外部噪声和环境温湿度变化对光声池性能的影响是光声光谱技术在实际大气气溶胶吸收测量应用中遇到的主要问题。 详细分析了环境温湿度变化引起的共振频率漂移对光声信号的影响, 提出了抑制流动噪声和采样泵振动噪声的方法, 研制完成了一套测量大气气溶胶吸收的光声光谱系统, 探测极限为1.4×10-8 W·cm-1·Hz-1/2。 利用NO2气体在532 nm的吸收对光声池进行了标定, 并对实际大气气溶胶的吸收特性进行了测量, 结果表明光声光谱测量系统可以满足自然悬浮状态下的气溶胶吸收系数的实时测量。

通过实验分别测得了掺杂Ho3+（0.5 mol%）的氟氧化物玻璃（FOG）样品和掺杂Ho3+（0.5 mol%）的氟氧化物玻璃陶瓷（FOV）样品的吸收光谱, 根据Jubb-Ofelt理论拟合出两种材料强度三参量Ω2, 4, 6, 并且分析了两种材料在强度参量上产生差异的可能原因。 再由拟合得到的强度参量值计算出了各激发态之间的振子强度, 自发辐射跃迁速率, 荧光分支比和积分发射截面等光谱学参量, 并且对两种材料的各参量进行了对比分析, Ho3+在FOV和在FOG中的振子强度相差不多, 与在YAlO3中大致相同, 比在钛酸铝氟化物玻璃(lead borale titanale aluminium fluoride, LBTAF)中稍强, 比在LaF3和锆系氟化物玻璃(ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF, ZBLAN)更强。 通过分析计算得到的光谱学参量, 可以发现有些跃迁, 特别是5I7→5I8, 5F5→5I8等, 具有比较大的振子强度（大于10－6）和积分发射截面（大于10－18 cm）, 具备形成激光通道的条件, 因此值得关注。 总结了几个强发光能级在不同领域的应用前景。

卷云在全球出现的概率可达30%, 其散射特性在气候模式、 光辐射传输和遥感领域都具有非常重要的意义。 卷云的散射特性主要由冰晶粒子形状、 尺度谱、 折射率等因素所决定。 利用355, 532和1 064 nm三个波长激光雷达数据反演卷云的后向散射系数颜色比, 利用模拟计算获得不同形状冰晶粒子的卷云在上述三个波长上的后向散射系数颜色比, 通过拟合得出被测卷云的冰晶粒子形状。 拟合结果表明, 合肥上空卷云中冰晶粒子大部分可能呈聚合物状。

选择氧杂蒽酮(XAN)为探针分子, 利用纳秒级瞬态光解技术研究在1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体(［bmim］［PF6］)以及离子液体与常规溶剂中的光化学行为, 探索不同溶剂对氧杂蒽酮激发三线态态(3XAN*)的最大吸收峰的影响: 3XAN*在纯乙腈(MeCN)中的吸收峰在630 nm, 而在［bmim］［PF6］作溶剂的体系中激发态的吸收峰发生蓝移, 而且纯离子液体体系中3XAN*的产额显著增加。 进一步探索离子液体对光诱导3XAN*与萘(NAP)之间的能量转移及与N, N-二甲基苯胺（DMA）之间的电子转移的影响, 结果表明: ［bmim］［PF6］/MeCN的二元体系中随着［bmim］［PF6］浓度的增大, 氧杂蒽酮与萘之间的能量转移速率减小, 测得在乙腈和纯离子液体中3XAN*与NAP之间能量转移速率常数分别为1.2×1010 mol·L-1·s-1和1.1×108 mol·L-1·s-1。

用不同温度处理蛋白酶K, 以变性酪蛋白底物法测定酶活力, 稳态/瞬态荧光光谱法和圆二色谱法测定空间构象和二级结构, 研究温度对蛋白酶K酶活力和构象的影响。 温度由25 ℃升高至65 ℃过程中, 蛋白酶K的酶活力逐渐降低, 半衰期缩短; 发射光谱荧光强度降低, 峰位由335 nm红移至354 nm; 色氨酸残基同步荧光强度降低, 酪氨酸残基同步荧光强度增大; 色氨酸残基荧光寿命由4.427 1 ns降低至4.032 4 ns; α-螺旋百分含量降低。 结果表明: 采用稳态/瞬态荧光光谱法和圆二色谱法能较简便、 准确的描述蛋白酶K的热稳定性变化; 蛋白酶K的热变性过程符合三态模型, 存在一个中间态; 蛋白酶K分子内部存在酪氨酸残基对色氨酸残基的共振能量转移作用; α-螺旋是维系蛋白酶K活性中心构象稳定性的主要结构。

利用三电极介质阻挡放电装置, 在大气压空气中产生了较大体积的等离子体羽。 采用光学方法对该等离子体羽的特性进行了研究。 发现随着外加电压峰值增加, 每个外加电压周期的放电脉冲个数增加。 通过采集等离子体羽的发射光谱, 空间分辨地研究了放电等离子体羽的振动温度。 结果表明等离子体羽的振动温度随着外加电压峰值的增加而减小; 随着远离喷嘴的距离的增加, 等离子体振动温度先增加后减小, 当距离喷嘴5.4 mm时振动温度达到最高值。 对上述现象进行了定性分析。 研究结果对大气压空气等离子体羽在杀菌消毒等领域的应用具有重要意义。

通过微乳液-水热法制备了CaMoO4∶Eu3+和CaMoO4∶Eu3+, Bi3+两种红色荧光粉, 并对样品进行表征, 研究其结构、 颗粒形貌及发光性质。 结果表明, 所制样品为白钨矿结构, 属于四方晶系。 SEM显示所制纳米粒子是四方片状结构, 颗粒大小为1.5～2.5 μm。 光致发光(PL)光谱显示, Eu3+摩尔浓度为5%时616 nm发射峰最强, 对应于Eu3+的5D0→7F2电子偶极跃迁; 随CaMoO4∶xEu3+荧光粉中Eu3+掺杂浓度变化, 导致色度坐标(CIE)值由橙黄色(0.514, 0.537) 变化到白色(0.339, 0.333); 在CaMoO4∶5%Eu3+, yBi3+红色荧光粉中, 由于Bi3+对Eu3+的敏化作用, 使其发光强度增强, 当Bi3+浓度为3%时, 发光强度最高; 随着Bi3+掺杂浓度的增加, CaMoO4∶5%Eu3+, yBi3+荧光粉由橙黄色(0.497, 0.347)调节到红色(0.585, 0.349)。

绿色GIr1和红色R-4B磷光染料, 采用红绿红、 绿红、 红绿、 绿红绿等顺序, 与主体材料CBP共蒸, 制备了四种红绿磷光器件, 并结合TCTA和BCP对载流子和激子的阻挡作用, 研究了发光层掺杂顺序对器件性能的影响。 结果表明, 四种器件光谱、 光效、 亮度和发光颜色均有较大差异, 且BCP和CBP界面附近是主要的激子复合区。 在电压为5v,红绿红掺杂型器件, 亮度、 电流效率和色坐标分别为40.12 cd·m-2, 7.68 cd·A-1 和（0.630 1, 0.365 4）; 而绿红绿掺杂型器件为104 cd·m-2, 19.75cd·A-1和（0.371 7, 0.576 8）。 分析认为: CBP与GIr1, R-4B, BCP, TCTA有较大的LUMO能级差异, 发光层中电子的主要传输方式为掺杂分子上的俘获和分子间跳跃, 不同掺杂顺序会形成不同能级势垒分布, 发光层内电荷累积形成的空间电场分布不同。

使用R-4B作为磷光掺杂剂, CBP为主体, 制作以BCP调节载流子复合的红色磷光器件, 器件结构ITO/MoO3(30)/NPB(40)/TCTA(10)/CBP:R-4B(6%)(15)/BCP(x)/CBP:R-4B(6%)(15)/BCP(10)/Alq3(40)/LiF/Al, 其中x为BCP的厚度, 对五种不同厚度的器件和一个对MoO3优化好且不加BCP的对比器件, 来研究它们的发光性能和效率。 实验表明: 对于面积为1.18 cm2的器件, BCP为4 nm, MoO3在30 nm时, 它的性能达到了最佳, 启亮电压为4 V, 最大效率为18.9 cd·A-1, 其对应的EL主峰位于612 nm, 色坐标为（0.643, 0.353）, 得到了稳定高效的红色磷光OLED器件。

利用傅里叶变换红外光谱技术分析比较了大气气溶胶和NH4NO3的红外光谱, 结果显示大气气溶胶和NH4NO3中的NO-3的红外光谱特征基本保持一致。 通过NH4NO3中NO-3的透过率的大小计算出了NO-3的吸收系数α和质量吸收截面κ, 利用所得吸收系数进一步求出了其复折射率的虚部, 经过K-K（Kramers-Kroning）关系的转换, 求得其复折射率的实部, 实验结果对分析大气气溶胶中各化学组分的散射和吸收效应有着极其重要的意义。

针对田间状态下通过行走式设备获取的近红外反射光谱数据, 存在干扰因素多, 数据获取环境复杂多变, 比实验室条件下建立土壤碳预测模型更加困难的情况, 研究了通过变量选择来提高模型质量的效果及有效性。 从独立检验数据集来分析, 与采用所有变量所建模型的预测精度相比, 进行变量选择后的预测精度, 均有不同程度的提高, 说明在建立土壤碳预测模型时, 进行光谱变量选择, 是有益和必要的。 基于无信息变量消除法（UVE）和无信息变量消除-连续投影法（UVE-SPA）进行变量选择所建模型的预测精度较高, 而SPA和遗传算法-偏最小二乘法（GA-PLS）的效果较差; 对于协同区间最小二乘法而言, 分割的区间数、 参与建模子区间数的变化, 会对所建模型的预测精度产生影响, 选择合适的区间分割数和子区间组合, 可以获得与UVE和UVE-SPA相当的效果, 但其不足是需要大量的运算来进行最优子区间组合的选择。

一类水体的标准大气校正算法利用两个近红外通道（748和869 nm）的辐射比值选择气溶胶模型, 然后外推估算各波长的气溶胶贡献, 实现离水反射率的反演。 两个近红外通道的辐射探测值的不确定性会直接影响反演精度。 从数学形式上研究近红外通道测量误差在大气校正中的传递机制, 通过敏感性试验分析不同光学厚度和气溶胶模型条件下离水反射率的反演误差分布。 结果表明, 两个近红外通道的测量误差组合情况对反演结果精度影响程度不同, 同号时误差较小, 异号时误差较大; 气溶胶模型中的细粒子组分越多, 反演的误差越大; 光学厚度越大, 反演误差也越大。

以绿茶为研究对象, 氮含量为定量分析指标, 研究了不同分辨率(2, 4, 6, 8, 16 cm-1)对近红外光谱图及氮含量模型的影响。 结果表明: 仪器的分辨率影响光谱图的质量, 分辨率越高, 得到的信息越丰富, 但同时噪音增大; 分辨率越低, 光谱图更加平滑, 信息量减少, 当分辨率太低时光谱失真严重。 分辨率为4 cm-1时, 模型外部验证集RMSEP值为0.054 6, 明显低于其他模型, 相关系数为0.998 2, 预测性能最好; 模型预测精度也较好, STDEV和RSD分别为0.020和0.334。 分辨率4 cm-1为最优分辨率。 试验可以为近红外光谱仪采集绿茶光谱图提供参数选择依据, 提高模型的稳定性与预测性能, 促进近红外光谱检测技术在茶叶上的应用与推广。

利用共有峰率和变异峰率两个指标, 以黄精属六种药用植物样品的红外指纹图谱为依据, 计算出所测样品的共有峰率和变异峰率。 建立了六种药用植物的共有峰率和变异峰率双指标序列并利用红外指纹图谱进行了聚类分析。 其结果揭示了黄精属六种药用植物的亲缘关系。 通过比较样品红外二阶导数谱图, 可以鉴别中药黄精、 玉竹及其常见的掺伪品长梗黄精、 热河黄精、 小玉竹。 傅里叶变换红外光谱法具有仪器操作方便, 分析速度快, 非破坏性和样品用量小, 制样简单, 重现性好, 具有专属性指纹等特性。 可以解决中药黄精、 玉竹及其掺伪品难以鉴别的问题, 为鉴别中药的真伪及其亲缘关系的探讨提供了一种新方法。

提出利用微型近红外光谱仪、 结合Y型光纤探头, 在900～1 700 nm范围内对奶粉中蛋白质、 脂肪含量进行快速、 无损检测的漫反射光谱检测方法。 基于Unscrambler 9.7化学计量学软件, 选择合适的光谱波段, 通过PLS算法分别建立了蛋白质、 脂肪的校正模型, 得到蛋白质、 脂肪校正模型的决定系数R2分别为0.987和0.986, 均方根误差RMSC分别为0.385和0.419。 利用所建模型对预测样本数据集进行预测验证, 得到蛋白质的标准差SEPProtein=0.768、 脂肪的标准差SEPFat=1.109, 表明所建模型具有较高的预测能力, 已基本达到实用化要求。

研究应用傅里叶变换近红外光谱法快速测定烟草中绿原酸、 芸香苷、 莨菪亭及总多酚含量的可行性。 使用偏最小二乘法(PLS)为建模方法, 选择7 500～4 000 cm-1谱段, 采用二阶导数和Norris滤波法进行光谱预处理, 建立了烟草中绿原酸、 芸香苷、 莨菪亭及总多酚的近红外预测模型。 组分最佳PLS预测模型的相关系数r分别为0.976 6, 0.941 9, 0.957 1和0.966 6, SEP均小于1.2倍的SEC, 验证集样本的标准偏差（SD）/SEP均大于2。 交叉检验的均方差(RMSECV)分别为1.938 9, 1.046 2, 0.047 9和2.745 2。 实验验证了模型偏差的显著性, 将近红外光谱技术与常规标准检测方法相比较。 结果表明:两种方法测得值在显著水平0.05时, 不存在显著性差异, 近红外光谱技术可以准确地定量分析烟草中绿原酸、 芸香苷、 莨菪亭及总多酚。

对亚硝酸钠化的高铁血红蛋白进行了拉曼光谱特性的研究。 实验中将正常血红蛋白用亚硝酸钠氧化为高铁血红蛋白, 通过测定不同比例高铁血红蛋白/总血红蛋白的拉曼光谱变化研究高铁血红蛋白的拉曼光谱特异性改变, 并对不同比例高铁血红蛋白/总血红蛋白在1 586, 1 605和1 637 cm-1处的拉曼强度进行线性拟合, 以实现其定量检测。 结果显示, 亚硝酸钠与血红蛋白的摩尔比为3.5∶1时可以获得完全氧化的高铁血红蛋白, 其拉曼特征峰在499, 1 340, 1 562, 1 622 cm-1附近; 不同比例高铁血红蛋白/总血红蛋白在1 586, 1 605和1 637 cm-1处拉曼强度的线性拟合相关系数R2分别为0.972 84, 0.997 97和0.991 26, 显示出很好的线性关系。 研究表明, 与正常血红蛋白相比, 亚硝酸钠化高铁血红蛋白的拉曼光谱具有特异性改变, 其拉曼特征峰的位置和强度随着高铁血红蛋白/总血红蛋白比例的变化而相应发生改变, 且比值与拉曼强度存在着线性相关关系, 为临床上高铁血红蛋白血症的拉曼光谱检测与量化研究提供了理论基础。

偏振拉曼光谱是拉曼光谱中的一种, 所有的激发光源和收集的散射光都有确定的偏振方向, 不同方向的偏振光检测到样品的特点不同。 因此, 偏振拉曼光谱在表征样品时, 一定要注意偏振方向的选取, 以保证样品检测的准确性。 文中主要以四氯化碳(CCl4)分子为主要研究对象, 通过对其退偏度的计算, 推测CCl4的振动方式。 所计算的理论值, 与实验值相差不大, 证明了实验的准确性, 同时也说明了偏振拉曼光谱的方向性。

采用无毒、 绿色的酪氨酸作为还原剂和稳定剂, 在碱性条件下还原硝酸银, 经60 ℃恒温水浴处理20 min, 成功地合成了银纳米粒子。 混合溶液颜色由淡黄色变为棕黄色直观地呈现了银纳米粒子的生成。 利用紫外可见吸收光谱（UV-Vis）和透射电子显微镜（TEM）对制备样品进行分析和表征。 粒子的UV-Vis吸收在412 nm附近。 TEM图像显示, 银纳米粒子的形状近似球形, 粒子直径在15～25 nm。 分别以结晶紫（CV）和叶酸（FA）为探测分子, 进一步研究了该银纳米粒子的表面增强拉曼散射（SERS）效应。 实验结果表明, 该合成方法不仅方便、 快速、 绿色环保, 而且合成的银纳米粒子对CV和FA分子有很好的SERS效应。

以西北旱田黄土为研究对象, 分析玉米秸秆还田前后黄土可溶性有机质(DOM)的三维荧光光谱差异, 探讨黄土腐殖化程度的变化情况及对Pb(Ⅱ)赋存形态的影响。 实验结果表明: 黄土DOM的荧光峰主要分布在λex/em=240～270/280～340区域和λex/em=325/450附近, 分别归属为紫外区类富里酸以及可见光区类富里酸和腐殖酸类物质的荧光峰。 秸秆还田60 d后, 紫外区类富里酸荧光峰值增加, 在λex/em=250/440附近和λex/em=320～350/350～400区域出现新的腐殖酸荧光峰。 黄土腐殖化程度随秸秆还田时间的延长而增加, Pb(Ⅱ)的生物有效性随腐殖化程度的增加而降低。 三维荧光光谱可以有效表征秸秆还田前后黄土DOM的变化特性。

采集黑龙江省兴凯湖4个点位沉积物样品（样品号HXXD, HXXX, HXDX, HXDB）, 开展了沉积物富里酸(fulvic acid, FA)荧光特性研究。 二维荧光光谱、 三维荧光光谱均显示HXXD点位FA的主要荧光峰均出现在较长波长处。 FA荧光光谱特征参数分析表明, 各点位富里酸腐殖化程度为: HXXD>HXDX>HXDB>HXXX。 其中HXXD点位FA以陆源输入为主, 而其他点位FA则陆源与水生生物源并存。 利用荧光区域积分（FRI）技术, 对FA的三维荧光光谱5个区域（Ⅰ-Ⅴ）的荧光响应值比例（percent fluorescence response, Pi, n）比较证实, 所有点位类胡敏酸区域（Ⅴ区）的PⅤ, n、 类富里酸（Ⅲ区）的PⅢ, n均占有较大的比例, 同时采用三维荧光区域积分法判断各点位FA腐殖化程度与二维荧光特性结论一致。 三维荧光光谱中r(A, C)值与区域积分（FRI）中PⅤ, n/PⅢ, n及(PⅤ, n+PⅢ, n)/(PⅠ, n+PⅡ, n+PⅢ, n)均具有显著的相关性, 因此, r(A, C)值是兴凯湖沉积物FA腐殖程度表征的一个方便、 快捷的参数。

为了研究镧, 铈对细菌生长及核酸的影响, 用光电比浊法测定了镧, 铈和钙调蛋白抑制剂（氯丙嗪）存在时两种细菌的生长曲线, 并用荧光光谱法研究了镧, 铈对小牛胸腺DNA和细菌胞内DNA结构的影响。 结果显示适当浓度(200 mg·L-1)稀土元素可以促进细菌的生长和繁殖, 比对照提前进入对数期, 扫描电镜观察也显示镧, 铈可以促进枯草芽孢杆菌个体的生长, 菌体体积比对照更大, 但促进繁殖的作用会被氯丙嗪抑制, 表明镧, 铈促进细菌生长的机理可能与钙调蛋白的功能有关; 荧光光谱分析显示镧, 铈会使小牛胸腺DNA荧光增强, 镧、 铈浓度分别为5和10 mg·L-1时荧光增强作用最大; 但镧使细菌胞内DNA荧光猝灭, 铈使其荧光增强, 结论认为镧, 铈对核酸的影响远比想象的要复杂。

提出了一种YAG荧光粉在实用蓝光激发下发射光谱测量的新方法。 通过采用高斯函数和费米函数拟合及模拟退火优化技术, 得到了混合发光光谱的数学拟合函数, 从而分离出荧光粉的发射光谱, 进一步表征其发光性能。 实验样品的测量结果表明, 与简单的截切分离方法比较, 具有不可忽略的光度量和色度量差异。 量子效率、 发光效率和能量效率等光度量的差异均高于1%, 相关色温相差达几十K, 色品坐标、 主波长和色纯度等色品指标也产生差异, 但半峰带宽变化不大, 荧光发光的峰值波长则基本不受影响。 实验结果表明, 所建立方法能够提高实用条件下YAG黄色荧光粉发射光谱的测量准确性。

相对于传统水质分析方法, 紫外-可见光（ultraviolet-visible, UV-Vis）光谱法具有检测速度快、 维护成本低、 无二次污染等优点, 目前已被广泛应用于水质在线监测各个领域。 介绍了UV-Vis光谱法的检测原理, 论述了基于UV-Vis光谱的常规水质分析方法研究现状, 以及UV-Vis光谱法与其他水质检测方法相融合以提高水质检测性能方面的研究进展, 探讨了UV-Vis光谱分析在水质多参数在线监测、 水质分类、 水质报警等方面的应用现状及其发展趋势。

利用矿物（针铁矿, 蒙脱石）和太湖沉积物吸附碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, APase), 测定吸附后上清液中剩余碱性磷酸酶浓度时发现其紫外吸收光谱发生了变化, 利用传统280 nm处紫外吸收法无法直接准确测定其浓度值。 基于对碱性磷酸酶252～305 nm处吸收峰面积积分方法可以消除影响, 并准确分析测定碱性磷酸酶浓度。 其测定结果与考马斯亮蓝法测定结果进行比较, 表明了该方法可以方便, 快速和准确地测定此类实验中碱性磷酸酶浓度。 同时, 该方法还可以扩展至其他蛋白质的定量分析, 甚至其他类似实验中, 一定程度上克服传统方法应用单波长进行定量分析中存在的易受干扰的缺点。

在研究茶褐素的基本性质的基础上, 建立了普洱茶中茶褐素的紫外光谱测定方法。 结果显示, 普洱茶中的茶褐素在270 nm下有特征性吸收, 可采用270 nm作为茶褐素的紫外测定波长。 试验建立了茶褐素标准品的制样方法和标准曲线, 测定结果表明, 所建立的方法操作简单, 结果有一定的可信度, 可用于普洱茶及其制品中茶褐素的分析测定。

尺度效应是遥感领域的一个非常重要的科学问题。 定量遥感尺度转换研究可用于解决如定量遥感反演产品真实性检验等诸多颇具挑战性的问题。 传统升尺度转换研究方法无法得到连续空间尺度上反演量的变化特性; 且面临不同传感器间几何、 光谱等特性参数校正问题的干扰, 尺度转换研究精度受到影响。 为此, 基于分形理论利用单一传感器影像解决这些问题。 基于Enhanced Thematic Mapper Plus （ETM+）数据, 以NDVI（利用其地表辐亮度计算模型）为研究对象, 建立了一个可参考的反演量连续空间尺度转换模型研究流程。 结果表明: (1)NDVI升尺度转换中存在尺度效应, 且此效应可由尺度转换分形模型定量描述; (2)此分形模型适用于NDVI产品的真实性检验中。 这表明分形作为一种有效的方法, 可用于定量遥感尺度转换研究中。

医学美容和化妆品行业的进步与日俱进, 为了揭示皮肤组织的细节, 三维医学成像是必须的。 为了减少侵入性, 在本研究中应用“读出, 而非写入”的想法, 采用非电离辐射的光源与组织采样点的反射光谱实现皮肤的非侵入性成像, 这种新技术称为“光谱分类成像术”。 采用宽带光源与光谱仪收集扫描区域中各采样点的光谱曲线, 根据其交叉相关系数分为几种类型的组织; 使用相应于每一像素之组织类型的颜色填满每一个像素, 可获得一幅彩色的组织断层影像。 其次, 探讨了光谱分类成像术的横向/纵向分辨率和穿透深度、 展示了紫水晶样品与孔雀鱼样本的穿透造影结果、 并探讨交叉相关系数大小与光源波长的数量等变因对于成像结果的影响。 将宽带光源和光谱仪分别更换为RGB LED和微型光谱仪以取得样本光谱, 该系统有潜力最小化为手持式医疗成像产品。 与传统的医学成像技术相较, 没有过于强烈的光源或有害人体的荧光染料被使用, 将可减少非环保化妆品的过度使用, 并促进医学美容产业的进展。

光声腔的性能是决定光声光谱检测灵敏度的重要因素。 为了增强光声光谱检测系统的信噪比和抗干扰能力, 本文首次提出一种新型的椭圆差分共振光声腔, 建立了其声学特征模型并利用COMSOL软件对光声腔的声学特性进行仿真研究。 研究结果表明, 当椭圆截面上的混合模态在短轴方向存在奇数个角向波节时, 长轴两端声压达到峰值且相位反相; 当椭圆腔的半长轴长度低于4 cm时, 谐振频率能达到10 kHz以上, Q值可达到1 835。 基于这种椭圆差分光声腔, 可实现光声信号的差分检测, 抑制环境共模噪声; 利用共振腔的高Q值特性, 能有效地增强系统信噪比, 实现高灵敏度的光声检测。

三维复制人工耳和打印手枪把激光三维复制技术推向新的一页。 激光三维扫描是激光应用中一个新兴的重要领域, 在三维复制中扮演着无可替代的角色, 其复制精度在目前所有复制技术中是最高的。 而重现度标志着复制结果与复制对象几何形状上的一致程度, 是激光三维复制最重要的指标。 分析了激光三维复制的误差, 得出激光扫描的点云数据处理是减小误差、 提高重现度的关键所在的结论。 主要创新点在于, 在传统蚁群算法的基础上, 将提出理性优化蚁群算法应用于激光三维复制中的数据处理。 经计算对比发现, 有效减小了复制的误差, 提高了复制的重现度。

铅锌矿开采对周边林地及农田土壤造成了较为严重的重金属污染。 以我国分布面积广、 经济效益高的毛竹林为对象, 研究了铅锌矿区周边林分土壤中Cu, Zn, Pb和Cd四种重金属的分布特征, 结果表明, 毛竹根围土壤Cu, Zn, Pb和Cd含量分别为38.10~50.87, 92.24~137.75, 32.04~46.22和0.03~0.35 mg·kg-1, 明显低于非根围土壤, 说明竹子发达的鞭根系统和频繁的人为抚育管理对土壤重金属浓度和分布有较大影响; 从距离和坡位两个因素的影响来看, 随距污染源距离增大, 土壤中重金属含量呈下降趋势, 且多以中坡位含量较高, 上坡位较低。

如今, 海上溢油事故频发, 如何对溢油的油量进行估计, 是一个重要课题。 如果可以得到溢油量, 那么对后续的处理以及损失的评估都会有较大的帮助。 高光谱遥感技术的快速发展使对油膜厚度的定量估计成为可能。 采用AvaSpec光谱仪测量不同厚度的油膜, 然后对得到的光谱曲线的多种曲线特征进行提取, 分析其与油膜厚度之间的关系。 结果表明, 油膜厚度与基于高光谱位置变量的Rg和Ro、 三角植被指数的RDVI和TVI以及Haboudane关系式相关性较大。 分别采用曲线拟合、 BP神经网络和基于SVD的迭代方法建立油膜曲线特征与油膜厚度之间的预测关系, 并以此对不同的油膜光谱曲线进行油膜厚度估计, 对得到的结果进行精度检测和运行时间分析, 最终得出对每个估计模型的分析评价。

采用心理物理实验方法中的同时双眼观察技术, 组织3名不同年龄段（21, 32, 58岁）的观察者在EIZO液晶显示器上, 每人重复7次匹配九种打印色样, 建立不同年龄观察者匹配跨媒体颜色的数据组, 研究不同年龄观察者的跨媒体颜色匹配视细胞响应。 发现随着年龄的增长, 观察者匹配九种颜色的鲜艳度明显下降, 并且在匹配蓝色和紫色时, 老年观察者蓝色通道的光谱响应明显降低。 研究结果在某种程度上验证了CIEPO06观察者生理模型的结果, 同时也为颜色再现行业生产、 评价与年龄相关产品提供一定的理论依据和实验支持。

基于2012年7月藻类培养实验期间的实测生物-光学数据, 分析了强壮前沟藻的后向散射特性及其影响因素。 结果表明, 强壮前沟藻的后向散射系数值具有光谱变化性, 并随叶绿素浓度的升高而增大, 两者之间呈很好的幂函数关系, 相关系数R2最小值可达0.96; 此外, 由于色素的吸收作用, 使得其光谱形状会随叶绿素的变化而变化; 同时获得的后向散射比率620 nm处的变化范围在0.006 4～0.011 6之间; 总体上, 各波段颗粒物后向散射比率也呈现随叶绿素浓度增加而增大的趋势, 但在高叶绿素浓度下, 这种变化规律并不明显, 并且就其光谱形状而言, 无论叶绿素浓度高低, 其光谱形状始终保持一致; 颗粒密度是影响后向散射比率的主要因素之一, 两者之间呈幂函数关系, 相关系数r在620 nm处高达0.98。

实验条件下, 利用地物多角度二向反射平台及ASD地物波谱仪获取了由清水与荷叶组成的高光谱混合象元反射光谱, 通过选择反射光谱形态指标, 分析了24组不同组分比例下高光谱混合象元反射光谱形态指标变化规律, 并得到以下结论: 选择的光谱形态指标之间存在着较大的相关性, 按照0.05及以上置信水平和可决系数R2>0.5的条件对光谱形态指标进行剔除, 确定了最能体现反射光谱特征的形态指标; 不同波段范围内, 各光谱形态指标随混合象元成分比例的变化规律有所差异; 聚类分析结果表明, 纯象元（清水）过渡到混合象元存在临界值, 当混合象元组分比例小于此临界值时, 主要体现纯象元反射光谱特征, 大于临界值时才表现混合象元的反射光谱特征。

资源三号卫星多光谱数据空间分辨率达到5.8 m, 能够很好的应用于地物分类和识别, 由于其缺乏短波红外波段, 无法采用暗目标法进行大气校正, 因此, 提出通过6S辐射传输模型构建大气校正系数查找表, 结合MODIS数据反演的气溶胶光学厚度参数的大气校正方法, 对ZY-3卫星多光谱（MUX）数据进行大气校正。 采用敦煌地区星地同步测量的石膏矿、 戈壁两种地物光谱对大气校正结果进行了验证, 并比较了大气校正前后归一化植被指数（NDVI）。 结果表明: 大气校正后的地面反射率与石膏矿、 戈壁两种地物实测光谱数据相对误差不超过6%; 大气校正增大了植被的NDVI与其他地物的NDVI的差值, 突出在植被监测方面的应用能力。

为获得利用卫星数据探测明火、 焖烧、 烟和火烧迹地等四种火情状态信息的敏感波谱范围, 利用天宫一号高光谱数据, 采用统计和光谱分析相结合的方法, 对探测这四种火情状态信息的适宜卫星谱段进行了分析。 结果表明: 天宫一号高光谱数据对这四种火情状态探测谱段存在明显区别, 在高光谱短波红外各通道, 明火的反射率比其他三种的反射率都高, 而烟的反射率则最低; 在高光谱可见近红外和全色传感器对应通道, 烟的反射率比其他三种的反射率都高。 在谱段选择上, 探测明火的较适宜谱段区间为1 000.0～1 956.0 和2 020.0～2 400.0 nm; 用于判识焖烧的适宜谱段范围为930.0～1 000.0 和1 084.0～2 400.0 nm; 检测烟的适宜谱段区间为400.0～920.0 nm; 检测火烧迹地时适宜选用中心波长900.0～930.0和1 300.0～2 400.0 nm等波段进行组合, 构建检测模型。

针对高分辨率遥感图像中不同地物具有粒度差异的特点, 提出了一种多尺度区域粒度分析的图像分割方法。 该方法首先使用均值漂移得到图像各尺度上的初始过分割区域, 然后通过考虑区域大小和区域间上下文关系进行粒度分析, 最后利用马尔科夫随机场模型对图像的粒度信息和光谱信息进行建模, 得到分割结果。 用平朔地区SPOT5和泰州航拍等遥感图像进行了实验, 并与若干考虑光谱特征的分割方法进行了对比, 结果表明提出的方法能有效地提高分割精度。

以新疆渭干河—库车河三角洲绿洲为例, 利用实测得到的不同盐渍化程度的盐渍土高光谱数据和电磁感应数据（EM38）协同构建土壤高光谱盐分指数遥感监测模型, 将该模型通过尺度效应转换用于校正传统的Landsat-TM多光谱遥感影像的土壤盐分光谱指数, 用校正过的TM影像进行区域土壤盐分的反演, 并利用实测土壤盐分数据对反演结果进行分析与验证。 结果表明: 将高光谱和电磁感应数据与多光谱遥感技术相结合进行区域土壤盐渍化信息的提取, 其精度和反演效果（R2=0.799 3, p<0.01）明显优于传统多光谱遥感方法中单纯利用土壤盐分指数所建立的监测模型（R2=0.587 4, p<0.01）, 为今后更好地实现土壤盐渍化的高精度遥感动态监测研究提供了科学依据。

探讨应用高光谱成像技术快速无损鉴别不同苹果蜡的可行性。 通过对分别打食用果蜡、 工业蜡和未打蜡的126个苹果样品, 采用380～1 024 nm范围的高光谱图像仪获取三类苹果的高光谱图像信息, 采用ENVI软件处理平台提取高光谱图像中对象的漫反射光谱响应特性。 从126个样品中随机取出84个样品建模, 其余42个样品作为独立的验证集。 对光谱数据分别采用偏最小二乘（PLS）、 最小二乘支持向量机（LS-SVM）和BP神经网络等建立高光谱响应特征与食用蜡苹果、 工业蜡苹果、 未打蜡苹果的关系模型, 比较不同建模方法的效果。 结果表明: 采用MSC-SPA-LS-SVM模型可以较好的区分食用果蜡、 工业蜡和未打蜡的三类苹果, 预测结果的正确率分别为100%, 100%和92.86%。

积雪在干旱区的水分平衡中发挥着极为重要的作用, 积雪深度的监测主要依靠地面站点观测和遥感反演等技术, 高光谱遥感为快速、 大面积监测积雪的物理特性提供了可能。 通过对融雪期不同厚度积雪表面的反射光谱以及积雪深度数据的观测, 进而对二者进行相关性分析; 采用相关性较高同时也是特征吸收谷的波段数据建立单波段雪深回归模型; 采用呈显著相关的波段进行逐步回归, 选用贡献率最高的波段作为神经网络模型的输入变量进行积雪深度的反演研究。 结果表明: 在天山北坡中段的军塘湖流域地区, 1 022, 1 241和1 492 nm附近是积雪的特征吸收谷; 相比单波段反演雪深模型的估算精度（R2=0.53）, BP神经网络模型具有更高的雪深反演水平, 当隐含层节点数为4时, R2为0.86, RMSE为0.67, 表明神经网络模型可以显著提高高光谱数据反演积雪深度的能力。

选取陕北拌沙改良盐碱地为研究对象, 对盐碱地利用障碍因子进行高光谱遥感反演研究。 通过实测研究区域的作物长势, 采集土壤样品和土壤高光谱数据, 并实验测定土壤理化性质分析盐碱地利用的障碍因子, 研究盐碱地利用障碍因子的高光谱特征, 建立其遥感定量反演模型, 并进行精度检验。 研究结果表明: 土壤盐分含量是制约改良盐碱地利用的主要障碍因子, 毛管孔隙度与土壤盐分含量具有良好相关性, 也可以作为障碍因子之一; 利用土壤的高光谱数据对土壤全盐含量及毛管孔隙度进行遥感定量反演具有良好的精度（回归分析决定系数R2分别为0.938和0.973）; 检验样点精度检验结果表明, 盐分含量及毛管孔隙度的实测值与预测值均具有良好的相关性（k均接近于1, R2分别为0.840 4和0.796 5）, 反演精度较高。 通过高光谱数据对盐碱地改良利用的障碍因子进行遥感定量反演, 对于指导盐碱地的整治改良和利用具有重要的推动作用。

在传统Ar等离子体中引入其他活性气体（如氮气等）已经成为拓展其分析性能的一种重要手段。 本文较系统的阐述了Ar-N2混合气体电感耦合等离子体的基本物理化学性质, 从N2气引入引起传统Ar-ICP基本物理化学参数变化的层面出发探讨了Ar-N2混合气等离子体特殊性质产生的机制, 回顾了Ar-N2混合气电感耦合等离子体在质谱分析中近40年的应用成果, 并且展望了该技术在未来元素和同位素分析领域的应用前景。

通过对中国东南部中、 新生代基性岩类岩石的荧光光谱和等离子体质谱分析结果的对比研究, 发现中生代基性岩SiO2平均含量为±50%, 新生代基性岩为±43%, 前者属典型基性岩类, 后者属超基性岩类。 两者在微量元素及稀土元素组成上也有显著差异。 中生代基性岩的微量元素和稀土元素标准化配分模式与上陆壳的配分模式相同或相似, 而新生代基性岩则与OIB型洋岛玄武岩相同或相似。 由此得到的认识是: 新生代的基性岩与OIB型洋岛玄武岩一样, 均为地幔来源, 而中生代的基性岩浆则极有可能来自上陆壳底部, 与本区中生代壳内重熔岩浆层的演化有关。

首次以托素湖沉积物为研究对象, ICP-AES法测定沉积物微量元素Cd, Cr, Cu, Zn和Pb的含量, 不同的消解法研究和优化结果确定了一个最适合托素湖沉积物前处理的体系为: 5∶5∶5∶1∶1的HCl-HNO3-HF-HClO4-H2O2体系。 同时与定性的XRF岩芯扫描法对托素湖沉积物微量元素进行分析, 以及用含水量校正的方法, 讨论了含水量对扫描方法的影响。 数据比较表明, 与背景值相对比, 托素湖沉积物中的微量元素Cd和Zn含量偏高, Cr, Cu和Pb的含量均在背景值范围内, 而XRF岩芯扫描主要受沉积物元素的控制, 在一定程度上也受到沉积物中含水量的影响, 两种方法测量结果有显著的正相关关系(r为0.673～0.925), 具有很好的可比性。

采用微波消解处理咖啡样品, 建立了电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定其中Na, Mg, P, Ca, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, As, Se, Mo, Pb等14种无机元素的分析方法。 样品采用HNO3+H2O2混合酸微波辅助消解, 优化了仪器的工作参数。 加标回收率测定结果表明, 所有待测元素的相对标准偏差（RSD）均小于3.84%, 回收率在92.00%～106.52%之间。 该法准确度高, 精密好, 并能同时进行多种元素测定, 完全能满足样品测定要求, 可为咖啡中无机元素的快速检测提供科学依据。

使用Ru, Rh和Pd水溶液标准, 选取乙醇作为稀释液, 用ICP-AES测定三烷基氧膦（trialkyl phosphine oxide, TRPO）-煤油体系中Ru, Rh和Pd。 研究了溶液配制中30%TRPO-煤油(v/v)比例、 水溶液比例和硝酸浓度对测定Ru, Rh和Pd的影响。 选取30%TRPO-煤油在溶液中的体积比为10%, 水溶液体积比为5%和溶液的硝酸浓度为0.20 mol·L-1时, 配制的溶液呈均一溶液, 处于稳定状态。 根据上述条件, 建立了ICP-AES测定有机相30%TRPO-煤油中的Ru, Rh和Pd的分析方法。 Ru, Rh和Pd的检测限分别为0.057, 0.025和0.118 mg·L-1。 方法的相对标准偏差小于3%。 此方法不仅用于30%TRPO-煤油中Ru, Rh和Pd的测定, 也可用于其他有机相体系中Ru, Rh和Pd的测定。

水泥化学分析的传统方法, 实验过程冗长。 本文研究了以王水+氢氟酸+高氯酸+盐酸溶样及采用水泥标准样品配制工作用标准溶液, 建立了水泥样品中CaO, MgO, Fe2O3, Al2O3和TiO2五种组分含量快速测定的等离子体发射光谱法（ICP-AES）。 讨论了基体干扰、 元素的光谱干扰的影响。 研究了方法的检出限和精密度, 方法的检出限为3.79×10－4μg·mL-1～1.07×10－2μg·mL-1, 回收率为87.5%～105.6%, RSD小于1%。 研究结果表明, 该方法能满足快速检验的要求。

粤北贵东岩体是由形成于早侏罗世（燕山一期）的粗粒黑云母花岗岩、 晚侏罗世（燕山三期）的中细粒二云母或白云母花岗岩、 早白垩世（燕山四期）石英正长岩组成的复式岩体。 不同期次花岗岩进行X荧光光谱和等离子体质谱测试结果显示: （1）同期岩体自上而下具有硅碱组分降低, 铁镁含量组分和LREE, LREE/HREE及(La/Yb), N值总体升高的变化趋势; （2）复式岩体从早期到晚期, 岩体的硅碱组分逐渐升高, 而∑REE, LREE/HREE, (La/Yb)N及δEu值则逐渐降低, 稀土配分曲线由右倾型向海鸥型过渡, 表明复式岩体的形成是地壳岩石多次原地熔融（重熔）的结果; （3）微量元素组成同样反映复式岩体形成是地壳岩石多次原地熔融（重熔）的结果; 多次熔融（重熔）导致晚期岩体U丰度和U/Th比值升高, 故该区铀矿床的形成多与燕山晚期的熔融（重熔）事件有关。

通过红外光谱（IR）和X射线粉晶衍射（XRD）对紫金山金铜矿中火山机构的不同部位、 不同形态明矾石的组成物相、 结构特征进行了研究。 实验结果表明, 该矿中明矾石的红外光谱吸收峰沿北西向成矿带从火山口向外有逐渐减弱的趋势; 明矾石的（006）和（004）晶面发育程度及晶胞参数大小显示从火山口沿北西向成矿带均有逐渐增加的趋势。 结合电子探针分析结果, 进一步得出该矿中明矾石的红外光谱及XRD特征主要与火山机构中不同部位明矾石中钾的含量有关, 火山口附近温度较高, 有利于钠对钾的类质同象替换, 具有较高含量的钠, 钾含量相对较低, 而远离火山口温度较低, 不利于钠对钾的类质同象替换, 钠含量较低, 钾含量相对较高。

采用FTIR, XRD, SEM等技术, 对皖南牌坊上的传统灰浆材料配方进行了初步研究。 结果表明, 牌坊灰浆样品为石灰掺桐油或糯米而形成的有机-无机复合材料。 桐油灰浆强度的形成主要源于灰浆中石灰的碳化反应、 桐油与氧气的交联反应和Ca2+与—COO－的配位反应以及由此而形成的致密片层状有机－无机复合结构。 糯米淀粉对灰浆碳化过程的调控作用而形成的细密的微观结构是糯米灰浆具有良好性能的微观解释。

“海纹石”是具有蓝色条带的针钠钙石, 是一种稀有的宝石材料, 具有较好的市场前景。 为查明其矿物学特征及成因, 采用常规宝石学测试并结合X射线衍射（XRD）、 傅里叶红外吸收光谱（FTIR）、 拉曼光谱（Raman）、 扫描电镜（SEM）及紫外-可见分光光度计（UV-Vis）等现代测试方法, 对“海纹石”不同颜色部分的矿物成分及特征进行了深入分析。 XRD, FTIR, Raman分析结果表明, “海纹石”的主要组成矿物为针钠钙石, 并含有少量的方解石, 与SEM分析结果较为一致。 FTIR分析显示, “海纹石”白色部分在1 500 cm-1处出现一个明显的宽吸收带并伴有883和710 cm-1的吸收峰, 表明含有少量方解石, 而蓝色部分在该处没有此吸收。 紫外可见吸收光谱分析显示蓝色部分在可见光区有640 nm宽吸收峰, 表明可能含有微量元素Cu。 “海纹石”白色和蓝色部分矿物组分的差异, 表明两者可能形成于不同的地质环境。

分析了大面阵滤光片型多光谱相机所用机械快门曝光时间波动对其光谱图像获取及处理造成的影响。 通过对现有机械快门结构及驱动方法的研究, 分析了造成该类机械快门稳定性差的原因, 并提出了一种先进的机械传动方式和电路驱动方法。 通过室内试验数据计算, 该方案将两次曝光间的最大变化率从15.05%降低到0.96%, 极大提高了曝光时间稳定性; 通过外场推扫成像试验及数据处理, 证明快门改进后多光谱相机所得彩色影像更接近真实目标, 且无明显色彩突变。 这对实际应用中多光谱相机数据处理结果的判读和目标识别具有重要意义。

计算光谱成像是一种新型的光谱成像技术, 具有高通量、 快照式成像等优点, 但关于其成像质量评价的研究还很少。 工作中探索了一种计算光谱成像系统成像质量的定量评价方法。 该方法利用ISO 12233靶标作为目标源, 进行成像、 图谱信息重构, 并通过测量重构图的调制传递函数（MTF）作为计算光谱成像系统的成像质量评价标准。 结果表明, 对于单帧采样, 随着混叠谱段数的增加, 重构图MTF迅速下降, 当混叠波段的数目达到9个时, 重构图MTF与目标场景图像相比已下降50%。 该研究有助于理解计算光谱成像技术的优缺点, 合理安排混叠谱段的数量, 以精确地复原目标信息。

分析了离面准李特洛（off-plane quasi-Littrow, OP-QL）色散光路中子午光束、 弧矢光束的对应关系, 揭示了离面角将引起弧矢光束旋转, 并使球面镜和光栅的弧矢光束不再相互对应的特性, 指出系统弧矢光程差（optical path difference, OPD）并非各元件自身弧矢光束光程差的简单叠加, 而是各元件上与光栅弧矢光束相对应光束的光程差之和。 基于以上结论, 提出了求解球面镜上沿任意方向的光线与主光线之间光程差的方向导数法, 并运用它求解出OP-QL光路的光程差。 最后, 基于小阶梯光栅和中阶梯光栅的实例共同验证了文中分析结论和计算方法的合理准确性。

为使凹面光栅的衍射能量更多地集中在所需要的级次上, 提出了利用机械刻划的方法在凹面基底上制作变刻槽角度的凹面闪耀光栅, 并利用菲涅耳-基尔霍夫衍射公式推导了同时在主截面和非主截面内计算凹面闪耀光栅衍射效率的理论方法, 弥补了以往只在主截面内考虑衍射效率的不足, 最后利用Matlab仿真软件模拟了衍射效率随波长的变化曲线, 并对比了在不同制作和使用参数下衍射效率峰值的变化规律, 为今后凹面光栅的设计和制作提供了参考价值。

积分球和漫反射板是定标常用的扩展光源, 其非均匀性在不同条件下会对定标产生不同的影响。 该文根据辐射传输理论和定标原理, 建立数学模型, 以均匀性比较差的灯-板定标系统为例, 计算CCD不同像元上的辐照度和定标系数, 并以理想情况和非理想情况下定标系数矩阵的相关性作为评价函数, 分析非均匀性对定标的影响。 结果表明, 由于扩展光源的非均匀性, 观测角度和光轴与漫反射板交点的位置对定标系数的影响比较大, 而观测距离的影响比较小; 在不同观测角度下, 可以找到一个偏离值使得定标结果最接近理想结果。 因此用灯-板定标系统标定成像光谱仪时根据观测角度选择合适的偏离值, 可以减小定标误差。

数字微镜器件（DMD）可以灵活高效地实现各阶Hadamard编码模板, 设计了一种基于DMD的光谱分辨率自适应的Hadamard变换成像光谱仪, 分析了仪器的结构和工作原理及实现光谱分辨率自适应的方法。 它可以根据目标景物和观测要求的不同而自适应地调整光谱成像的光谱分辨率, 从而在光谱准确度和数据计算量之间做出合理的折衷, 既满足了对目标分类识别的要求, 又提高了数据传输和处理的速度。

提出了一种新的恒星大气物理参数自动估计的新方案, 并称之为SVR(Haar)。 由于观测光谱受到大量宇宙辐射、 大气和观测设备等引起的噪声干扰, 且这种噪声干扰往往是其中的频率较高成分。 所以该方案的基本思想是首先使用Haar小波剔除高频噪声成份, 以提高恒星大气物理参数估计的准确性; 然后使用支持向量机回归方法(SVR)对恒星参数做出估计, 该方法能通过ε不敏感域进一步提高对光谱微小畸变和干扰的容许能力, 增强解决方案的鲁棒性。 为了验证SVR(Haar)方案的有效性, 针对相关研究中的权威模拟恒星光谱和SLOAN发布的实测光谱, 以及文献中的典型处理方法, 做了大量比较实验。 实验结果表明, 所提出的SVR(Haar)恒星参数估计方案比文献中常用的主成分分析和非参数回归模型均要好。