由于无法实现真空测量, 大气吸收作用会对实验室光谱响应(SRF)测量产生污染。 为了提高光谱定标精度, 通过敏感性试验定量评估了大气污染对水汽通道实验室光谱响应测量的影响, 并以FY-2D为例进行了光谱响应污染订正, 分析了光谱污染带来的通道辐射计算误差。 不同测量环境的敏感性模拟结果表明: 大气吸收导致光谱测量曲线产生显著波动, 强吸收光谱处的响应减弱, 致使依赖于SRF的通道辐射计算结果被高估。 光谱污染带来的通道亮温偏差随着水汽含量的增加呈指数增长趋势, 偏差大于0.5 K且仅在等效水平路径小于1 m相对湿度低于15%的干燥环境下小于1 K。 4 m水平路径35%相对湿度的情况下, 亮温偏差可大于4 K。 FY-2系列卫星水汽通道的光谱响应都存在不同程度的大气污染现象。 利用水平大气透过率光谱, 通过光谱比值的方法, 对FY-2D的SRF进行订正。 订正后SRF的异常波动被基本消除, 曲线分布更加光滑合理。 理论分析结果表明: 大气污染导致FY-2D在典型大气条件下大气层顶的通道亮温模拟偏高2.2 K, 黑体辐射进而辐射定标高估7.6%。 大气吸收对实验室光谱定标的影响非常显著, 不仅对水汽通道对所有气体吸收通道都不能忽略。 实验室光谱定标不能忽略大气吸收的影响, 应该通过扣除大气透过率的影响的方式对测量光谱响应进行订正。

空气污染严重影响了成像质量, 雾霾天气下成像的对比度和分辨率下降。 利用不同波段偏振光谱数据的图像去雾研究国内外尚未见报道； 运用偏振光谱去雾技术对光谱数据立方体研究具有重要意义。 在中重度雾霾天气下, 利用光谱仪, 获取了380～1 000 nm的可见近红外偏振光谱数据, 研究了450, 550, 650, 750和850 nm五个波长下偏振图像和去雾结果。 结果表明, 波长对图像目标与背景的灰度差值影响显著, 去雾后图像的灰度动态范围和平滑度都有显著提升； 去雾后图像远景对比度平均提升了5倍, 其中450 nm图像对比度最低, 但对比度提升量最大, 提高了7.13倍； 850 nm图像对比度最高, 但对比度提升量最小, 提高了3.86倍； 去雾后不同波长图像的灰度动态范围均有明显展宽, 展宽范围为13.5%～28.6%, 而图像近景动态范围展宽为33.3%～44.0%。 分析了图像复原过程中可能出现的估计误差, 根据其产生机理提出了对大气散射光的偏振度和无穷远处的大气散射光强度的校正方法, 并总结出了最佳校正系数的选取规律, 对未知条件下的图像去雾提出指导。 通过斯托克斯参数从原始数据中提取偏振信息, 基于大气散射光与景物透射光偏振特性差异对图像去雾, 偏振光谱图像去雾技术为光谱图像去雾研究提供一种新手段, 也为图像去雾技术的发展提供一种新思路。

人的面部信息与指纹和虹膜一样可以用于人的身份鉴别, 并且相比之下更容易实现远距离的分辨和识别。 利用高光谱成像技术可以应用到人脸识别领域并获取丰富的信息和庞大的成像数据量, 需要采用化学计量学方法才能充分提取其中包含的有效信息, 并为计算机识别奠定基础。 研究了可见-近红外高光谱成像技术对人的面部信息进行分析的可行性。 结果表明, 多元曲线分辨-交替最小二乘方法不同于主成分分析, 能够通过主成分纯光谱和相对浓度等具有具体物理化学意义的数据表征人的面部信息, 而且可以方便地根据成像数据的特点施加运算中的约束。 另外, 采用偏最小二乘判别分析的方法实现了对不同肤色的皮肤信号光谱进行分类。 白种人和黄种人的面部高光谱信息特征相似, 分类难度高于深色皮肤人种。

为了评估利用发散磁场构型双电层效应的紧凑式螺旋波等离子体推力器的离子加速效果, 探索了一种双向偏振态激光诱导荧光测量方法来对螺旋波等离子体源近出口端的离子速度分布函数进行测量。 实验中采用Ar作为螺旋波等离子体源工质, 中心波长为611.662 nm的激光以轴向方式注入等离子体, 以激励一价Ar离子获得波长为461.086 nm的诱导荧光光谱。 为了消除磁化等离子体中逆塞曼效应对激光诱导荧光光谱带来的分裂影响, 通过四分之一波片将入射激光分别调制为左旋和右旋圆偏振态, 并对其诱导光谱进行了分别测量, 结果发现不同磁场强度下两次测量结果的偏移值与理论高度吻合, 证明了双向偏振态激光诱导荧光测量方法的理论可行性。 进一步, 采用高斯型滤波器反卷积算法从测量光谱中去除自然展宽和能量饱和效应, 再通过对两次相反偏振态测量结果进行平移处理消除逆塞曼效应, 从而分离得到实际的多普勒效应。 测量了射频能量600 W, 不同轴向位置、 磁场大小以及气体压力下的螺旋波Ar等离子体激光诱导荧光光谱, 结果表明在该实验条件下离子并没有因双电层效应而达到期望值的加速效果, 离子速度的形成可能只是一种磁约束作用下的双极电场所导致, 并不能产生好的推力性能。

针对光纤式多光谱高温计波长标定中由于光纤耦合导致信号太弱而无法获得有效波长的问题, 基于普朗克定律, 充分结合不同标定温度点的标定值的比值, 提出了一种由温度标定数据来确定有效波长的方法。 相比于传统的有效波长标定方法, 新方法避免了耗时复杂的波长标定过程可以快速获取有效波长。 分别采用仿真和实验两种手段来验证新方法的可行性和有效性。 仿真结果表明所提出的新方法可行并且具有一定的抗随机误差能力, 所得有效波长计算的真温值与实际值的相对误差小于0.7%。 实验结果表明提出的新方法能够得到各个通道的有效波长值, 进一步验证了该方法的有效性。 所提出的新方法也可应用于其他多光谱高温计, 为多光谱高温计的研制和应用提供了理论基础。

测量了高纯拉西地平(98%)和拉西地平口服药片(2%)0.5~1.8 THz的太赫兹反射时域信号, 并分别提取出二者的吸收谱和折射率谱。 通过将纯样品的吸收峰位与CASTEP晶体软件计算得到的吸收线位置进行比较, 并用Lorentz线型函数对其中位置相近的吸收峰进行拟合, 得到了拉西地平的指纹谱, 并从实验上确定了拉西地平的六个特征频率, 这些频率分别为0.62, 0.78, 1.07, 1.28, 1.63和1.76 THz； 由于口服药片中添加了其他大分子物质作为辅料, 这些物质带来的吸收本底会对拉西地平的特征峰的识别造成干扰, 因此, 特征吸收峰数量减少至四个, 它们分别是0.62, 0.78, 1.28和1.63 THz； 另外, 纯样品和口服药片的折射率谱存在较大差异, 这也与口服药中添加的辅料有关。 尽管实际的拉西地平口服药片中含有的拉西地平的成分很低, 但是, 太赫兹指纹谱依然可以将拉西地平的特征频率识别出来。 因此, 太赫兹时域光谱技术对拉西地平药品的成分检测是十分有效的。

特征提取对于太赫兹光谱识别来说至关重要。 传统方法是通过人工选取太赫兹光谱中差异性较大的吸收峰作为特征进行光谱识别, 但当部分物质在太赫兹波段没有明显波峰、 波谷等光谱图形特征时, 这种方式便不再适用。 为此, 研究人员利用统计学习与机器学习方法对高维太赫兹光谱数据进行降维和特征提取。 由于物质的太赫兹光谱数据各维度呈现非线性, 尤其是当不同物质的太赫兹光谱曲线整体非常相似时, 线性处理方法易产生较大误差。 针对这一问题, 提出了一种基于扩散映射(DM)的太赫兹光谱识别方法。 扩散映射能在保持数据内在几何结构的同时对其进行非线性降维, 提取的流形特征区分度较高, 对数据还有聚类效果。 首先用S-G滤波器对Alloxazine等10种物质的太赫兹光谱样本进行滤波, 并用三次样条插值法对截取相同频段后的光谱样本进行统一分辨率处理； 然后利用DM将高维太赫兹光谱数据映射到低维特征空间并提取太赫兹光谱的流形特征； 最后用多分类支持向量机(M-SVM)对十种物质的太赫兹透射光谱进行分类。 实验结果表明, 相比于主成分分析(PCA)和等距映射(ISOMAP), 使用DM提取的太赫兹光谱流形特征具有更高的区分度, 而且DM可以直接得到太赫兹光谱数据本征维数的估计值, 这为相似太赫兹光谱的快速精准识别提供了一条新的途径。

在利用太赫兹光谱系统对煤质进行定量分析的过程中, 样品压片内部煤粉颗粒和高密度聚乙烯颗粒之间的空气孔隙使太赫兹波产生散射进而导致所测煤样本征吸收光谱产生误差。 针对样品压片中煤粉颗粒和空气孔隙存在形式的不同建立了压片等效结构, 采用Foldy-Twersky EFA理论和迭代Waterman-Truell EFA理论在2~3.5 THz频率区间内对压片内部的散射情况进行了数值研究, 建立了煤样本征吸收谱提取模型, 并利用该模型分别对六种不同粒径范围的煤粉-高密度聚乙烯颗粒混合物压片样品进行了太赫兹域消光光谱的散射校正处理。 实验结果表明当煤粉颗粒直径小于38.5 μm时, 高密度聚乙烯颗粒间空气孔隙对所测样品消光光谱的影响处于主导地位, 当煤粉颗粒粒径处于38.5~55 μm时, 煤粉颗粒散射与空气孔隙散射导致的消光在数值上较为接近, 随着颗粒直径进一步增加, 煤粉自身散射对吸收光谱的影响也逐步增强并处于主导地位。 散射校正前后煤样吸收谱的相关系数和均方根误差表明文中所述模型能够有效减小105 μm以下粒径范围内散射对煤粉-高密度聚乙烯混合物压片样品太赫兹吸收光谱的影响, 为太赫兹域煤质吸收光谱的定量分析提供了理论基础。

利用氩气作为工作气体, 采用正弦电压驱动沿面型等离子体喷枪, 在大气压空气环境中产生了均匀的等离子体羽。 电学和光学测量结果表明, 等离子体羽放电只存在于外加峰值电压的正半周期, 并且正半周期的放电脉冲个数随气体流量的增加而增加。 通过对正半周期不同位置的发光脉冲信号进行比较, 发现等离子体羽均按子弹形式传播, 其中每一个发光脉冲均对应一次等离子体子弹传播过程。 通过对比放电电流和等离子体羽的发光信号, 发现等离子体羽的发光脉冲滞后于放电电流脉冲, 且该延迟时间基本服从正态分布。 该延迟时间随着外加电压峰值及气体流量的增大而减小。 利用光纤测温仪测量了等离子体羽的气体温度, 发现气体温度随外加峰值电压的增大而升高, 随工作气体流量的增大而降低。 通过分析放电过程, 对上述现象进行了定性解释。

针对X光谱分析研究中经常遇到的谱峰重叠问题, 提出了一种基于标准差关联的高斯混合模型(GMM-SDR)和粒子群算法的重叠谱峰解析方法。 首先, 介绍了重叠峰的GMM-SDR模型, 并以GMM-SDR参数构成粒子位置, 给出了粒子目标函数及适应度值的快速算法； 然后, 利用粒子群算法的群体搜索能力, 以搜索最优GMM-SDR模型, 进而实现重叠峰的分解。 初始值采用随机设定, 将测量的所有随机数据作为一个整体, 以其对模型的概率匹配程度作为适应度值, 故该方法避免了初值设定不当带来的局部收敛问题, 克服了传统曲线拟合方法对原始有用数据的破坏, 所搜索到的模型是一个全局最优解。 通过对四个及以下重叠谱峰的分解表明, 该方法分解精度较高, 其中, 两峰重叠谱分解后的峰位、 峰面积及标准差最大相对误差分别为0.4%, 0.05%和2.07%, 三峰重叠谱分解后的峰位、 峰面积及标准差最大相对误差分别为1.2%, 0.04%和0.74%, 可适用于各种严重重叠谱峰的分解。

材料受到强冲击会产生闪光和等离子体效应。 通过超高速碰撞实验并结合多种先进测试手段, 推导出了适用于计算超高速碰撞产生等离子体电离度的沙哈(Saha)公式, 为超高速碰撞过程中弹丸和靶板的物质组成分析提供了强有力的工具。 基于二级轻气炮加载系统结合等离子体特征参量诊断的Triple Langmuir probe诊断系统和光谱辐射测量的ESA4000光谱仪系统, 进行了3种不同碰撞速度条件下的超高速碰撞实验。 实验结果表明, 超高速碰撞2A12铝靶产生闪光辐射中包含Al+的光谱辐射； 通过实验数据的解析进一步揭示了光谱强度与弹丸速度的关系。 随着弹丸速度的增加, Al+的辐射光谱强度增大, 由2A12铝激发的Al+光谱中小波长所对应谱线的辐射光谱强度比长波长所对应谱线的辐射光谱强度增加更快。 关于2A12铝靶在超高速撞击载荷下产生铝离子的光谱辐射特征以及辐射温度研究在航天器防护空间碎片、 导弹拦截、 天体物理及深空探测领域具有重要的应用价值, 此外, 等离子体的特征参量测量和光谱辐射特征研究, 对于在微观层面深刻揭示超高速碰撞现象具有重要的理论意义。

随着浮选研究的深入发展, 以捕收剂为核心的浮选药剂作用机理的研究逐渐成为研究焦点。 红外光谱以速度快、 成本低、 无损等特点成为浮选药剂作用机理研究最为重要的手段之一。 首先从文献报道数量和比例说明红外光谱在该研究中的重要地位, 并总结了常见浮选药剂的红外光谱特征, 最后分别阐述了红外光谱在捕收剂、 抑制剂、 活化剂等浮选药剂作用机理中的应用研究进展。 归纳出红外光谱用于判定捕收剂在矿物表面作用三种机制的判据: 如果捕收剂作用后的矿物表面有新的吸收峰, 则捕收剂在矿物表面发生了化学反应； 如果仅有吸收峰的位置发生移动, 并超过测试设备本身误差范围的移动量, 则捕收剂在矿物表面形成的是化学吸附； 排除上述产生的新红外特征吸收峰和红外特征峰的移动, 且通过反复水洗即可清除表面沾染的捕收剂分子, 则捕收剂在矿物表面发生的是物理吸附。 并指出红外光谱在浮选过程中的应用研究存在的两大问题, 一是将捕收剂与矿物表面的化学反应和化学吸附机理混淆； 二是忽视红外光谱仪器吸收峰位移2～4 cm-1背景误差。 展望未来红外光谱在浮选过程中的应用研究应该着眼于多种药剂混合用药在矿物表面作用机理的研究, 该领域内红外光谱的定量分析研究及红外光谱吸收峰位移的背景误差分析等三方面。

VIRR是搭载在我国最新一代极轨气象卫星FY-3B上的可见光红外扫描辐射计, 发射后的遥感器需要进行不断的辐射定标校准以提高数据质量, 更好的满足用户需求。 为了研究FY3B/VIRR入轨后辐射响应的衰变规律, 利用2011年—2015年敦煌辐射校正场同步试验数据, 采用反射率基法计算其反射太阳波段的辐射定标系数, 除受水汽吸收影响的波段10, 其余各波段定标系数相对标准差均小于1.5%。 以Aqua/MODIS为辐射基准验证了该方法的精度, 结果表明, 正演大气顶辐射与卫星观测值的平均偏差均小于2.5%。 基于上述五年的VIRR定标结果, 结合发射前定标系数, 计算了遥感器的年际衰变率, 结果表明: 仪器衰减显示出一定的波长依赖性, 波长越短的波段衰减越大； 与发射前定标系数相比, 入轨第一年的仪器定标系数有较大程度的变化； 随着在轨运行时间变长, 仪器衰减趋势开始减缓, 在轨运行的第二和第三年衰减均大幅减小； 从第四年开始波长<0.8 μm的波段, 有衰减增大的趋势； 在轨运行两年后, 波长>0.8 μm的波段部分年份出现了响应增加的现象； 与孙凌等的FY3A/MERSI衰减变化规律相比, 衰减率和波长的相关性是一致的, 但MERSI在0.65 μm的波段3和13均出现相应增加的现象, 而VIRR在该波长处的波段1却有衰减增大的趋势； 综合历年的衰减率可以看出, 波长较短的波段7, 8和9年衰减率基本大于5%。

应用近红外光谱技术, 以偏最小二乘算法, 计算预测了37种生药药材甲醇提取物的抗氧化活性。 以交叉验证相关系数(R2), 交叉验证误差均方根(RMSECV)为指标, 考察、 比较了光谱预处理方法对模型效果的影响, 以预测误差均方根(RMSEP)和相对分析误差(RPD)考核了样本的预测效果, 采用1,1-二苯基-2-苦肼基(DPPH)法进行了验证。 研究表明, 采用一阶导数+矢量归一化预处理法和筛选的近红外波段建模, 预测性能最优, 校正模型的R2为0.896 0, RMSECV为4.35%； 预测样本的RMSEP为3.62%, RPD为2.38。 近红外光谱分析技术便捷快速, 可信度较高, 可以用于生药抗氧化性质的整体评价。

认知煤中主要元素的结构与赋存是获取煤结构参数的基础, 对构建煤结构模型, 研究煤的反应特性, 合理利用煤炭资源具有重要意义。 目前煤结构研究多是针对中低变质程度煤的, 对炼焦煤结构研究较少, 炼焦煤的结构模型尚未见报道。 应用FTIR对新阳炼焦煤中羟基基团、 脂肪结构、 芳香结构、 含氧官能团及杂原子结构进行谱学表征, 通过XPS解析煤中氮和硫的赋存形式, 掌握炼焦煤中主要元素的禀赋特征。 结果表明: 新阳煤中与芳香环上的π电子形成的羟基π氢键是羟基的主要存在形式, 多聚体是煤结构中缔合结构的具体表现； 次甲基、 甲基、 亚甲基的含量依次增加, 亚甲基和次甲基含量占煤中脂肪烃总量的82.05%, 煤中烷基侧链较多； 苯环二取代、 苯环三取代是煤中芳香烃的主要结构, 占芳香烃总量的86.74%； 含氧官能团中, 羟基和羰基是主要组成基团, 羧基和醚基含量不足10%。 新阳煤中硅的含量比较丰富, 主要以Si—O—Si和Si—O—C的形态赋存。 吡啶、 吡咯和氮氧化物为氮的主要存在形式, 绝大多数氮分布于煤分子结构单元的边缘； 噻吩硫是煤中有机硫最主要的赋存形式, 超过有机硫总量的60%, 砜和亚砜的含量次之, 硫醇和硫醚的赋存最少。

提出一种稀疏降噪自编码结合高斯过程的近红外光谱药品鉴别方法。 首先对近红外光谱数据进行小波变换以消除基线漂移, 然后用稀疏降噪自编码(SDAE)网络提取光谱特征并降维表示, 最后采用高斯过程(GP)进行二分类, 其中GP选用光谱混合(SM)核函数作为协方差函数, 记此分类网络为wSDAGSM。 自编码网络具有很强的模型表示能力, 高斯过程分类器在处理小样本数据时具有优势。 wSDAGSM网络通过稀疏降噪自编码学习得到维数更低但更有价值的特征来表示输入数据, 同时将具有很好表达力的光谱混合核作为高斯过程的协方差函数, 有利于更准确的光谱数据分类。 以琥乙红霉素及其他药品的近红外光谱为实验数据, 将该方法与经过墨西哥帽小波变换的BP神经网络(wBP)、 支持向量机(wSVM), SDAE结合Logistic二分类(wSDAL)、 SDAE结合采用平方指数(SE)协方差核的GP二分类(wSDAGSE), 以及未采用小波变换的SDAGSM网络等方法进行对比。 实验结果表明, 对光谱数据进行墨西哥帽小波变换预处理能有效提升SDAGSM网络的分类准确率和稳定性。 wSDAGSM方法无论从分类准确率还是分类结果稳定性方面, 都优于其他分类器。

不同产地对中药次生代谢产物有显著影响, 产地鉴别有助于中药的科学合理利用； 其次, 有效成分含量检测是评价中药质量的主要手段。 通过傅里叶变换红外光谱结合化学计量学建立快速鉴别三七产地及测定三七中四种主要皂苷的方法, 为三七的科学、 合理、 规范使用以及对三七质量进行快速评价提供依据。 采集5个区域12个产地117个三七样本的红外光谱。 产地鉴别预处理数据采用离散小波变换除去噪音造成的部分高频信号, 偏最小二乘判别对产地判别贡献率大于1的数据进行筛选, kennard-stone算法将117个个体分为70%训练集与30%预测集。 训练集数据用于建立支持向量机判别模型, 交叉验证法用于筛选支持向量机最优参数, 预测集数据对支持向量机判别模型结果进行验证。 皂苷含量预测预处理数据采用标准正态变量变换、 离散小波变换处理； 处理的红外数据设为X变量, 三七样品中通过高效液相色谱法测得的四种皂苷总量设为Y变量, 采用正交信号校正去除红外光谱中与四种皂苷总量无关的干扰数据。 个体数据分为80%训练集与20%预测集, 训练集建立偏最小二乘回归模型, 预测集数据对偏最小二乘回归模型的预测结果进行验证。 结果显示: (1)交叉验证法得到支持向量机判别模型的最优参数为c=2.828 43, g=0.062 5, 训练集的产地判别最优正确率为91.463 4%； (2)支持向量机判别模型参数设置为最优参数, 代入预测集数据, 预测集的产地判别正确率为94.285 7%, 判别正确率较高； (3)训练集建立偏最小二乘回归模型的相关系数R2=0.941 8, 校正均方差RMSEE=4.530 7； (4)代入预测集数据, 预测集的相关系数R2=0.962 3, 外部检验均方差RMSEP=3.855 9, 皂苷预测值与高效液相检测值接近, 预测效果良好。 傅里叶变换红外光谱结合支持向量机能对三七进行产地鉴别, 正交信号校正结合偏最小二乘回归能对三七中四种主要皂苷总量进行准确预测, 为三七质量控制提供一种快速简便、 无损、 高灵敏度的检测方法。

可溶性固形物和糖酸比是苹果内部品质主要评价指标之一。 为此进行苹果糖酸比和可溶性固形物可见/近红外漫反射和漫透射对比检测研究。 180个冰糖心和红富士样品被分成建模集和预测集(136∶44), 分别用于建立偏最小二乘模型和验证模型的预测能力。 在运动速度5个/秒时, 采集了冰糖心和红富士两种样品的可见近红外光谱。 漫反射和漫透射可见近红外光谱经多元散射校正、 标准正态变量变换、 基线校正等预处理后, 建立了偏最小二乘回归模型。 未参与建模的44个样品用于评价模型的预测能力, 经比较, 漫透射检测方式优于漫反射检测方式, 主要因为漫透射检测方式能更有效地克服杂散光。 可溶性固形物模型预测相关系数达到0.936, 预测均方根误差为0.476°Brix； 糖酸比模型预测相关系数达到0.785, 预测均方根误差为10.94。 研究结果表明: 应用可见/近红外漫透射光谱技术, 可实现苹果可溶性固形物和糖酸比在线检测。 为大宗水果内部品质分选提供了技术支持和参考依据。

炸药、 生物及化学危险物检测在反恐和公共安全领域具有重要应用价值, 也是目前亟需解决的问题。 激光诱导击穿光谱技术利用高能激光脉冲诱导材料产生等离子体, 通过探测等离子体辐射光谱从而分析其组成成分。 拉曼光谱技术是基于非弹性光散射的一种光谱检测方法, 可以反映分子的振动信息。 由于它们都具有快速和非接触遥测的优点, 成为最有发展潜力和应用前景的危险物检测技术。 介绍了激光诱导击穿光谱、 拉曼光谱以及二者联合探测技术在危险物检测中的国内外发展现状, 并对各自的优缺点进行了分析。 激光诱导击穿光谱信号强、 实时性好, 但重复性差、 基底效应影响显著, 在判别组成元素相同而分子结构不同的危险物和干扰物时面临巨大挑战。 拉曼光谱能够提供被测物的分子信息, 适合于鉴别有机危险物, 但信号弱、 受荧光干扰大、 检测低浓度样品及分析混合物的能力弱, 外场使用时受周围杂散光以及环境变化的影响大。 将这两种光谱探测技术相融合, 发挥各自的优点, 可以有效地提高探测危险物的准确度。 但两种光谱联合探测系统结构和数据处理复杂, 成本高, 还有许多技术难点亟需解决。 文章最后, 对危险物激光诱导击穿光谱和拉曼光谱研究的前景进行了展望。

通过测试西石门金矿中不同矿段、 不同期次的黄铁矿样品的拉曼谱峰, 探讨了该区含金黄铁矿拉曼谱峰位移的变化特征及其矿床学意义。 测量结果表明: 在240～600 cm-1范围内, 黄铁矿的拉曼谱峰表现为Fe—［S2］2和Au+—［S2］2-的伸缩振动。 不同矿段、 不同世代的黄铁矿样品的拉曼图谱位移具明显规律性: 矿化最优的330矿段, 黄铁矿的拉曼图谱位移相对于290和370矿段, Au+—［S2］2-的伸缩振动变化大, 其拉曼谱峰偏的强度大并向低频率偏移明显； 反之, 矿化差的370矿段, Fe—［S2］2的伸缩振动变化大, 强度小, 拉曼位移频率变化较小； 同一矿段、 不同世代的黄铁矿样品, 其拉曼谱峰变化也具有以上规律: 第Ⅰ世代黄铁矿, 拉曼强度最大, 拉曼谱峰向低频偏移不明显； 反之, 主成矿期(Ⅱ, Ⅲ世代)的黄铁矿, 拉曼谱峰强度较小, 向低频偏移大。 这表明: 对不同矿段、 不同期次的黄铁矿颗粒进行拉曼谱峰测试, 可以为推测其含金性及所处的地质环境提供依据。

提出了一种将拉曼光谱和基于粒子群的最小二乘支持向量机(PSO-LSSVM)算法相结合快速定量检测三组分食用调和油含量的方法。 以三组分的食用调和油为研究对象, 对拉曼光谱分四步进行了预处理, 进而准确提取拉曼光谱的特征峰强度。 以训练集样本的特征峰强度和调和油样品的百分比含量作为回归预测模型的输入值和输出值, 建立LSSVM和PSO-LSSVM数学模型, 通过测试集样本的相关系数和均方误差对模型的预测能力进行分析。 非线性建模的最小二乘支持向量机(LSSVM)算法的核函数参数σ和正则化参数γ对模型的学习和泛化能力影响很大, 导致模型的预测精度和泛化能力过度依赖于参数——在优化步长过小时耗时较长, 过大时又无法得到全局最优值。 提出的PSO-LSSVM算法, 利用粒子群全局优化能力和收敛速度快的特点对LSSVM的模型参数σ和γ进行优化, 从而克服LSSVM算法中耗时与盲目性的问题。 分析结果表明, PSO-LSSVM算法对三组分食用调和油中大豆油、 花生油和葵花仁油定量预测模型的测试集相关系数分别为0.967 7, 0.997 2, 0.995 3； 均方误差分别为0.054 9, 0.009 2, 0.047 1。 与LSSVM算法相比, PSO-LSSVM模型的预测精度更高。 因此, 该方法可以快速、 准确地检测三组分食用调和油的含量。

流体包裹体盐度及类型是分析地质流体作用的重要地球化学参数。 NaCl-H2O体系是地质体中最常见的流体体系之一, 其盐度通常由显微测温法获得, 而盐水合物的低温拉曼光谱不仅可以用来计算流体包裹体盐度, 还可以区分盐水类型。 理论上讲, 低温冷冻条件下的流体包裹体并非均匀体系, 单一测点的拉曼光谱具有较强的局限性, 由其计算的盐度并不能代表整个流体包裹体的盐度。 为了更好地了解低温条件下流体包裹体的相变特征及其拉曼光谱对盐度的响应, 本文通过配置五种不同浓度的NaCl溶液, 研究了其在低温下的结晶过程及拉曼光谱特征。 结果显示, 在反复冷冻与升温过程中, 冰晶首先形成, 而水石盐的形成依赖于盐溶液的浓缩, 多形成于冰晶间的缝隙中。 水石盐的四个拉曼特征峰中, p1［(3 402±1) cm-1］和p2［(3 419±1) cm-1］相对强度稳定, p3［(3 432±2) cm-1］和p4［(3 535±4) cm-1］相对强度随盐度增加发生大幅度变化, 从而导致相同盐度样品不同测点的拉曼特征比值随盐度增加而愈发离散。 因此, 传统的流体包裹体单一测点低温拉曼测盐误差较大, 数据分析显示多点测试统计平均值才能更好的反映流体的真实盐度。 相对于强度和半高宽, 总峰面积与盐度相关性最好, 是计算盐度的首选参数。 该研究阐述了低温拉曼测盐的实验操作和数据处理方法, 并阐明了其在流体包裹体分析中的应用条件。 尽管操作过程较复杂, 但其抗干扰强, 应用盐度范围广, 计算结果可靠, 是重要的测盐方法。

低密度脂蛋白(LDL)氧化修饰是导致动脉粥样硬化(AS)的关键因素, LDL在氧化修饰过程中荧光特性会发生一系列改变。 为评价丁香对LDL氧化过程中荧光的抑制效果, 采用传统荧光及三维荧光等高线光谱研究丁香对LDL氧化修饰过程中荧光特性的影响。 结果显示: LDL氧化孵育荧光特性的最佳测定时间为48 h； 丁香粗提物对LDL氧化修饰过程中色氨酸(Trp)荧光猝灭、 荧光发色团红移、 氧化产生的活性醛修饰apoB 100所含赖氨酸(Lys)残基变化、 荧光物质和脂褐素产生及三维荧光的变化均具有较好的抑制作用, 且抑制作用与粗提物浓度成正相关。 在此基础上进一步发现, 丁香各极性成分(正己烷相(丁香精油)、 乙酸乙酯相、 正丁醇相及水相)对LDL氧化修饰过程荧光特征的变化影响不一。 其中, 正己烷相对Trp荧光猝灭、 荧光发色团红移及三维荧光变化的抑制作用最强, 而乙酸乙酯相抑制活性醛修饰Lys残基、 荧光物质和脂褐素的产生效果最好。 结果表明, 丁香对LDL氧化修饰过程中荧光特性的变化具有较好的抑制作用, 抑制作用的主要物质集中在正己烷相和乙酸乙酯相。 该研究为后续丁香组成分析及其功能食品研发提供参考。

太赫兹(THz)波是指频率在0.1～10 THz频段的电磁波。 太赫兹光谱技术不同于以往的检测手段, 可以用于检测氨基酸同分异构体, 反映物质的分子结构和构型, 对食品安全和药品药性控制有着重要的意义。 亮氨酸与异亮氨酸属于同系的同分异构体, 它们具有近似的分子结构, 但物理化学性质有很大的差别。 生物大分子的太赫兹吸收与其分子间氢键和分子内氢键的振动和转动能级相关的偶极跃迁有关, 可以利用分子偶极跃迁进行生物分子的指纹识别。 采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)和傅里叶红外光谱(FTIR), 对亮氨酸和异亮氨酸进行了测量。 在中红外波段亮氨酸与异亮氨酸的吸收光谱几乎完全重叠, 而在太赫兹频波段可以观察到它们的光谱存在明显差异, 因此太赫兹光谱能够作为快速准确鉴别这两种物质的方法。 采用密度泛函理论(DFT)对亮氨酸和异亮氨酸的低频集体振动模式进行理论模拟, 并对其太赫兹光谱进行研究和讨论。 通过比较实验和理论结果, 计算得到的峰位与实验结果可以互相印证。

城市污水处理厂出水作为再生水的主要水源, 其迥异的物质组成给受纳水体带来潜在环境风险。 全面掌握污水厂出水水体中有机物组成及结构信息, 将为污水厂提标改造及有毒有害物质排放标准的制定提供理论支撑。 采用傅里叶变换红外光谱和三维荧光光谱技术, 结合二阶导数光谱及区域积分分析方法, 对4个典型城镇污水处理厂(W1, W2, W3, W4)出水水体中颗粒态有机物(POM)与溶解态有机物(DOM)的物质组成及结构差异特征进行了分析。 结果显示: 污水处理厂出水中POM主要组分为脂肪类、 芳香类、 糖类及矿物盐, 而DOM主要由有机酸、 蛋白质、 多肽、 糖类及芳香类物质组成。 各污水处理厂出水水体POM中, W1芳香类物质较多而矿物盐类等颗粒较少, W2较W1含有更多的糖类物质, W3含较多脂类、 蛋白类及糖类, 而W4含有芳香类及羧酸物质的有机物较多。 水体DOM组成中, W1和W2成分较为类似, 主要为芳香性较高的大分子有机酸, 其含量分别占总有机物的73.9%和67.7%； W3与W4组成中蛋白、 多肽及糖类含量较高, 其中类蛋白物质分别占DOM总量的71.3%和53.5%。 研究结果表明, 采用傅里叶变换红外光谱结合二阶导数分析能很好识别不同污水处理厂出水水体中POM与DOM主要物质组成及结构差异, 同时利用区域积分方法对样品三维荧光光谱进行解析, 能更进一步定量分析不同来源样品物质组成特征。

采用多种光谱技术结合圆二色谱技术研究了考马斯亮蓝G-250(CBBG-250)相互作用于牛血清白蛋白(BSA), 探究了两者之间的作用机理。 荧光光谱结果表明BSA与CBBG-250结合形式是静态猝灭, 随CBBG-250浓度增加, 其形成常数随温度逐渐减小, 结合比为1∶1, 根据Stern-Volmer曲线计算焓变值(ΔH)和熵变值(ΔS)分别为-4.38 kJ·mol-1和-6.16 J·mol-1·K-1, 均小于零, 证明该过程是一个自发过程。 傅里叶红外光谱测定结果表明CBBG-250的加入引起BSA结构的变化, 随着CBBG-250溶液浓度的增加, BSA中色氨酸微环境极性被改变, 在1 600～1 700 cm-1(酰胺带Ⅰ)和1 600～1 500 cm-1(酰胺带Ⅱ)处的特征吸收带蓝移。 其中1 650 cm-1移动至1 710 cm-1, 1 544 cm-1移动到1 573 cm-1, 显示BSA α-螺旋(1 650～1 658 cm-1)和β-折叠(1 620～1 640 cm-1, 1 675 cm-1)结构发生变化, 且α-螺旋含量比结合前有所降低。 圆二色谱分析结果表明, 两者间通过氢键和范德华力为主的作用力使得BSA二级结构发生变化, α-螺旋含量由42.15%下降至1.27%, 该结果进一步被分子建模对接技术证明。

阳离子聚丙烯酰胺是污水和污泥处理中常用的一种絮凝剂, 传统方法制备的阳离子聚丙烯酰胺因阳离子单体随机分布, 电荷过于分散, 导致其在絮凝时不能充分发挥阳离子单体的电中和作用, 为此本研究尝试使用一种新型方法制备阳离子聚丙烯酰胺, 即以二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和丙烯酰胺(AM)为单体, 分别以两种不同分子量的聚丙烯酸钠(PAAS)为模板, 使用紫外光引发模板聚合法制得模板聚合物TPDA1和TPDA2, 同时使用紫外光引发聚合法制得非模板聚合物(NTPDA)作为对比。 使用红外光谱(FTIR)、 氢核磁共振图谱(1H NMR)、 扫描电镜(SEM)等方法对制得的聚合物进行表征, 并通过污泥脱水试验研究其污泥脱水效率。 波谱分析结果表明, 添加模板提高了DMDAAC单体的活性, 促使聚合物分子中形成DMDAAC连续分布的阳离子单体嵌段结构, 从而提高了聚合物的絮凝性能, 尤其是电中和作用； SEM扫描显示模板聚合物的具有较大的比表面积和分形维数； 污泥脱水试验表明, 模板聚合物具有较好的污泥脱水性能和较宽pH应用条件, 当模板聚合物TPDA1投加量为50 mg·L-1, 污泥pH为8时, 其具有最佳污泥脱水效率, 污泥含水率降至最低值72.5%。 模板分子量对聚合物属性也存在影响, 分子量较低的模板制得的聚合物具有相对较好的污泥脱水效率。

基于二组分混和食用油的吸收系数是各自组分吸收系数按照掺杂比例的线性组合的假设以及朗伯-比尔吸收机理, 提出并推导了二组分食用混合油的线性混合数学模型。 该数学模型可根据相同厚度的两种原料油和其二组分混合油对相同光源的吸收光强变化计算出混合油的组分比例。 根据误差理论, 利用全微分公式分析了组分比例计算值的误差, 表明通过选择使两种原料油的透射光强和吸光度差值的乘积较大的波长位置, 可以优选出检测波长。 搭建了可见-近红外光谱检测系统, 利用花生油掺杂玉米油、 花生油掺杂大豆油和玉米油掺杂大豆油三种混合油对模型进行了验证。 结果表明, 该模型对掺杂10%以上的混合油的成分比例计算值和实际值的相对误差在5%以内, 相关系数分别达到0.999 4, 0.999 7和0.999 3, 标准误差分别为0.006 9, 0.005 1和0.007 6, 并证实本研究的波长选取方法是合理的。 此外, 对3种按同样比例组合的、 未混合的分立油样本进行了检测, 计算组合比的相对误差也可控制在10%以内, 同时揭示入射光源的平行度和待测装置的垂直度对检测精度有一定影响。 试验证明, 不同于传统的光谱结合化学计量学的检测方法, 本方法可以仅通过检测原料油和混合油在选定波长上的吸收光强即可准确计算得到掺杂比例。

SIMCA采用PCA模型参数和F检验构造计算T2i/T2ucl和Si/Q统计量作为样本分类的新属性, 并计算待测样本到各类主成分空间的欧式距离作为判别类别的依据, 是一种最常用和优秀的光谱分类方法。 但是, 在Q对T2作图平面上, 以欧式距离确定的样本分布范围是一个圆, 多数情况下并不一定能符合实际样本分布规律。 本文在分析了SIMCA理论缺陷的基础上, 提出了一种新方法, 即用马氏距离代替欧氏距离作为判别依据来判断样本的类别。 并设计了采用红外光谱判别组分比例很接近的掺假食用油样本的实验, 以及用近红外光谱判别相近皮毛样本的实验。 用调和比5%～8%的食用油红外光谱PCA模型, 分别以马氏距离和欧式距离计算出其样本的分布范围, 结果表明马氏距离的分类与识别能力更强。 新方法和SIMCA对动物皮毛样本的正确识别率分别为87.5%和75%, 对比例相近的食用油调和油的正确识别率分别为65%和55%。 结果表明新方法对化学组成差异微小的样品分类精度明显优于SIMCA。

基于二次测量的多光谱辐射测温反演算法由于无需事先假设发射率模型而受到广泛关注, 但需要较长的迭代时间, 并且需要设定合适初始温度和发射率范围。 为此提出了基于发射率偏差约束的多光谱真温反演算法。 将二次测量法中发射率连续迭代转变为发射率偏差约束后迭代, 拟合了光谱发射率偏差和温度偏差之间的函数关系, 依据此函数关系确定每次迭代所产生的发射率偏差, 从而迅速减小发射率搜索范围, 提高计算效率。 针对四种光谱发射率模型的仿真结果表明, 与二次测量法相比, 新算法无需设定温度初值范围, 在保证反演精度的前提下, 运算效率提高60%以上。

细胞色素C(Cytochrome, Cyt c)作为细胞内线粒体的电子传递体, 与NO之间的相互作用结果对于线粒体凋亡的检测有着重要的生物学意义。 采用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、 电子顺磁技术(EPR)、 时间过程光谱、 圆二色(CD)光谱和同步荧光光谱等方法对处于不同价态的Cyt c与NO替代物, 即proliNO/NO(proliNONOate)的相互作用过程, 以及Cyt c在结合NO过程中蛋白空间结构的变化进行了详细研究。 实验结果发现: 在模拟生理条件下, 不同价态的Cyt c都能够直接与NO替代物(proliNO/NO)所产生的NO发生配位反应。 推断出Cyt c与NO之间相互作用发生的可能机制: NO与Cyt c结合过程, 是因为与Cyt c中Fe配位的轴向配体以及卟啉周围的取代基变化而发生结合的。 具体反应过程为: 溶液中的NO诱导Cyt c中的Heme上Met80远离原来位置, Fe—S键断裂, 进而空出的Fe与NO结合生成Fe—N键, 从而生成新的Cyt c-NO配合物。 研究表明: Cyt c-NO二元复合物不稳定, 会发生光解离反应, 通过线性拟合得出: 其解离过程属于准一级反应, 解离速率为(0.071 1±0.039 6) s-1。 同时, 血红素Fe与NO间新键的形成, 影响了色氨酸和酪氨酸微环境的变化； Cyt c二级结构受proliNO/NO浓度的影响, 当proliNO/NO浓度低于8.6×10-4 mol·L-1时, Cyt c的α-螺旋特征峰强度变化很小, 且位置不变； 但proliNO/NO浓度高于8.6×10-4 mol·L-1时, 即过量, Cyt c的二级结构变化很明显, 说明过量的NO能导致Cyt c二级结构的破坏。 NO与Cyt c配位反应机制的研究对于利用NO抑制线粒体内的氧气消耗, 以及线粒体内NO的代谢具有重要的意义。

为了建立稳定可靠的鲜枣品质检测模型, 利用光谱和水分补偿方法进行鲜枣内部品质的检测。 首先, 针对鲜枣各品质指标(水分含量、 可溶性固形物含量、 维生素C含量、 蛋白质含量、 硬度值), 采用回归系数法(RC)提取特征波段并建立最小二乘支持向量机(LS-SVM)检测模型, 预测集的决定系数(R2P)均在0.8261以上, 预测均方根误差(RMSEP)均在3.324 9以下。 在提取各项品质指标特征波段的基础上, 剔除其他四项单一品质特征波段中与水分特征波段(包含利用RC法所提取到的水分特征波长和鲜枣中具有明显水分特征的吸收峰)重叠或接近的波段, 并与鲜枣水分含量值进行数据融合建立了各项指标的水分补偿模型。 结果表明, 硬度值的水分补偿模型精度有一定提高, R2P和RMSEP分别为0.830 5和0.055 3； 可溶性固形物含量、 维生素C含量、 蛋白质含量的水分补偿模型精度均有所下降, R2P分别为0.804 1, 0.878 2和0.837 8, RMSEP分别为1.347 3, 0.638 0和3.503 2。 然后, 分析各品质指标间的相关性, 结果表明, 水分含量在0.05水平上与硬度值呈现显著的相关性, 在0.01的水平上与其余三项品质指标之间存在极显著的相关性, 相关性强弱与水分补偿模型的建模结果相互支持。 研究表明, 水分补偿法所建的预测模型可用于鲜枣内部品质的检测, 水分含量与其他四项品质指标之间有相互作用并影响其他品质指标所建立的预测模型。 该研究为进一步探讨光谱检测中各内部品质指标间交互作用的解耦提供了新思路。

矿物颜料是古代壁画显色的物质基础, 其可见光谱反映自身物质和物理属性。 不同颜料对可见光吸收特性的差异导致光谱曲线形状不同, 同一种颜料因粒径等级差异引起光谱曲线幅值的规律性变化。 依据矿物颜料上述特性, 提出一种基于可见光谱的古代壁画颜料无损鉴别方法, 通过光谱归一化方法实现不同粒径等级的同一颜料光谱曲线叠合, 去除颜料粒径等级对光谱曲线幅值变化的影响, 然后提取表征光谱曲线在各波段增减性和凹凸性的一阶与二阶导数特征, 与光谱曲线组合得到颜料物质属性鉴别的光谱组合特征空间, 以光谱角和欧式距离为基础构建评价指标, 计算待鉴别颜料与数据库参考样本在光谱特征空间中的匹配误差(ME), 实现颜料物质属性的鉴别。 通过构建矿物颜料平均粒径大小和光谱反射率均值之间关系函数, 实现颜料平均粒径大小的鉴别。 基于构建的古代壁画常用颜料光谱数据库, 以莫高窟壁画为对象, 通过非接触式原位无损测量方法测量获得壁画颜料的可见光谱数据, 对本文方法进行了验证, 并以石绿和青金石颜料的鉴别结果为例, 对古代壁画颜料使用技法、 不同朝代颜料使用的差异性及原因进行了探讨。 该方法将为更加全面深入研究和保护古代壁画提供有效的理论与方法支撑。

由于壳聚糖的大分子键上分布着大量的氨基、 羟基和N-乙酰基等活性功能基团, 将其改性作为天然绿色絮凝剂越来越受到关注, 但对其的接枝共聚产物的光谱学表征研究鲜有报道。 因此, 对壳聚糖基絮凝剂进行光谱学表征与分析研究具有重要意义。 论文以壳聚糖(CS)、 丙烯酰胺(AM)、 二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为接枝共聚单体, 采用光聚合技术制备壳聚糖基絮凝剂CS-P(AM-DMDAAC)。 采用X射线衍射(XRD)、 紫外光谱(UV)、 红外光谱(IR)研究其结构特征； 分析了壳聚糖、 丙烯酰胺、 二甲基二烯丙基氯化铵及三者接枝共聚产物的X射线衍射(XRD)、 紫外光谱(UV)、 红外光谱(IR)的图谱特征和振动吸收峰归属。 研究了壳聚糖脱乙酰度、 壳聚糖浓度、 阳离子度对接枝共聚产物壳聚糖基絮凝剂CS-P(AM-DMDAAC)的X射线衍射(XRD)、 紫外光谱(UV)、 红外光谱(IR)的影响。 UV光谱和IR光谱研究结果证明CS, AM和DMDMAAC成功发生接枝共聚反应制备出CS-P(AM-DMDAAC), 壳聚糖浓度增加导致其光谱对称性减弱。 XRD图谱研究表明接枝共聚反应使得壳聚糖的晶型结构趋向不定型结构转变, 不定型结构相比于晶型结构更易于水化, 故接枝共聚产物具有更加优异的溶解性。

植被冠层反射太阳光会产生部分偏振光, 这为偏振遥感探测提供了信息源。 利用地基平台开展野外偏振测量是非常重要的研究, 它不仅能获取植被冠层本质的偏振反射特性, 而且还可以与机载或者星载平台数据进行匹配； 虽然研究者们已经通过机载或者星载偏振探测器获取了大量植被冠层的偏振反射信息, 但是关于地面植被冠层偏振反射分布特性的研究却很少。 因此, 为了详细研究植被冠层的偏振反射特性, 基于野外多角度高光谱偏振测量与偏振反射物理机制, 分析了植被冠层偏振光谱特性及其偏振反射分布特性； 随后, 反演了两种偏振模型的参数, 将测量值与模拟值进行对比分析。 研究结果发现, 植被冠层的偏振反射具有明显的各项异性特征, 而且与波长之间存在微弱的关系； 同时, 偏振模型可以很好地模拟植被冠层的偏振反射信息, 可以作为研究植被冠层的理论依据。 该研究测量的偏振反射信息与模型计算值之间呈现良好的吻合性, 既描述了植被冠层偏振反射分布特性, 又证明模型的有效性和测量结果的准确性。 对植被冠层偏振特性的详细研究, 不仅有助于完整地解释植被冠层与电磁波之间的辐射响应特征, 而且对于偏振遥感对地观测以及地表偏振信息对大气偏振信息的研究也具有重要科学价值。

为了探索不同滞尘量对植被冠层光谱的影响, 以位于上海市中心城区的上海师范大学徐汇区校园为研究样区, 选取并使用ASD FieldSpec 3地物光谱仪测定校园内龙爪槐、 紫荆、 红叶石楠及蔓长春等植物不同滞尘量等级下的冠层反射光谱, 然后在实验室中使用万分之一电子分析天平测定相应植物的滞尘量并计算各植物的滞尘能力。 在此基础上, 分析不同滞尘量对植物冠层光谱特征变化的影响。 结果表明: (1)植物在710～1 350 nm之间光谱反射率会随着滞尘量的增减而减小而且三条曲线之间的差值较大； 滞尘量的变化对各植物在350～710和1 450～1 750 nm之间的光谱影响较复杂, 三条曲线之间的差值虽小但差值比并不小。 (2)滞尘对植物冠层光谱的影响不仅与滞尘量有关还与树种有关, 不同植物或同种植物不同波长的光谱曲线对滞尘量的灵敏度不同。 (3)各植物在“绿峰”和红边附近的光谱曲线的斜率会随着滞尘量的增加而减小。 (4)滞尘不会引起红边位移现象, 但会消弱红边一阶导数的“双峰”现象, 表现为“主峰”值与“次峰”值之间的差随着滞尘量的增加而减小, 红边位于719 nm处。 找到滞尘或不同滞尘量对植被冠层光谱的影响关系, 对高光谱遥感在这一领域的应用具有重大意义。

表面损伤和可溶性固形物是丰水梨品质的重要指标, 为降低丰水梨的在线分选伤果率, 探索丰水梨可溶性固形物套网分选的可行性。 在运动速度5个·s-1、 积分时间80 ms的条件下, 采集350~1 150 nm范围内的丰水梨套网前后的近红外漫透射光谱。 对比分析了丰水梨套网前后的光谱特征差异, 套网检测的光谱有效信息降低。 为提高套网检测光谱的有效信息, 利用多项式拟合的方法剥离网套光谱。 并采用丰水梨套网前后、 多项式拟合剥离网套光谱后的光谱建立可溶性固形物在线检测模型。 对所建立的模型进行对比分析, 其中采用二次多项式拟合剥离后的光谱建模效果最佳, 建模集均方根误差为0.328°Brix, 相关系数为0.95, 最终实现了丰水梨可溶性固形物的套网在线检测。 采用未参与建模的36个样品进行在线分选准确性评价, 分选准确性为94.4%。 试验结果表明, 研究可为含水量高、 易碰伤、 易擦伤的水果提供在线分选策略及理论依据。

真菌感染是柑橘的一种常见病害, 是柑橘腐烂的主要因素, 自动化检测出柑橘真菌感染可以有效提高柑橘的商品价值和市场竞争力。 运用高光谱成像技术对真菌感染柑橘腐烂部位的缺陷特征进行了快速识别检测。 基于ROI提取柑橘真菌感染光谱曲线, 对光谱矩阵进行主成分分析, 分析权重曲线后得到4个特征波段, 分别为615, 680, 710和725 nm, 然后对这4波段组合分别做主成分分析, 通过分析权重曲线提取到615和680 nm两个特征波段, 基于这两个特征波段做主成分分析, 以第2主成分图像为基础识别柑橘真菌感染部位, 识别率达到了100%。 高光谱成像技术可用于快速检测柑橘真菌感染引起的腐烂缺陷, 为开发水果分级和缺陷检测等相关仪器设备的研究提供了理论方法和依据。

高光谱图像作为一种快速无损的分析技术在食品行业中得到广泛应用。 腊肠(sausage)是一个非常古老的食物生产和肉食保存技术, 中国的腊肠有着悠久的历史。 我国商业行业标准SB/T10003—92按腊肠的理化特征, 将腊肠分为优级, 一级, 二级。 针对腊肠在近红外(NIR)波段的高光谱信息, 采用连续投影算法(SPA)进行特征波段的提取, 分别建立了腊肠等级判别模型PLSR(基于全波段的模型)与SPA-MLR(基于特征波段的模型)。 其中, 基于特征波长的SPA-MLR模型的预测决定系数达到0.929, 判别正确率100%。 表明采用高光谱图像的近红外波谱信息能够实现腊肠品质的快速、 无损分析。

等离子体状态是决定极紫外光源功率和转换效率的最重要因素之一, 理论和实验研究上Xe气流量对放电等离子体极紫外光源辐射谱和等离子体状态的影响, 对于优化光源工作条件具有重要的意义。 理论上, 采用碰撞-辐射模型, 模拟了非局部热力学平衡条件下, 不同电离度的离子丰度分布随电子温度和离子密度的变化。 推导了Xe8+~Xe11+离子4d-5p跃迁谱线强度随电子温度的变化趋势。 实验上, 采用毛细管放电机制, 利用罗兰圆谱仪测量和分析了不同等离子体密度条件下, 放电等离子体极紫外光谱的变化, 分析了Xe气流量对等离子体状态的影响。 理论和实验结果表明: 相同的电流条件下, 等离子体箍缩时的平均电子温度随着Xe气流量的增加而降低。 对于4d-5p跃迁, 低电离度离子与高电离度离子谱线强度的比值随着温度的增加而减少。 电流28 kA、 Xe气流量0.4 sccm(cm3·min-1)时, 等离子体Z 箍缩平均电子温度位于29 eV附近。 Xe气流量增加时, 受离子密度和最佳电子温度的影响, 实现Xe10+离子4d-5p跃迁13.5 nm(2%带宽)辐射谱线强度最优化的Xe气流量位于0.3~0.4 sccm之间。

基于Cs2BO+2的正热电离质谱法测定样品中硼同位素时, 硼含量的准确测定直接制约着硼同位素测定的成败。 目前, 使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-OES)测定高盐样品的硼含量仍然存在很大问题, 主要体现在两个方面: 高盐的基体干扰和仪器检出限制约, 而仅仅依靠简单的稀释无法很好的解决这些困难。 因此对样品进行硼元素的预富集以及基体离子的去除是十分必要的。 在使用硼特效树脂进行硼元素的吸附时发现部分钠离子也会被同时吸附, 故采用3 mol·L-1的氨水可以洗脱大部分吸附的钠离子而不造成硼的损失, 达到了去除基体的目的。 随后使用10 mL 75 ℃的0.1 mol·L-1盐酸将硼特效树脂吸附的硼洗脱实现了样品中硼的富集。 ICP-OES测定硼含量时, 选择波长为208.900 nm, 样品的加标回收率在106.00%～108.40%之间, 检出限为0.006 mg·L-1, 定量下限为0.02 mg·L-1。 通过不同盐度下的12次重复实验, 其相对标准偏差小于5%, 在1.94%～3.37%之间, 因此该方法是可行的, 并不存在偶然误差。 联合此方法和Cs2BO+2离子的正热电离质谱法, 成功测定了8个地质石盐样品的硼含量及硼同位素组成。

测试了采集自黑龙江省塔河地区的300块并进行抛光处理后的岩石样本350～2 500 nm间光谱反射率、 磁化率、 密度 、 孔隙率和金属元素含量(Fe, Mn, Ti, Zr, V, Zn, Pb, Nb, Co, Bi), 并计算了其光谱吸收深度。 在此基础上, 以相关性分析方法为依据, 探讨了所采集岩石样本的金属元素含量、 物性参数、 反射光谱间的特征响应关系, 计算了岩石样本金属元素和光谱吸收深度间的相关性系数、 物性参数与光谱反射率的相关性系数, 获得成果如下: (1)在410 nm附近, 闪长玢岩各金属元素与吸收深度间的相关系数都存在尖锐的波峰和波谷, 相关系数达到极值。 (2)岩石样本金属元素和吸收深度的相关性研究中, 侵入岩的相关系数则显著高于其他岩石类型。 (3)1 400 nm附近, 岩石样本金属元素与吸收深度、 各物性参数与光谱反射率的相关性都存在尖锐的波峰和波谷。 其中磁化率、 密度、 视孔隙率与光谱反射率的相关系数在可见光范围内波动变化较大。 (4)在1 900～2 500 nm范围内, 金属元素与光谱吸收深度、 各物性参数与光谱反射率间的相关系数波动较大, 其中金属元素和光谱吸收深度呈显著相关, 相关系数达到极值。 进一步研究了岩石金属元素和物理特性与其光谱特征的关系, 对于不同岩性的不同波段的反射率与不同金属元素间分布状态的探测, 具有一定意义。

作为煤质评价的重要指标之一, 热值的快速、 准确测量对电厂燃煤锅炉的优化燃烧和经济运行至关重要。 采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术结合BP神经网络定量分析模型和聚类分析, 以35个煤粉样品作为研究对象进行热值的定量分析。 基体效应对LIBS光谱数据的显著影响, 针对基于某类煤粉样品所建立的定标曲线不能直接用于不同煤种的定量分析, 采用K-means聚类方法根据热值、 灰分、 挥发分把样品分为三类对训练集和预测集样品进行优化选择。 通过谱线强度和热值变量相关性分析, 同时考虑特征谱线的物理意义, 最终提取12条元素谱线的峰值强度作为输入参数, 建立BP神经网络模型对燃煤热值进行预测。 定标结果表明, 建立的神经网络模型具有良好的定量分析能力, 定标曲线拟合度R2为0.996, 热值预测值的相对误差低于3.42%, 多次重复测量的相对标准偏差在4.23%以内。 对聚类分析中3类样品具有不同的预测能力, 采用峰值强度作为输入参数时, 能够在一定程度上减弱试验参数波动和基体效应造成的影响。 定量分析结果的重复性和准确性可以通过对不同类别的煤种分别建立BP神经网络模型来进一步改善。 LIBS技术结合BP神经网络可以对煤粉热值进行定量分析, 在现场在线/快速检测领域具有很好的应用价值和潜力。

农产品基体复杂, 为了减弱水分和有机质对其痕量重金属元素LIBS检测能力的影响, 以期提高目标元素LIBS分析灵敏度和预测精度。 以实验室含Pb溶液污染处理的新鲜猪肉样品为例, 对猪肉样品进行烘干、 粉碎、 压片处理, 比较样品简单的物理方法前处理提高目标元素LIBS探测效果的可行性。 通过采集猪肉鲜样和干样的LIBS谱线信息发现, 鲜样受水分、 有机质成分影响致使其谱线信息背景和噪声信号干扰较大； 对于10个浓度梯度的样品, 目标元素特征谱线Pb Ⅰ 405.78的LIBS强度信息在鲜样中无明显的差异性, 而在干样样品中差异明显并表现出一定的梯度关系。 说明LIBS缺乏对鲜样样品低浓度Pb污染的探测能力, 干燥处理削弱了水分的影响、 浓缩了样品浓度范围, 提高了LIBS的检测灵敏度。 通过目标元素Pb的真实浓度与其特征谱线LIBS强度线性定量模型分析, 干样样品的线性相关系数远大于鲜样样品, 此时猪肉干样样品检测限为5.13 mg·kg-1, 说明干样样品具有一定的预测精度。 整个工作证明猪肉等农产品在经过合适的、 简单的物理方法前处理后, 有望在LIBS分析灵敏度和检测精度方面发挥应有的潜力, 且该物理方法前处理同样适用于其他肉类的LIBS检测分析。

在水体重金属激光诱导等离子体光谱定量分析中, 一般提取光谱的多个特征变量进行浓度反演, 但变量之间所包含的光谱信息可能存在重叠, 回归模型的复杂程度也随之增大。 为提取有效特征变量, 研究了基于偏最小二乘法(PLS)的变量筛选方法。 该方法以待测元素浓度为因变量, 多个与待测元素浓度相关的LIBS光谱特征值为自变量, 进行PLS建模； 依据各原始变量的投影重要性指标值进行变量筛选, 提取最优变量子集。 结果表明湖库水体中Pb元素的最优变量子集为Pb Ⅰ 405.78 nm峰值及峰值前相邻点光谱值、 内标校正值和信背比值, 训练集的复相关系数R２m=0.912。 以优化变量组合进行PLS回归分析, 测试集预测结果的RSD和RE分别为10.2%和7.9%, 显著优于内标法的预测结果。 结果还表明, 变量筛选结果对于不同元素和不同水样具有一定适用性。 研究结果为水体重金属LIBS定量分析提供了优质特征数据, 研究方法为其他涉及变量筛选的定量分析提供了参考。

以不同处理工艺钢渣, 即转炉热泼渣、 转炉滚筒渣、 铸余渣、 铁水脱硫渣、 电炉热泼渣和电炉滚筒渣作为研究对象。 利用X射线衍射仪和X射线荧光光谱分析仪研究钢渣的化学成分与物相组成。 利用BP神经网络模型建立钢渣活性指数预测模型, 研究化学成分、 物相组成与活性的关系。 结果表明: 钢渣的处理工艺不同, 其化学成分与物相组成存在明显差异； 钢渣活性指数预测模型具有良好的符合性, 即相对误差为2.42%和-2.54%, 能充分反映输入层与输出层之间的映射关系。

M矮星是银河系中最普遍的恒星, 它们的运动状况能提供银河系演化的线索, 视向速度(RV)是反映M矮星运动状况的重要参数之一。 我国的大科学工程LAMOST巡天项目已经获得了数十万M型星光谱, 测量这些恒星的视向速度需要自动、 高效的程序。 计算M矮星视向速度的一般方法是将观测光谱与模板光谱进行交叉相关得出。 然而在实际处理过程中, 由于本质上的不同或者噪声的影响, 一些观测光谱和模板光谱错误匹配, 从而使得这些光谱的视向速度测量产生偏差。 为了减少噪声等因素的影响, 对于信噪比较高、 但局部有较强噪声的光谱, 采用统计与经验特征相结合的方法选取光谱中的有效特征段、 避开噪声污染的波段计算M型星的视向速度。 利用该方法对LAMOST DR3 M型星星表中的部分实测光谱测量了视向速度, 将之与APOGEE星表中的对应视向速度进行了对比。 结果表明该方法有效地减少了局部噪声对视向速度的影响, 提高了视向速度测量的准确率。

可调谐激光二极管吸收光谱(TDLAS)技术的成熟和快速非接触气体浓度测量的优点, 十分适合用于对封装西林药瓶内残留氧气进行浓度检测。 采用TDLAS技术对封装西林药瓶内残留氧气进行浓度检测, 检测系统的光路经过空气和玻璃药瓶, 玻璃瓶壁对激光的散射和衰减是检测系统的主要干扰, 给二次谐波信号的稳定性带来了很大影响。 设计和搭建了基于TDLAS的封装西林药瓶残氧量检测系统。 针对从系统中提取出的二次谐波信号, 提出了一种基于小波变换的基线消除和噪声滤除方法, 解决在残留氧气浓度检测过程中基线漂移和噪声干扰问题, 克服玻璃瓶壁对二次谐波信号的干扰, 效果明显。 选用“sym6”小波, 将实验测得的信号进行五层小波分解, 根据每一层小波分解得到的低频分量求出相应的基线斜率, 对五个基线斜率进行加权平均得到原始信号的基线斜率。 由求得的基线斜率, 对原始信号经过去基线处理, 再进行小波分解和软阈值处理后得到重构信号。 对氧气浓度为21%的西林瓶的测量结果表明, 处理后谐波信号和理论信号之间的相对误差由处理前的1.26%下降到了0.12%, 证明了此方法可以很好地解决在残留氧气浓度检测过程中基线漂移和噪声干扰问题, 克服玻璃瓶壁对二次谐波信号的干扰, 为氧气浓度测量提供很高质量的信号。

中阶梯光栅具有刻线密度低、 闪耀角度大、 衍射级次高、 光谱范围宽、 色散率大、 光谱分辨率高等一系列突出优点, 近年来由于其优良的性能而倍受青睐。 作为评价中阶梯光栅质量的衍射效率和杂散光系数直接体现了中阶梯光栅的光学性能, 能够准确地进行中阶梯光栅衍射效率和杂散光系数的测量是光栅应用的前提。 鉴于此, 基于中阶梯光栅的衍射理论创造性地提出用一套系统对中阶梯光栅的衍射效率和杂散光系数进行检测, 该系统引入双轨结构, 具有结构简单新颖、 一机多能等优点。 通过理论分析和计算, 确定了检测系统的结构参数, 设计结果表明: 该检测系统可用于测量190～1 100 nm光谱范围内的中阶梯光栅绝对衍射效率, 同时也可用于测量200～800 nm光谱范围内的中阶梯光栅杂散光系数, 实现了将衍射效率测量和杂散光测量集于一体的设计思想。

提出一种基于液晶可调滤光片(LCTF)与两片液晶可调相位延迟器(LCVR)构成的偏振高光谱成像系统, 相对于传统LCTF具有转动部件以及无法获取全部偏振态的特点, 本系统能够静态凝视成像并且测量目标完整的Stokes参量。 通过对两片LCVR取四组不同延迟组合, 构造了一个4×4复原矩阵来获取目标的原始全偏振信息。 使用干涉光强法, 对两片LCVR分别进行了延迟-电压特性的精确测量； 在633 nm下验证了全偏振复原算法, 通过对误差分析, 得到了较好的反演Stokes参数和相应的DoLP与Orient计算值, 验证了复原算法的可靠性, 可以为全偏振态高光谱遥感成像提供有效的数据。

大面阵滤光片阵列多光谱成像仪采用了全帧转移大面阵探测器, 并利用机械快门保证采集数据时不发生拖尾现象, 但由于机械快门开合时间的不稳定性, 使多光谱成像仪数据出现区域间的亮度不均匀, 而且还会造成彩色图像偏色条带。 故提出了一种基于目标辐射一致性的相对辐射定标方法, 利用图像重叠部分的辐射特性, 计算光谱图像的辐射矫正因子, 对拼接图像的非均匀性进行矫正。 并利用差分评价矫正效果。 最后对多光谱相机采集的外场实验数据进行处理和矫正, 结果表明, 该方法可以很好的矫正单色拼接图像区域间的非均匀性, 并可以消除彩色合成图像中的偏色条带； 适用于有重叠部分的图像拼接, 并且对于拼接误差不敏感。

研究了掺铒的氟氧化物玻璃陶瓷的双光子、 三光子与四光子近红外量子剪裁发光。 我们测量了掺铒的氟氧化物玻璃陶瓷的X 射线衍射谱、 吸收谱、 从可见到近红外的发光光谱与激发光谱。 当Er3+浓度从0.5%增加到2.0%, 发现铒离子的4I15/2→2G7/2, 4I15/2→4G9/2, 4I15/2→4G11/2, 4I15/2→2H9/2, 4I15/2→(4F3/2, 4F5/2), 4I15/2→4F7/2, 4I15/2→2H11/2, 4I15/2→4S3/2, 4I15/2→4F9/2, 与4I15/2→4I9/2红外激发谱峰的强度增加了大约5.64, 4.26, 2.77, 7.31, 6.76, 4.75, 2.40, 11.14, 2.88, 和4.61倍, 同时, 铒离子的4I15/2→2G7/2, 4I15/2→4G9/2, 4I15/2→4G11/2, 4I15/2→2H9/2, 4I15/2→(4F3/2, 4F5/2), 与4I15/2→4F7/2的可见激发谱峰的强度减小了1.36, 1.93, 3.43, 1.01, 2.24和2.28倍。 也就是说我们发现红外发光与激发的强度都增强了2～11倍, 与此相伴的可见的发光与激发强度都减小了一到三倍。 而且, 1 543.0与550.0 nm发光的激发谱不仅在峰值波长而且也在波峰形状上非常相近。 上述实验结果证实了所看到的现象为多光子近红外量子剪裁发光现象。 为了更好的分析量子剪裁的过程与机理, 还测量了主要的可见与红外发光强度随激发强度的改变； 发现所有可见和红外发光强度都基本上是随激发强度成线性变化关系； 其中, 可见的发光强度随激发强度的改变呈略大于线形一次幂的变化关系, 它是由于小的激发态吸收造成的； 而1 543.0 nm红外发光强度随激发强度的变化呈略小于线形一次幂的变化关系, 它即是量子剪裁发光的特征现象。 还发现4I9/2能级的双光子量子剪裁主要由{4I9/2→4I13/2, 4I15/2→4I13/2} ETr31-ETa01交叉能量传递所导致； 4S3/2能级的三光子量子剪裁主要由{4S3/2→4I9/2, 4I15/2→4I13/2} ETr53-ETa01和{4I9/2→4I13/2, 4I15/2→4I13/2} ETr31-ETa01交叉能量传递所导致； 2H9/2能级的四光子量子剪裁主要由{2H9/2→4I13/2, 4I15/2→4S3/2} ETr91-ETa05, {4S3/2→4I9/2, 4I15/2→4I13/2} ETr53-ETa01和{4I9/2→4I13/2, 4I15/2→4I13/2} ETr31-ETa01交叉能量传递所导致。 上述研究结果对目前的全球热点新一代量子剪裁太阳能电池很有价值。

采用CaCO3, MgO, SiO2, Eu2O3原料, 通过高温固相法制备了Ca3Mg3Si4O14∶Eu2+荧光粉。 通过XRD图谱和PL光谱图, 研究了Eu的掺杂浓度与助溶剂(NH4Cl, BaF2)对Ca3Mg3Si4O14∶Eu2+荧光粉结构、 发光性能和热稳定的影响。 XRD图谱对比结果表明, 制备的Ca3Mg3Si4O14∶Eu2+荧光粉XRD图与理论计算得到的图谱几乎一致。 Ca3Mg3Si4O14∶Eu2+荧光粉在360～450 nm有很强的激发强度, 并且在440 nm激发下发射峰值波长为530 nm的发射光。 随着Eu2+离子浓度的增加, 发射光谱出现了红移, 且在Eu2+离子浓度约为6%时发生了浓度猝灭现象。 当添加NH4Cl和BaF2作为助溶剂, Ca3Mg3Si4O14∶Eu2+荧光粉的发光强度有一定提高。 与未添加助溶剂的Ca3Mg3Si4O14∶Eu2+荧光粉的发光强度相比, 添加NH4Cl助溶剂后发光强度增加了70%。 此外, 当温度升高至150 ℃时, Ca3Mg3Si4O14∶Eu2+荧光粉和商用绿色荧光粉的发光强度分别降低了7.6%和14%, 表明Ca3Mg3Si4O14∶Eu2+荧光粉具有良好的热稳定性。 这些发光性能均表明Ca3Mg3Si4O14∶Eu2+荧光粉是是一种可应用于固态照明的有前景的绿色荧光粉。

近年来拉曼光谱以其无创、 灵敏度高等众多优点在化学表征、 生物医药、 材料等领域引起广泛关注, 而基线漂移的存在为后续的定性定量分析带来严重困扰, 因此设计高性能的基线校准算法以提高分析结果的有效性及准确性具有重要意义。 针对传统算法在批量拉曼光谱数据基线校正方面的不足, 基于自动线性拟合算法提出一种快速基线校正算法以校正具有相似背景的批量拉曼光谱数据并详细阐述了该算法的核心思想以及算法实现流程。 该算法首先从批量拉曼光谱数据中自动选择一条拉曼光谱数据作为基准光谱, 使用自动线性拟合算法对其进行基线校准得到其基线以及分段标记点, 然后利用标记点快速计算出组内其他与基准光谱具有较高相关性的拉曼光谱数据的基线, 对于组内与基准光谱相关性不满足阈值要求的拉曼光谱则使用自动线性拟合算法对其进行单独基线校正, 这使得算法具有具有较强的鲁棒性, 可以适应复杂的拉曼光谱基线校正情形。 分别使用快速基线校正算法与单独基线校正算法对多组实际拉曼光谱数据进行基线校正以对比分析算法基线校正效果, 结果表明该算法可以实现对批量拉曼光谱数据的快速校正, 基线校正效果良好, 并且相较于单独进行基线校正算法耗时减少了30%以上, 算法无参, 简单易行, 无需额外人工干预, 是一种切实可行的批量拉曼数据自动基线校正算法。

通过水热法制备了纤锌矿ZnS∶Cr, Ag共掺杂纳米材料, 考察了不同反应时间以及不同Cr和Ag掺杂比例对ZnS纳米材料光学性能的影响。 分别采用荧光分光光度计、 红外光谱仪、 X射线衍射仪(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)等对Cr和Ag共掺杂ZnS纳米材料的光学性能和结构等进行了表征, 探讨了ZnS∶Cr, Ag共掺杂纳米材料分别对甲基紫(MV)、 丁基罗丹明B(BRB), 四氯四溴荧光素(TCTBF)以及曙红B(EB)四种活性染料的吸附性能。 结果表明, Cr3+和Ag+取代和嵌入到了Zn2+的位置, 掺入到了ZnS的晶格中。 由光学表征和扫描电镜(SEM)发现, 掺杂后ZnS纳米材料的光学性能和形貌发生了改变。 掺入Cr和Ag后, 使得Zn纳米材料的荧光强度降低, 且其形貌较规则, 表面蓬松, 呈绒球形状。 当反应时间为12 h, Cr和Ag掺杂比例分别为1%时, 掺杂ZnS纳米材料的形貌和光学性能最佳。 运用N2等温吸脱附分析技术计算了Cr和Ag共掺杂ZnS材料的比表面积和孔径分布, 将其用于对MV, BRB, TCTBF以及EB四种活性染料的吸附研究, 并分别从吸附时间、 温度、 pH值等因素考察了掺杂ZnS对几种活性染料吸附性能的影响, 得出了Cr和Ag共掺杂ZnS材料在pH 7, 室温下, 分别经9, 11, 9和9 h吸附时间后对四种活性染料的吸附效果达到最佳。

建立在常温、 常压条件下准确定量测定溶解乙炔含量的紫外-可见分光光度法, 并对乙炔在丙酮、 三乙二醇、 N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的溶解特性进行系统考察； 采用循环伏安法研究助溶剂丙酮、 三乙二醇、 N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜对乙炔电化学氧化过程的影响以及绿色溶剂TEG对该过程影响的作用机制。 实验结果表明在常温、 常压条件下, 溶解乙炔的含量可采用紫外-可见分光光度法通过紫红色的乙炔铜进行准确测定, N,N-二甲基甲酰胺溶解乙炔的能力最强； 在乙炔电化学氧化过程中, 水分子和三乙二醇之间强烈的氢键作用是提高乙炔在Na2SO4溶液中溶解度的决定性因素； 在含体积分数为9%TEG的0.5 mol·L-1 Na2SO4溶液中, 乙炔电化学氧化过程的表观活化能为13.20 kJ·mol-1, 属于受吸附控制的不可逆过程。 该研究以期寻找一种乙炔的良好溶剂, 为乙炔电化学氧化过程的研究、 乙炔传感器(尤其是乙炔的电化学传感器)、 绿色化学以及乙炔化工等的发展提供理论依据和实验指导。

血氧饱和度(SO2)为临床观察病情变化提供了有意义的指标。 传统血氧饱和度检测研究工作多采用双光源和多光源光电容积脉搏波描记法实现无创检测来减少病人痛苦。 通过研究生物组织对光的吸收和散射特性, 将光谱学和光声技术相结合提出了一种无创式单光源检测血氧饱和度(SO2)、 脱氧血红蛋白浓度［HBR］和氧合血红蛋白浓度［HbO2］的新方法。 该方法基于血液对光信号的吸收和散射理论基础和光声信号呈现吸收线形关系建立单波长光声光谱血氧饱和度检测技术, 不仅可以进行指标性参数分析还可以对组织成像。 为了验证该技术可行性, 在实验中采用单波长激光脉冲光源, 以绿色和红色墨水的混合液体作为含有脱氧血红蛋白和氧合血红蛋白的血液模型注入软管模拟人体血液环境。 其中红色墨水的含量类比于血液中含氧血红蛋白含量, 从而可通过测量计算出红色和绿色墨水浓度来表征伪血氧饱和度(poseudo-SO2)。 实验结果表明, 所测的伪血氧饱和度与实际浓度误差不超过6.97%, 采用该方法量化血氧饱和度是可行的； 同时利用实验结果, 结合光声成像技术完成了对伪血液中单圆管截面成像。 该方法替代多波长光谱分析的方法能显著降低激光系统和便携式实现成本。