂肪提取和研磨等样品预处理, 具有简单、 快速、 无需破坏样品等优点, 非常适合现场或在线快速检测。

采用近红外光谱结合主成分分析（PCA）建立不同产地南丰蜜桔鉴别模型, 实现不同产地南丰蜜桔的快速鉴别。 分别研究一个果园内不同位置的蜜桔, 洽湾、 市山和白舍等南丰县三个不同乡镇的南丰蜜桔, 福建邵武、 广西柳城和江西南丰等三个不同省份的南丰蜜桔之间的差异, 蜜桔保存时间对主成分分析模型的影响。 结果表明同一个果园内不同位置的蜜桔不存在明显差别, 不同产地的蜜桔有很好的分类效果, 蜜桔的短时间保存对近红外光谱的主成分分析模型不会产生明显影响。 不同的光谱预处理方法对主成分分析模型产生较大影响, 多元散射校正（MSC）结合二阶导预处理得到的主成分分析投影具有最佳的分类效果。 该研究可为南丰蜜桔的产地鉴别提供一种参考方法。

显微红外光谱分析技术是将红外光谱仪和显微镜结合发展而来的分析技术。 该技术样品处理简单, 可用于微区分析和微量分析, 并且能反映样品的本质特征。 人参包括林下山参、 园参和野山参, 而我国禁止采挖野山参。 因此, 药典只收录了林下山参和园参。 该工作使用显微红外光谱技术, 结合判别分析建立了对林下山参和园参的无损识别模型。 收集了20个林下山参和24个园参后, 采集了其显微红外光谱。 其中, 33个样品被随机划分为校正集, 11个为验证集。 建立模型时, 优化了预处理方法、 主成分数、 建模波段和扫描部位。 最后, 使用多元散射校正+Savitzky-Golay平滑的预处理方法、 3932.14～669.18 cm-1的波段、 4个主成分数和芦头部位建立了最优的判别分析模型, 准确率达到100%。 结果表明, 结合判别分析的显微红外光谱技术, 样品处理简单、 快速、 无损、 有效, 可用于林下山参和园参的无损识别。

将二维相关近红外谱参数化方法与BP神经网络结合, 建立掺杂牛奶与纯牛奶的判别模型。 分别配制含有尿素牛奶（1～20 g·L-1）和三聚氰胺牛奶（0.01～3 g·L-1）样品各40个。 研究了纯牛奶、 掺杂牛奶的二维相关近红外谱特性, 在此基础上, 分别提取了各样品二维相关同步谱的5个特征参数。 将这5个特征参数作为BP神经网络的输入, 分别建立掺杂尿素、 掺杂三聚氰胺、 两种掺杂牛奶与纯牛奶的判别模型, 采用这些模型对未知样品进行预测, 其预测正确率分别为95%, 100%和96.7%。 研究结果表明: 该方法有效地提取了牛奶中掺杂目标物的特征光谱信息, 同时又减少了BP神经网络输入变量的维数, 实现了掺杂牛奶与纯牛奶的鉴别。

用傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术结合光谱检索的方法对油菜品种进行鉴别研究。 测试了15个油菜品种75份菜籽样品的红外光谱, 利用光谱软件Omnic8.0建立了两个光谱数据库Lib01和Lib02, Lib01仅云南的9个品种的平均光谱组成, Lib02由全部15个品种的平均光谱组成。 未知样品光谱分别与光谱数据库Lib01进行全谱范围的相关性检索和平方微分差检索, 相关性检索的正确率达到77.8%, 平方微分差检索的正确率达到82.2%。 未知样品光谱分别与光谱数据库Lib02进行全谱范围和指定在1 700～950 cm-1光谱范围的平方微分差检索, 全谱范围的检索正确率达到82.7%, 指定光谱范围的检索正确率达到90.6%。 研究结果表明, FTIR结合光谱检索的方法有望成为一种简便、 易行的可以鉴别油菜籽品种的方法。

为探索微生物胞外物在微生物对重金属的抗性和去除过程中的作用, 比较分析了对重金属镉具有不同抗性和去除率的菌株SCSE425-7和SCSE709-6胞外物的产生情况和菌株的红外光谱谱图。 结果表明, 在含镉条件培养时, 菌株SCSE425-7表现了较高的镉抗性, 分泌了相对较多的可溶性胞外多糖; 而菌株SCSE709-6镉抗性较SCSE425-7低, 但镉的生物去除性能较好, 分泌了更多不可溶胞外聚合物。 这说明, 在重金属毒性胁迫下, 微生物分泌的可溶性胞外多糖可能有助于提高微生物对重金属的抗性, 而不可溶性胞外聚合物有助于重金属的微生物吸附。 菌株红外光谱分析结果表明不可溶胞外聚合物上的酰胺基和羧基是其吸附镉离子的主要官能团。

板蓝根颗粒的质量直接影响其疗效, 选择一种有效的板蓝根颗粒质量检测方法至关重要。 传统的检测方法需要对板蓝根样品进行化学预处理, 是一种对样品有损的检测方法。 为解决这一问题, 采用了一种安装液晶滤波器件的荧光光谱成像实验装置对板蓝根样品的荧光光谱特性进行测试, 以中国食品药品检定研究院提供的板蓝根标准物质的光谱曲线作为对照品, 通过获得不同原材料、不同厂家和不同批次的板蓝根颗粒的荧光特征光谱曲线, 并对其进行归一化处理后, 与对照品的荧光光谱特征曲线进行对比分析及聚类分析, 从整体上探讨了荧光光谱特征曲线与板蓝根颗粒质量的关系。 实验结果显示, 不同厂家生产的颗粒之间质量存在较大差异, 主要体现在荧光的强弱和波峰位置的变化上, 通过与标准物质的光谱曲线做进一步对比, 可初步判断板蓝根颗粒质量的优劣。 这表明了采用荧光光谱成像的方法对板蓝根质量进行检测是一种简便、 快捷、 无损的检测手段。

四环素在NaOH存在的条件下能降解生成具有强荧光特性的异四环素, 应用同步荧光光谱结合小波去噪、 粒子群优化算法（PSO）和支持向量回归（SVR）建立鸭肉中四环素残留含量的预测模型, 可实现鸭肉中四环素残留含量的快速测定和提高预测模型的精度。 首先应用平行因子分析法(PARAFAC)确定检测鸭肉中四环素含量的最佳波长差Δλ为70 nm; 然后对同步荧光光谱进行db6小波的2层分解的小波去噪及去噪后的光谱归一化处理, 并利用PSO筛选出了6个荧光特征波长; 最后应用PSO优化SVR模型参数(c, g), 进而对在PSO筛选的特征波长光谱条件下建立的PSO-SVR, PLS, PCR模型以及在全光谱条件下建立的PSO-SVR模型进行性能比较, 结果表明, 以在PSO筛选的特征波长光谱条件下建立的PSO-SVR模型预测能力更强, 其预测集的相关系数(r)和均方根误差(RMSEP)分别为0.952 0和17.6 mg·kg-1。 说明PSO能够有效提取鸭肉中残留四环素所对应的荧光特征波长, 且PSO-SVR预测模型能满足鸭肉中残留四环素的快速测定要求。

银杏黄酮糖苷因具有多种生物活性而被制药、 食品、 日用品等诸多领域广泛应用。 针对目前银杏黄酮糖苷检测操作繁琐、 成本高、 耗时长的不足, 建立了一种高精确、 低成本的快速测定方法。 根据黄酮类化合物能与Al3+反应形成荧光螯合物的原理, 以芦丁为标样探索测试条件, 结果表明在激发波长λex=400 nm, 发射波长λem=520 nm, pH为3.6 的Al（NO3）3-（HAc-NaAc）反应体系中反应1 500 s, 螯合物荧光强度趋于稳定且达到最大值。 求得芦丁浓度与荧光值的线性回归方程为y=29.92x+36.49（R2=0.986）, 线性范围为1.8×10－6～3.2×10－5 mol·L-1。 用这种方法检测了银杏悬浮培养细胞中黄酮糖苷的含量, 并进行加标回收实验, 平均回收率为101.3%。 该方法灵敏度高, 重现性好, 操作简单, 具有良好的应用前景。

条带状铁建造（banded iron formation, BIF）是前寒武纪地层中广泛发育的一类富铁沉积岩, 它在华北克拉通内广泛发育。 在华北克拉通南缘的舞阳地区, 晚太古代太华群铁山庙组BIF包含石英-磁铁矿和辉石-磁铁矿两种组合, 前者的绝大部分磁铁矿颗粒均自形程度高、 粒度粗大并常常紧密伴生有一定量的方解石。 舞阳地区铁山庙组BIF的RAMAN, SEM, CL和EDS分析结果表明: 石英-磁铁矿矿石中的磁铁矿自形程度最高、 石英次之、 方解石最低; 方解石似条带的RAMAN分析结果指示其有序度、 结晶程度沿条带的垂直方向无规律突变, 明显不同于裂隙中后期热液流体沉淀形成的方解石脉; 方解石发生了塑性流变并最终定位于石英和磁铁矿间的间隙内, 其矿物的截面形状和展布特征明显受控于石英和磁铁矿并得到了石英颗粒间微裂隙内方解石的证实; 方解石似条带的微区成份存在明显差异, 这反映方解石经历了塑性流变及再次汇聚; 在磁铁矿颗粒的汇聚及生长过程中, 方解石充当了磁铁矿微颗粒迁移的媒介并得到了方解石中磁铁矿微颗粒局部富集现象的证实。

为研究不同人体目标的反射光谱特性对微光像增强器视距的影响, 以夜天空辐射光谱特性和常见衣服的光谱反射系数为基础, 建立了人体目标的反射光谱分布方程, 分析了人体目标穿着不同材质和颜色衣服时的反射光谱特性, 并从微光像增强器视距实际探测方程出发, 讨论了微光像增强器对不同人体目标的探测能力。 发现不同人体目标的反射光谱特性对微光像增强器视距的影响主要体现在平均反射率和目标背景初始对比度C0方面, 棉质衣服的反射系数和光谱反射强度比涤纶衣服高, 微光像增强器对穿着棉质衣服的人体目标的探测能力更强。 微光像增强器对穿着同样颜色棉质衣服的人体目标的视距比穿着涤纶衣服远, 对穿着浅色衣服的人体目标的视距比穿着深色衣服远, 在满月情况下像增强器对衣服的材质更敏感。

该研究目的为提出一种面向我国各类文物体系的典型色彩光谱样本集构建方法。 以具有1700多年历史的世界级佛教艺术文化遗产敦煌莫高窟壁画彩绘为典型研究对象, 以保证文物色彩传递过程中的色彩恒常性为主要创新, 最终从视觉感知角度提出基于色彩恒常性的敦煌典型色彩光谱样本集构建方法。 在具体实施过程中, 在敦煌研究院美术所及保护所工作人员的配合与指导下, 结合现有敦煌学研究成果, 研究选取了48类敦煌典型颜料并设计制备了240个代表性色彩样本。 利用分光光度计获取其在360～750 nm范围内反射光谱信息, 通过聚类分析法对原始色彩光谱样本集进行分类, 以6类典型光源场景条件下色彩易变性指数（color inconstancy index）的综合量值为依据, 结合Wilcoxon符号秩检验, 确定分类数量及各子类的代表性样本, 初步构建光谱样本集。 随后, 从色域完整性角度对初步建立的样本集进行补充, 最终构建由100个样本组成的全色域光谱数据集。 分析结果显示, 该样本集在99%置信条件下的色彩易变性指数可低至3.28, 且均匀分布于敦煌色彩体系的整个色域, 因而可以为敦煌色彩再现过程中合理的选用具有高恒常性水平的色彩提供数据参考及方法依据。

转基因的食品安全问题一直是科学家和公众关注的焦点, 其微量元素的生物可给性研究可为转基因食品的安全评价提供参考。 以“胃肠仿生消化、 肠道微生物代谢、 脂质体仿生物膜亲合吸附”构建胃肠功能模型, 用于大豆(转基因大豆和普通大豆)的样品前处理, 以脂质体亲合态、 水溶态界定消化食糜中镍化合物的形态, 以人体可吸收部分的脂质体亲合态评价大豆中镍的生物可给性。 经胃肠消化和微生物代谢, 大豆食糜中镍配合物以水溶态为主; 胃肠消化、 肠道微生物代谢均对镍配合物的生物可给性起促进作用; 转基因大豆和普通大豆中镍的生物可给性分别为4.1%和3.3%, 即大豆转基因后镍生物可给性提高24%; 但转基因大豆中脂质体结合态镍含量122.3 ng·g-1, 仅为普通大豆的36%。

采用紫外吸光法采集浓度范围1～25 mg·L-1的邻苯二甲酸氢钾配置的标准液图谱, 对光谱进行不同的预处理后运用偏最小二乘法建立紫外吸光光谱下的COD定量分析模型, 并对所建模型进行了浊度、 pH值的影响分析。 结果显示采用平滑一阶导数预处理方法, 内部交叉验证均方根RMSECV值为0.122 27, 主成份数为4, 预测模型的平方相关系数r为0.999 8, 预测相对误差在0.03％～1.7％的范围内; 对0～100 NTU不同浊度的溶液, 应用所建模型补偿后相对标准偏差RSD达到2.3%; pH在3～10变化时, 影响可以忽略。

采用灰色理论对冬枣叶片氮素含量和光谱反射率之间进行了灰度关联分析, 分析结果显示波长560, 678以及786 nm处的光谱反射率（G560, R678, NIR786）与冬枣叶片氮素含量之间的灰色关联度最高。 利用上述三个特征波段光谱反射率计算得到的植被指数共计9个。 进一步运用灰色系统理论分析了九种植被指数与叶片氮素含量的灰色关联度, 结果显示: 归一化植被指数（NDVI）、 绿色比值植被指数（GRVI）、 归一化差异绿度植被指数（NDGI）、 绿色归一化植被指数（GNDVI）和组合归一化植被指数（CNDVI）等5个指数与叶片氮素含量的灰色关联度较高。 利用3个特征波段的光谱反射率和5个关联度较高的植被指数, 分别采用最小二乘支持向量机（LS-SVM）以及GM（1, N）模型建立了冬枣叶片氮素含量预测模型。 结果表明, 采用特征波段光谱反射率（G560, R678, NIR786）建立的冬枣叶片氮素含量GM(1, N)模型的精度最高, 预测R2达0.928, 验证R2达0.896。

用Monte-Carlo方法模拟研究了激光波长632 nm与750 nm的高斯光束在苹果组织中传输的吸收、 散射光谱特性。 结果表明: 高斯光束特殊的能量分布特性对激光在苹果组织中的传播有重要的影响, 苹果组织对750 nm激光的反射、 吸收、 透射都较低, 有更多的光子在组织内部与组织相作用, 能够更清楚的反映组织内部信息。 因此, 在生物组织中近红外光波的传输性比较好, 便于应用于研究生物组织。

氮肥的充足供应是马铃薯高产的重要条件, 然而氮肥的过量投入会导致资源浪费、 环境污染, 因此, 氮素精准管理势在必行, 而实时的氮素营养诊断是实现马铃薯合理氮素养分管理的前提。 本研究通过在内蒙古武川县和林西县进行的田间试验, 采用主动作物冠层传感器GreenSeeker对马铃薯各生育时期进行实时监测, 建立了传感器读数NDVI值与地上部植株氮浓度以及整株吸氮量的关系。 研究表明, 由于受到土壤背景的影响, 苗期NDVI值与马铃薯氮营养指标相关性较差。 苗期以后, 马铃薯在封垄前NDVI值与植株吸氮量呈显著的指数关系（R2=0.665）, 封垄后NDVI值与地上部植株氮浓度呈显著的线性关系（R2=0.699）, 且不受地域以及生育时期的影响。 结果表明, 主动作物冠层传感器GreenSeeker能够用于马铃薯氮素营养诊断, 该结果为进一步建立应用主动作物冠层传感器的氮肥管理提供了理论依据。

SPF（sun protection factor）和PA（protection UVA）指数分别反映了防晒用品对太阳光的中波紫外线UVB（ultraviolet B）和长波紫外线UVA（ultraviolet A）的抵抗能力, 研究了防晒霜的防晒参数和透光率之间的关系, 得到了一个简单并有意义的结果, 并用光谱分析实验验证了这个结果的可靠性。 利用紫外可见光分光光度计, 通过乙醇—乙醚混合溶剂法测量了市面上常见品牌不同SPF和PA指数的69份防晒霜膏体样本中长波紫外线的透光率。 测量结果表明光谱分析方法可以有效地区分不同SPF和PA标值的防晒霜, 并可以鉴别防晒霜上所标示的指标是否准确, 从而为检测防晒用品的防晒指数提供了一种行之有效的方法。 如果防晒霜添加了不同类型的紫外线吸收剂或者紫外线散射剂, 也可以通过透光率曲线的形状进行简单区分。 也对进口品牌和国产防晒霜的防晒效果进行了实验比较, 结果显示只要是正规厂家的产品, 国产防晒霜和进口防晒霜在防晒效果上并没有多大的差别。

植被叶绿素荧光与光合作用关系密切, 被认为是光合作用的有效探针。 该研究利用成像高光谱传感器和无人飞艇构建了一套适用于低空叶绿素荧光探测的系统。 针对低空叶绿素荧光探测中, 太阳下行辐射光谱难以获取的情况, 基于已有的aFLD方法, 提出一种新的叶绿素荧光提取方法a3FLD, 该方法利用了非荧光发射体, 且考虑植被反射率在夫琅和费线附近的变化。 通过模拟数据以及实测数据对两种提取结果进行了比较。 模拟数据分析结果显示: 当地物的反射率在夫琅和费线附近存在一定的变化时, a3FLD计算得到的荧光值误差小于aFLD, 地物反射率变化越大, a3FLD的改进越明显。 对低空高光谱影像数据的分析显示: aFLD和a3FLD提取不同植被的日光诱导叶绿素荧光相对大小关系相一致, 与作物所处的生长阶段吻合。 但aFLD荧光提取值比a3FLD高15%左右。 aFLD的结果中有部分非荧光发射体得到较强荧光, a3FLD能改进此问题。 结果显示, 利用该系统和方法能够成功地提取到植被叶绿素荧光, 且所提出a3FLD方法提取的结果优于aFLD方法。

随着全球气候变暖, 我国洪涝灾害发生的频率及影响范围都不断增加。 通过野外模拟试验, 研究植被（玉米、 甜菜）在水浸胁迫下的光谱变化特征, 以构建高光谱遥感模型对水涝灾害范围进行监测。 试验于2008年5月—8月在英国诺丁汉大学Sutton Bonington校区(52.8°N, 1.2°W)进行, 每周采集一次样本并在室内测量其光谱数据。 试验结果表明植被光谱在550, 800～1 300 nm区域反射率都稍有降低, 而在680 nm区域反射率则略微增大。 选取NDVI, SIPI, PRI, SRPI, GNDVI及R800*R550/R680共六个植被指数识别水浸胁迫下的植被, 研究表明, 指数SIPI与R800*R550/R680对水浸胁迫玉米比较敏感, 而指数SIPI, PRI及R800*R550/R680对水浸胁迫甜菜比较敏感。 为寻找最优的识别模型, 计算对照与水浸胁迫植被指数之间的归一化均值距离并进行对比分析, 发现植被指数R800*R550/R680的归一化均值距离在胁迫早期即大于其他指数的距离, 说明该指数识别水浸胁迫植被的能力优于其他指数, 且具有较强的敏感性与稳健性。 因此, 可以利用该指数快速地提取水浸面积, 为救灾减灾决策提供信息支持。

利用高光谱遥感技术反演土壤性质已经成为土壤学和遥感科学研究领域的新手段, 特别对土壤化学元素含量的高光谱反演, 已成为土壤元素快速监测方法的的研究热点。 以往研究往往关注不同类型土壤的化学元素光谱响应特征模型, 以试图找到普适性的元素-光谱反演模型。 由于成土因素的复杂性, 土壤类型及其化学元素分布具有明显的空间异质性特征, 宏观尺度上的土壤-光谱统计反演模型客观上具有较大的不确定性。 若范围缩小到同一个气候带, 土壤生物地球化学反应过程较相似, 土壤化学元素-光谱反演模型的不确定性相对较小。 以福州市为研究区, 采集福州市典型红壤样品135个, 研究土壤全氮含量的高光谱响应特征, 对土壤样品在350～2 500 nm的光谱反射率分别进行倒数对数、 微分等五种变换, 分析变换后的光谱信息与土壤总氮含量的相关性, 筛选出强相关敏感波段, 通过设计不同的建模和验证样品比例, 用逐步多元线性回归获得福州土壤的氮元素高光谱反演优化模型。 结果表明: 亚热带红壤全氮的敏感光谱波段为: 可见光634～688 nm和红外872, 873, 1 414和1 415 nm; 亚热带沿海地区土壤全氮—高光谱反演的优化模型为: Y=5.384X664-1.039（决定系数R2为0.616, 均方根误差为0.422 mg·g-1, 检验R2为0.608, 均方根误差为0.546 mg·g-1）, 该模型可以用于福州地区土壤全氮的光谱快速监测。

海面溢油对海洋环境会生成许多有害物质, 导致位于食物链底端的浮游生物大量死亡, 进而危害整个海洋生态系统。 高光谱遥感可以获取溢油和海水的空间分布信息和光谱分布信息, 利用高光谱图像进行溢油检测具有更好的检测性能。 针对高光谱图像的海面溢油检测过程中需要人工辅助的缺点, 提出一种基于自适应匹配滤波的高光谱图像海面溢油自动检测方法。 首先, 利用场景中溢油的C—H键光谱特性, 设计一种溢油参考光谱特征提取模型, 获取溢油检测过程中的参考光谱。 其次, 依据海水、 云以及溢油光谱反射特性的差异, 选取海水、 云和溢油差异最大的波段, 分割海水像素, 计算溢油检测过程中的背景参数。 最后, 将目标检测中经典的自适应匹配滤波方法进行适当的改进应用于溢油的检测。 将该方法应用于实际墨西哥湾airborne visible infrared imaging spectrometer（AVIRIS）高光谱遥感影像的海面溢油的检测, 结果表明该方法具有计算速度快, 不需要人工辅助等方面的特点, 可用于海面溢油的自动检测。

为了提高激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对土壤中重金属元素的检测灵敏度, 降低检测限, 以国家标准土壤中Cr元素为研究对象, 实验时, 在LIBS装置中与样品接近的聚焦透镜下方安装一个锥形罩, 锥形罩的小端面直径为20 mm, 大端面直径为45 mm, 目的是对等离子体发射信号形成空间约束, 并且在一定程度上约束等离子体本身。 实验得到CrⅠ425.44 nm的最佳延迟时间为1.3 μs, 相对标准偏差低于10%。 与无锥形空间约束的装置相比, Cr的特征光谱强度增强了7%以上。 以土壤中的Cr在60～400 μg·g-1之间的浓度建立定标曲线, 有空间约束下定标曲线的线性拟合相关系数为0.997 71, Cr的检测限为18.85 μg·g-1, 而没有空间约束下定标曲线的线性拟合相关系数为0.991 22, Cr的检测限为36.99 μg·g-1。 由此表明锥形空间约束能够提高目标元素的灵敏度和光谱强度, 在LIBS技术检测土壤中Cr元素时有很好的辅助作用。

介绍了一种固体发射光谱法测定地球化学样品中高含量锡的分析方法。 研制了一套专用高含量锡光谱标准系列, 以K2S2O7, NaF, Al2O3, 碳粉为缓冲剂, Ge为内标, 样品、 基物、 缓冲剂比例为1∶1∶2。 以弱灵敏线(Sn 242.170 0 nm)作为分析线, 采用垂直电极法, 交流电弧重叠摄谱, 截取曝光, 计算机定量译谱, 同时扣除分析线和内标线背景。 方法测定范围为: 100～22 350 μg·g-1, 检出限为: 16.64 μg·g-1, 精密度为(RSD, n=12): 4.11%～6.46%。 测定了国家一级标准物质, 结果与认定值符合。 本方法可不用稀释直接测定地球化学样品中的高含量锡, 提高了固体发射光谱法测定锡的检出上限, 具有一定的实用价值。

俄歇电子能谱（AES）在表面微区元素分析方面优势明显, 但是受基体效应的影响, 其定量分析, 特别是非单质材料表面元素含量分析的准确度差, X射线光电子能谱（XPS）的定量分析准确度较高。 为了降低AES定量分析的误差, 将XPS和AES两种分析技术联用, 选择Pt-Co, Cu-Au和Cu-Ag三种二元合金样品进行了研究, 利用样品的XPS定量分析结果对AES的定量分析所用相对灵敏度因子进行修正, 将修正后的相对灵敏度因子用于其他不同组分比的样品的定量分析, 以验证其分析准确性。 结果表明, 修正后的灵敏度因子在用于AES定量分析时相对误差明显降低, 分析相对误差小于10%。 为了解决AES定量分析在积分谱处理形式下选峰困难的问题, 将积分谱进行微分化处理, 并修正了微分谱的处理形式下的相对灵敏度因子, AES的定量分析相对误差降低到小于9%, 表明在两种处理形式下都能得到较为准确的定量结果。 修正后的相对灵敏度因子包含了基体效应尤其是背散射效应的影响, 从而有助于降低AES定量分析的误差。 说明借助XPS提高AES定量分析准确度的研究方法具有一定的可行性。

用原子荧光光谱法测定了贝壳沙中As元素含量, 研究了As在黄河三角洲贝壳堤岛贝壳沙中的空间分布规律, 分析了贝壳沙中As与其他营养元素的相关性, 并对影响其含量与空间分布的因素进行探讨。 结果表明: 贝壳沙样品中As的含量范围为0.78～8.76 mg·kg-1, 平均值为3.11 mg·kg-1, 整体上处于清洁的水平。 贝壳沙中As含量有随剖面深度增加而增大的趋势, 贝壳沙粒径大小也影响贝壳沙中As的含量, 贝壳沙粒径越小, As含量越高, 且不同粒径贝壳沙中As含量差异显著（p≤0.05）。 贝壳沙中As与全磷（total phosphor, TP）和全钾(total potassium, TK)以及Cu, Zn, Mn均具有极显著的正相关关系, 与全氮(total nitrogen, TN)和Fe的相关性不显著。 综合分析认为, 贝壳沙中As主要来自于风化后的贝壳沙对环境中As元素的吸附与固定而非贝壳形成过程中对该元素的富集作用。

从新疆采集了13件岩矿石样品, 用于研究蚀变过程中矿物的元素含量变化特征。 成都理工大学研制的IED-6000型原位微区X射线荧光分析仪被应用于获得蚀变过程中矿物的化学和物理数据。 这种无损的微区X射线荧光分析仪主要是以低功耗X光管和电致冷Si-PIN半导体探测器为基础, 采用毛细管X射线透镜实现微区测量的功能, 并且能够集成到任何显微镜上进行测量, 焦斑长轴直径约110 μm。 通过微区X射线荧光测量, 将黝铜矿更正为黄铁矿, 提高了矿物鉴定的效率及准确性; 在蚀变剖面研究中, 矿化岩石样品的长石颗粒都富含Cu和Zn元素, 可以作为找矿直接指示元素。 Cr, Mn和Co等元素含量与矿化程度呈负相关。

选取新疆和辽宁岫岩两地不同颜色的软玉, 青玉、 黄玉、 白玉、 碧玉及岫岩的特殊品种——河磨玉作为研究对象, 通过宝石学测试、 红外吸收光谱和X粉晶衍射分析对两个产地不同种类及颜色软玉的宝石矿物学特征进行了系统研究和对比, 以探索两产地相近颜色软玉的异同, 为软玉的产地鉴别提供理论依据。 研究结果表明, 辽宁岫岩与新疆软玉的宝石学性质相似, 折射率为1.60～1.62, 密度为2.660~3.020 g·cm-3, 密度随颜色的不同有一定差异, 荧光特征均不明显, 两产地软玉的主要组成矿物均为透闪石, 其中新疆碧玉中含有少量绿泥石、 伊利石等粘土矿物。 两产地不同种类软玉的X粉晶衍射分析显示, 不同种类软玉的衍射峰峰形特征及衍射强度在一定程度上可以反映软玉的质地及结晶颗粒大小。 红外吸收光谱显示两产地软玉的红外吸收光谱特征类似, 对鉴别软玉产地及种属意义不大。

头发中的元素与人的饮食和健康状况有关, 对头发中元素的分析, 不仅可用于刑事物证鉴别, 还可为疾病的预防和治疗提供依据, 因此, 如何检测头发中元素分布等信息倍受人们关注。 本文利用基于毛细管X光透镜和实验室普通X射线光源的共聚焦微束X射线荧光技术对单根头进行了无损扫描分析, 分析了单根头发中元素的空间分布。 在该毛细管X光透镜共聚焦微束X射线荧光技术中, 毛细管X光会聚透镜的出口焦斑和毛细管X光平行束透镜的入口焦斑处在共聚焦状态, 从而形成共聚焦微元, 探测器只能探测到来自该共聚焦微元中的X射线信号, 降低了背底信号对X射线荧光谱的影响, 从而有利于提高该共聚焦X射线荧光技术的分析精度。 该共聚焦技术中采用了具有高功率密度增益的毛细管X光会聚透镜, 降低了该共聚焦X射线荧光技术对X射线光源功率的要求, 从而保证了该共聚焦技术可以采用实验室普通X射线光源, 降低了实验成本。 实验表明, 毛细管X光透镜共聚焦微束X射线荧光技术在单根头发元素分布检测中具有应用价值。

利用密度泛函理论, 对三种对位卤代二苯醚及二苯醚的分子结构、 电荷分布及光谱振动进行定量化研究。 选取B3LYP/6-31G(d)方法优化对位卤代二苯醚的分子结构, 计算所获最优结构的红外及拉曼光谱振动频率, 归属对位卤代二苯醚的光谱振动; 借助核磁共振和密立根电荷分布计算, 并结合二苯醚电荷分布分析引入不同对位卤素取代基对二苯醚各原子电荷分布的影响, 从电荷分布角度研究对位卤素取代基对对位卤代二苯醚特征振动频率影响的变化规律和振动机理。 结果表明: 在对位卤代二苯醚最优结构下, 对位卤代二苯醚取代基电负性越小, 原子半径越大, C—X键长越大, 越易被自然环境降解; 对位卤素取代基的引入对二苯醚电荷分布影响较大, 取代基电负性越大, 醚键对位碳原子的电子云密度下降越多, 间位碳原子的电荷分布变化受到卤素取代基与醚键氧原子的综合电子效应的影响, 对邻位碳原子电荷分布影响不大; 原子间电荷密度差对成键稳定性及特征振动频率影响较大, 对位卤素取代基电负性越大, 特征振动频率越高。

近年来, 31P-NMR（nuclear magnetic resonance）已成为研究环境有机磷的有力**, 然而此方法在湿地学研究中的应用却很少, 关于湿地沉积物样品制备方法的研究更缺乏。 本研究通过改变提取剂组成、 提取剂比例、 离心条件、 检测扫描时间等因素设计实验, 寻找最佳的湿地沉积物样品处理及检测方法, 以期为31P-NMR技术在湿地沉积物样品有机磷研究中的应用提供科学依据。 结果表明采用: 1 mol·L-1 HCl预提取, 0.25 mol·L-1 NaOH+0.05 mol·L-1 EDTA主提取, 沉积物与提取剂比例为1∶8的提取方法, 可获得更好的提取效果。 提取完成后, 采用冷冻高速离心可更好地分离提取液、 避免某些磷组分的水解。 此外, NMR扫描分析时间设为14～16 h（约扫描25 000次）可获得更完整的图谱。 相较于传统的化学分析法, 31P-NMR法的样品前处理相对简单、 分析时破坏性小且组分分辨完全, 该技术的运用, 有望获得湿地磷循环, 特别是对有机磷认知的新突破。

通过仪器获得的凹面光栅的衍射效率是相对值, 其测量值的精度受测量过程和补偿方法的影响。 为使效率测量值的测量精度得到进一步提高, 有必要对测量值产生影响的主要因素进行深入研究。 该文进一步考察了影响衍射效率测量精度的主要因素, 针对待测凹面光栅根据待测波长的测试要求进行旋转造成光束截面变化而产生的问题, 适当补充原理性方案, 并在此基础上推导出了适用于凹面光栅的光束截面变化因子k(θ)的解析表达式。 基于影响测量精度因素与理论值之间的非线性关系, 提出采用二次非线性回归分析的方法对测量结果进行补偿, 给出了提高衍射效率测量精度的补偿公式。 实验结果表明, 对光栅衍射效率的测量值进行进一步补偿后, 使得补偿值与理论值之间的整体误差范围由±2.5%缩小为±0.3%以内, 与线性回归分析方法相比, 显著缩小了补偿值与理论值之间的差距, 进一步保证了衍射效率的准确测量。 将补偿过程嵌入测量程序, 该方法能够实时补偿测量结果, 满足仪器准确测量的要求。