在石墨烯-Ag纳米颗粒复合结构表面增强拉曼散射(SERS)基底常规制备工艺的基础上, 提出了采用偶联剂吸附的方法来改善Ag纳米颗粒在目标基底上分布的均匀性; 采用双层聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)来转移石墨烯, 以减少石墨烯表面的缺陷; 采用退火处理的方法来降低SERS基底的拉曼背景噪声, 从而提高拉曼光谱的对比度。 实验结果表明, 采用优化制备工艺得到的复合结构SERS基底均匀性有较大提高, 石墨烯G峰和2D峰的增强拉曼光谱对比度分别提高了54.9%和64.3%, 罗丹明6G(R6G)分子在774和1 363 cm-1处的拉曼光谱强度随浓度变化关系的拟合优度(R2)分别达到了0.997 5和0.986 7。

可调谐半导体激光器具有线宽窄、 波长扫描快、 室温工作等特点, 基于可调谐半导体激光器构成的激光吸收光谱气体测量系统在大气环境检测、 工业生产过程在线检测中得到了广泛的应用。 在实际测量系统中, 由于可调谐半导体激光器中心波长受温度等因素的影响发生偏移, 如不进行中心波长校正, 将造成序列光谱数据重叠, 处理后的光谱线型发生展宽, 进而影响后续的光谱线型拟合, 对气体浓度的反演精度产生影响。 一般采用参考光谱吸收谱线寻峰方法进行序列光谱数据偏移的对齐, 但光谱数据中的随机噪声、 背景噪声、 漂移噪声等因素影响峰线波长的精度。 为了降低上述因素的影响, 提出一种改进的时域相关光谱修正算法, 首先对光谱信号进行自相关, 在一定程度上提高光谱信号的信噪比, 然后再进行时域互相关处理, 能够准确的计算出激光器波长偏移量, 减少由此造成的光谱线型展宽的影响, 提高了浓度反演精度和测量稳定性。 在激光吸收光谱气体浓度检测实验系统中进行了实验验证, 评估结果中, 原始数据标准差为1.482 8, 谱线寻峰方法与时域相关方法修正后数据标准差分别为0.433 9和0.293 6, 改进的时域相关修正方法修正后数据标准差为0.132 5, 改进的时域相关修正方法相关系数均优于0.992, 欧式距离的标准差为1.726 4。 系统稳定性评估中改进方法波长漂移修正后标准偏差为0.144 3。

溶解性有机质(DOM)是水环境中一类复杂的溶解性有机混合物, 不仅可影响污染物归趋及生物有效性, 且DOM自身属于消毒副产物(DBPs)前驱体。 为此, 如何高效去除水中DOM已成为当前环境污染控制与治理技术研究的热点问题之一。 以商品化腐植酸(HA)为DOM典型代表物质, 利用紫外可见吸收光谱结合二维相关光谱法(2D-COS)从动力学、 吸附等温线及热力学等角度研究了原始多壁碳纳米管(MWCNT)、 羟基化MWCNT及羧基化MWCNT与HA吸光组分间吸附行为。 2D-COS提高了HA一维吸收光谱分辨率, 经二维相关吸收光谱图分析显示3种MWCNTs对HA吸光组分的吸附变化顺序均为275 nm→400 nm, 表明MWCNTs与HA吸光组分间为非均相吸附行为。 动力学结果显示MWCNTs与275 nm处HA吸光组分间吸附速率高于MWCNTs与400 nm处HA吸光组分间吸附速率, 表明275 nm处HA吸光组分可优先吸附至三种MWCNTs上。 在25和35 ℃条件下, MWNCTs与HA吸光组分间吸附等温线表现为非线性, 且Freundlich模型拟合决定系数R2大于Langmuir模型拟合决定系数, 表明Freundlich吸附等温模型比Langmuir吸附等温模型更有利于描述MWCNTs与HA吸光组分间吸附等温线。 275 nm处HA吸光组分的饱和吸附容量(qmax)及相同给定平衡浓度下单点吸附系数Kd高于400 nm处HA吸光组分, 进一步表明MWCNTs与HA吸光组分间为非均相吸附。 此外, 当给定平衡浓度(ｃe=0.5 cm-1和ce=1.5 cm-1)越低, MWCNTs与HA吸光组分间结合能力越大, 即HA吸光组分浓度较低时更易与MWCNTs上高能吸附位点相结合。 相同平衡浓度下MWCNTs与特定HA吸光组分间吸附能力顺序表现为MWCNT8>MWCNT8-OH>MWCNT8-COOH, 表明功能化基团可影响MWCNTs与HA吸光组分间吸附特性。 另外, 相同条件下单点吸附系数Kd与MWCNTs比表面积间无显著相关性(p>0.05), 表明比表面积不是造成MWCNTs与特定HA吸光组分间结合能力差异的主要因素; Kd与MWCNTs中孔孔隙度间呈显著正相关(p<0.05)而与微孔孔隙度间无显著相关性(p>0.05), 这主要是由于HA吸光组分可进入MWCNTs中孔而难以通过MWCNTs微孔。 最后热力学分析结果显示Gibbs自由能变(ΔG0)<0、 焓变(ΔH0)>0和熵变(ΔS0)>0, 表明MWCNTs吸附HA吸光组分的过程为吸热反应, 可自发进行, 升温可促进MWCNTs对HA吸光组分的吸附, 且吸附过程中固液界面的无序性增加。 相同温度及吸光组分下, MWCNT8的ΔG0值小于MWCNT8-OH及MWCNT8-COOH, 进一步表明MWCNT8与特定HA吸光组分结合能力强于MWCNT8-OH及MWCNT8-COOH。 证明了2D-COS可识别HA中具有不同吸附行为的吸光组分, 二维相关吸收光谱技术可作为研究MWCNTs与DOM间非均相吸附行为的有效工具。 同时, 有助于更好地理解MWCNTs与DOM间相互作用特性及机理, 不仅可为水环境中DOM去除研究提供基础数据及新的研究思路, 且有利于更好地预测自然环境中MWCNTs及DOM迁移传输及环境归趋。

传统的等离子体闪光法, 是根据探测器是否接收到来自薄膜样片周围发射的闪光信号, 对薄膜是否发生损伤进行评判, 这样的评判方法极易把空气与薄膜的等离子体闪光混淆而发生误判。 为了消除这种误判, 提出通过比较空气和薄膜各自的等离子体闪光的点燃时间, 利用两者时间上的差异, 实现对传统等离子体闪光法误判现象的消除方法。 为了验证新方法的可靠性, 借助于多光子吸收和级联电离理论, 建立了空气等离体子体点燃时间的计算模型, 根据薄膜与激光的相互作用原理建立了薄膜被击穿时的等离子体点燃时间计算模型, 利用建立的模型仿真计算了空气和薄膜的等离子体闪光点燃时间分别为1.856和7.843 ns; 搭建实验装置以实现对传统等离子体闪光法的更新, 在装置中的不同位置设置三个光电探测器分别采集入射激光信号、 空气和薄膜等离子体闪光信号, 采集入射激光信号的光电探测器置于聚焦透镜的侧面, 另外两个探测器位于薄膜样片周围且左右对称放置, 分别用于采集薄膜的等离子体闪光信号和空气的等离子体闪光信号, 所有光电探测器采集的信号转换为电信号后同步传输至示波器, 以入射激光信号为基准信号, 其与空气和薄膜等离子体闪光信号的起始时刻之差, 分别为空气和薄膜等离子体闪光点燃时间。 脉宽为10 ns、 波长为1 064 nm的Nd∶YAG脉冲激光以0.015 cm的聚焦光斑半径、 82.4 mJ的入射能量作用于光学厚度为λ/4、 直径为20 mm的单层Al2O3薄膜样片上后, 采集上述激光作用条件下的各路信号, 经处理后得到的空气和薄膜的等离子体闪光点燃时间测试值分别为2.7和7.8 ns; 理论计算和实验测试结果表明, 空气的点燃时间总是小于薄膜的点燃时间, 二者有很好的一致性。 说明当强激光作用于单层Al2O3薄膜表面时, 空气等离子体闪光先于薄膜等离子体闪光发生。 基于空气和薄膜等离子体闪光点燃时间上的这种差异, 利用闪光信号时间上的差别就可准确分辨出薄膜是否发生损伤, 从而获得识别薄膜损伤与否的判据, 这种从时间差异上识别薄膜等离子体闪光损伤的新方法, 无论从理论上还是实验上均为传统等离子体闪光法误判现象的消除提供了技术基础。

盐浴复合热处理技术是一种新型表面处理技术, 能增强工件的耐磨性、 耐腐蚀性和耐疲劳性, 在金属表面处理中得到广泛的应用。 氮化盐中氰酸根、 氰化物和铁离子的含量对该热处理技术的质量控制十分重要, 因此需要准确测定该三成分的含量以保证金属表面处理的质量。 针对目前业内所采用的化学滴定法难以满足自动化分析的技术要求, 基于分光光度法, 采用510, 620和697 nm三个不同波长的单色LED光源、 耦合光纤、 光电二极管搭建了一台半自动氮化盐三参数分析实验装置, 实现氰酸根、 氰化物和铁离子的快速准确测试。 该半自动实验装置除了光路系统外, 还有搅拌控制系统、 恒温控制系统、 数据采集电路系统。 氰酸盐检测采用间接检测方法, 先通过化学方法把氰酸根转变为铵根, 再根据标准GB 7481—1987水质铵的测定-水杨酸分光光度法, 通过对铵离子的测定(检测波长697 nm)间接测量氰酸根。 氰化物检测依据标准HJ484—2009水质氰化物的测定-异烟酸-巴比妥酸分光光度法(检测波长620 nm)。 铁离子含量的检测依据标准HJ345—2007水质铁的测定-邻菲啰啉分光光度法, 光谱检测特征波长为510 nm。 对LED光源光强稳定性进行了测试, LED光源一开始工作光强即达到稳定值; 测试了耦合光纤对LED光源的光谱影响, 单色光源通过耦合光纤和单光纤的光谱没有发生变化, 只是通过耦合光纤后光强值有所降低; 测试了搅拌对LED光源光强稳定性影响, 搅拌系统对光学系统没有影响。 利用实验装置测量出不同浓度氰酸根标准样品氰酸钾、 氰根标准样品氰化钾、 铁离子标准样品硫酸亚铁的吸光度, 基于朗伯比尔定律, 建立氰酸根、 氰化物和铁离子标样的拟合曲线, 其线性相关度R2分别为0.990 7, 0.999 6和0.998 1, 线性度高; 氰酸根、 氰根和铁离子的预测样品均值最大相对误差和最大相对标准偏差RSD分别为4.53%和1.04%, 2.29%和0.79%, 4.2%和0.7%, 说明三样品测试结果准确性高、 重复性好; 氰酸根、 氰根和铁离子的最低检出限LOD分别为0.017, 0.009和0.005 mg·L-1。 比较了用设计的氮化盐三成分半自动检测装置与传统化学滴定法测得的氮化盐样品中的氰酸根、 氰化物和铁离子含量, 设计的检测系统测试结果优于传统的化学滴定法, 其中测试的氮化盐样品的氰酸根、 氰化物和铁离子均值相对误差和相对标准方差RSD分别为4.17%和0.69%, 1%和0.58%, 4%和0.29%。 各项测试结果均达到设计要求, 为盐浴复合热处理技术氮化盐三成分半自动分析仪提供了理论和技术支持。 论文搭建的氮化盐三成分半自动检测装置的光路系统采用单色LED光源、 多进一出耦合光纤对光源分光, 实现多参数的快速准确检测, 整套光学检测系统无任何活动部件, 大大降低了光学检测系统带来的系统误差, 保证了测试的准确度和重复性。

电晕放电等离子体技术是近年发展起来的一种新型高级氧化工艺, 因其处理效果好、 操作简单、 占地面积小的特点在印染废水处理领域得到了广泛应用。 目前因大部分有机污染物的降解机理不详, 该技术尚处于探索阶段。 因此, 为了尽早将电晕放电等离子体技术应用于工业印染废水的处理, 不同污染物降解机理的研究对该技术的工业化和产业化应用具有重要意义。 至今, 电晕放电等离子体技术对研究较多的染料的降解效果均较好, 然而, 是否适合所有染料的降解有待进一步研究。 采用电晕放电等离子体技术处理三苯甲烷类染料甲基蓝, 研究了溶液的初始浓度对甲基蓝紫外-可见光谱中芳香环的降解率、 发色基团吸光度变化的影响, 测定了溶液的浓度、 总有机碳(TOC)、 总氮(TN)、 pH值等指标随着放电时间的变化, 并对其相关性进行了分析。 结合紫外-可见光谱(UV-Vis)、 三维荧光光谱(3D-fluorescence)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)三种光谱学手段分析了电晕放电降解甲基蓝过程溶液的颜色、 荧光物质和官能团变化, 分析了电晕放电降解甲基蓝30 min后生成的中间产物。 结果表明: 电晕放电等离子体降解甲基蓝过程, 溶液的浓度随着放电时间的延长逐渐减小, 表明该技术对甲基蓝溶液有一定的降解能力; 降解过程高压电极放电击穿含有大量氮气的空气产生N, NO·, N+2等含氮高活性粒子, 这些粒子通过扩散作用迁移至液相, 使得溶液中TN含量在整个降解过程逐渐升高; 另有部分含氮高活性粒子与钨钢针电极溶出的C元素键合生成发色的CN双键, 使得溶液中的总有机碳在放电5 min时有所升高。 延长反应时间产生的高活性粒子与溶液中的有机物(甲基蓝及中间产物)继续作用, 部分有机物矿化生成CO2, 引起溶液中TOC含量的下降。 电晕放电相同时间内产生的活性粒子数量相当, 增大甲基蓝浓度, 未被降解的甲基蓝分子越多, 导致甲基蓝降解率的减小。 电晕放电过程甲基蓝分子之间的聚合与发色CN双键的生成共同促使甲基蓝发色基团吸光度在放电5 min时达到最大; 且甲基蓝溶液的初始浓度越高, 吸光度(A5-A0)升高的越多。 概括来说, 甲基蓝结构中发色CN双键的存在是电晕放电等离子体降解甲基蓝过程溶液颜色加深再变浅的主要原因。 反应过程羟基自由基的消耗导致放电5 min时溶液的pH值升高; 随着反应的进行溶液中生成的硝酸及小分子酸增强了溶液的酸性, 导致pH值降低。 三维荧光光谱结果表明, 甲基蓝降解过程出现了三类明显的荧光峰, 位于EX/EM=310~320/430~450, EX/EM=240~250/320~340和EX/EM=280/340, 分别代表腐殖酸类物质、 芳香族蛋白质和溶解性微生物代谢副产物。 甲基蓝溶液降解前的荧光物质主要为腐殖酸类, 随着降解时间的延长, 腐殖酸类物质首先降解生成了芳香族蛋白质, 进一步降解产生可溶性微生物代谢副产物。 比较电晕放电前后甲基蓝溶液的红外光谱图和红外分峰图发现, 甲基蓝结构中N—H键3 432.8 cm-1处不对称伸缩振动峰红移了0.3 cm-1, 烯烃和苯环上C—H键2 975.9 cm-1处的伸缩振动峰向高波数偏移了0.5 cm-1, 1 638.7 cm-1处RCHCHR的双键伸缩振动位置蓝移了3.2 cm-1, 芳仲胺的C—N伸缩振动峰1 341.6 cm-1向高波数偏移了1.3 cm-1, 磺酸基SO的伸缩振动峰1 121.1和1 034.3 cm-1分别红移了3.8和13 cm-1, 甲基蓝结构中的环外CC双键与CN双键吸收峰消失, 在1 692.4和1 400.4 cm-1处分别出现了CO和NO的伸缩振动吸收峰, 产生了2,5-环己二烯-1,4-二酮、 对硝基苯磺酸钠和芳香酮类等中间产物。 该结果对于利用电晕放电等离子体技术处理甲基蓝废水具有重要的理论意义和实用价值。

基于近红外光谱法对组织内的异质体进行无创检测时, 光源-探测器(S-D)相对于异质体的位置对检测效果有着重要影响。 为实现对组织内异质体的快速定位, 该研究基于一源多探的检测结构针对不同水平位置、 不同深度和不同直径的异质体进行光密度分布有限元分析, 计算各探测器之间的差分光密度差异。 仿真实验结果表明, 根据多探测器形成的差分光密度差异曲线可快速定位组织内异质体的水平位置。 曲线的高斯拟合特征量与异质体的水平位置、 深度和直径有着强相关性。 基于差分光密度差异曲线可以实现组织内感兴趣区域的快速定位, 对采用近红外光谱法的组织肿瘤检测、 光学脑功能成像等领域的源-探位置放置提供重要参考, 提高其检测精度。

研究利用静电纺丝制备的不同直径ZnO纳米纤维作为倒置结构有机太阳能电池的电子传输层对器件转化效率的影响。 首先通过静电纺丝技术成功制备了半径在43～110 nm之间的ZnO纳米纤维, 然后将ZnO纳米纤维作为电子传输层加入到倒置结构有机太阳能电池(ITO/ZnO∶ZnO nanofiber/PTB7∶PC70BM/MoO3/Al)。 与平面结构的ZnO电子传输层相比, ZnO纳米纤维具有比表面积大等优点, 增加了电子传输和抽取能力, 提高了器件的光电转化效率。 实验发现ZnO纳米纤维的直径越小, 电池效率越大。 当ZnO纳米纤维直径为(46±5)nm, 接收时间为30 s时, 作为电子传输层的电池效率提高了8%。

利用太赫兹时域光谱技术, 测量了加热到298, 308, 328和348 K的牛血清白蛋白(BSA)固体样本的低频光谱, 测量过程中获得了BSA样本的折射系数曲线、 吸收系数曲线。 由于BSA样本的THz折射系数和吸收系数光谱曲线存在重叠现象, 采用主成分分析法对BSA样本的折射系数、 吸收系数、 复介电系数虚部及介电损耗角正切, 共四个太赫兹光谱参数进行分析, 发现样本未变性前, 介电损耗角的正切与牛血清白蛋白样本的温度最相关, 相关系数达到99.76%。 采用模糊聚类方法区分变性前后的BSA固体样本, 建立不同温度的BSA模糊识别模型, 发现可以将未变性的样本与已经变性的样本区分开, 为检测不同温度蛋白质特性的太赫兹光谱法提供新的途径。

太赫兹时域光谱技术可以快速准确地提取材料在太赫兹波段的光学常数。 然而, 其各组成部分在控制精度、 响应误差、 系统噪音以及实验操作、 数据处理等方面的误差, 将影响系统对材料光学常数提取的准确性。 基于透射式太赫兹时域光谱系统的测量原理, 分析了系统延迟线位置偏差对提取材料复折射率准确度的影响, 建立了误差在样品测量过程中的传递模型, 并利用MATLAB仿真了误差对提取样品复折射率影响。 结果表明, 样品折射率和消光系数的不确定度受到了系统延迟线位置偏差的影响, 且系统延迟线位置偏差越大, 样品的复折射率提取的不确定度也就越大。 同时, 相比消光系数, 延迟线位置的偏差对样品折射率的不确定度具有更大的影响。 该模型具有一定的实际意义和理论参考价值, 可分析系统延迟线位置偏差对太赫兹时域光谱系统提取材料光学常数不确定度的影响, 为优化太赫兹时域光谱系统提供理论指导。

瓦斯炭黑是橡胶中重要的添加剂之一, 其含量对橡胶性能有重要的影响。 丁腈橡胶是工业生产中应用比较广泛的合成橡胶, 研究丁腈橡胶中瓦斯炭黑的含量具有重要意义。 利用太赫兹时域光谱技术, 对八种不同含量瓦斯炭黑与丁腈橡胶组成的混合物样本中的瓦斯炭黑含量进行测试, 获取了混合物样本在0.3~1.4 THz频段的吸收光谱数据。 分别利用偏最小二乘(PLS)和支持向量回归(SVR)建立混合物中瓦斯炭黑的定量分析模型, 使用均匀梯度法来选择模型的校正集和预测集, 获得瓦斯炭黑预测集的相关系数与均方根误差。 偏最小二乘模型相关系数与均方根误差分别为0.985 8和2.098 9%, 支持向量回归模型相关系数与均方根误差分别为0.998 0和0.785 4%。 实验结果表明, 支持向量回归定量分析模型的预测结果优于偏最小二乘模型。 为进一步证明支持向量回归模型的稳定性, 多次使用随机选择法选择它的校正集和预测集, 并求得其相关系数与均方根误差。 结果表明, 无论是利用均匀梯度法还是随机选择法对支持向量回归定量分析模型的校正集和预测集进行选择, 求得的相关系数和均方根误差均优于偏最小二乘模型。

作为一种典型的深海极端环境, 热液区域不仅分布着各种硫化物矿产, 而且孕育着特殊的生态群落, 对热液流体理化性质的研究有助于深入了解热液的运动机制。 激光拉曼光谱技术除了定性分析方面的优势外, 已经被逐步用于定量分析, 并且在原位探测中发挥了重要作用。 该研究模拟了深海热液喷口流体的高温高压环境, 探讨了水分子和硫酸根离子的拉曼光谱在热液流体温度探测中的应用价值。 通过对水峰ν1(H2O)、 硫酸根ν1(SO2-4)的拉曼频移与温度、 离子浓度的关系进行研究, 结果表明水峰ν1(H2O)和硫酸根ν1(SO2-4)的拉曼频移随温度表现出明显的变化, 水峰ν1(H2O)的拉曼频移受流体硫酸根浓度的影响明显, 因此不适用于硫酸根离子浓度变化明显的热液流体温度的测量。 相比之下, ν1(SO2-4)的拉曼频移对流体硫酸根浓度和流体压力不敏感, 为温度的反演提供了很好的依据。 建立了ν1(SO2-4)的拉曼频移与温度的线性方程: Rν1(SO2-4)=-0.03T+980.69, 其中, R2=0.998 6, 可用于对深海热液喷口流体温度的原位探测等实际应用。

新型毒品的日益泛滥及快速更新对执法部门现场快速检测提出了越来越高的要求。 以三种典型的新型毒品为例, 利用密度泛函理论中的B3LYP杂化泛函, 在6-31G基组下优化分子几何结构以及拉曼振动频率的计算, 并利用拉曼光谱仪进行了实验检测, 用以研究拉曼光谱技术在新型毒品快速检测中的应用价值。 结果表明: 各毒品样品的理论计算拉曼光谱与实验拉曼光谱基本吻合, 理论计算光谱可以为实验光谱特征峰的归属提供参考; 各毒品拉曼特征峰的峰位差异明显, 其中冰毒特征峰为837和1003 cm-1, K粉最具有鉴别价值的特征峰为463, 659和1 046 cm-1, 而麻古最明显的特征峰为556, 1 329和1 699 cm-1, 拉曼光谱可被用于毒品的鉴别和认定; 微量冰毒及K粉残留物的实验拉曼光谱与其常量时基本一致, 拉曼光谱可被用于毒品微量残留物的准确识别; 伪冰毒N-异丙基苄胺的拉曼特征峰853 cm-1与冰毒拉曼特征峰837 cm-1存在明显差异, 因此拉曼光谱可被有效地用于以上毒品的检测; 而聚丙烯材料制成的透明包装对自身存在强烈荧光干扰的麻古拉曼光谱有较大影响。

采用傅里叶变换红外光谱、 X射线光电子能谱和扫描电子显微镜相结合的方式, 从微观角度研究梳状聚羧酸盐分散剂在吡唑醚菌酯颗粒表面的吸附性能, 为聚羧酸盐分散剂在吡唑醚菌酯悬浮剂中的应用提供理论依据。 研究结果表明: 吡唑醚菌酯吸附聚羧酸盐分散剂后, 红外谱图未出现新的吸收峰, 聚羧酸盐分散剂与吡唑醚菌酯之间主要是物理吸附, 范德华力是聚羧酸盐分散剂与吡唑醚菌酯颗粒表面结合的主要作用力。 吡唑醚菌酯颗粒吸附聚羧酸盐分散剂后, 吡唑醚菌酯颗粒界面的N和Cl电子峰强度减弱, C和O电子峰强度明显增强, 还出现了Na的电子峰, 这主要是聚羧酸盐分散剂中C, O和Na的贡献, 说明聚羧酸盐分散剂在吡唑醚菌酯颗粒表面形成了良好的吸附。 并以Cl元素为特征元素, 计算出聚羧酸盐分散剂在吡唑醚菌酯颗粒表面的吸附层厚度约为1.22 nm。 用扫描电子显微镜研究了样品的形貌, 吸附聚羧酸盐分散剂后, 原本光滑的吡唑醚菌酯颗粒表面吸附了很多细小的颗粒, 且有序分布, 这是由于分散剂疏水集团对吡唑醚菌酯颗粒形成了包覆, 亲水基团充分外露, 从而有效阻止吡唑醚菌酯颗粒间的团聚, 提高了吡唑醚菌酯悬浮剂的物理稳定性。

运用红外光谱法对铁皮石斛、 金钗石斛、 鼓槌石斛及其两种提取物所含化学成分的红外谱图整体变化规律进行解析和鉴定。 采用傅里叶变换红外光谱对三种石斛及其提取物进行结构分析及鉴别。 原药材粉末一维红外光谱图反映出铁皮石斛、 金钗石斛和鼓槌石斛均含有2 920, 2 852, 1 737和1 509 cm-1附近的特征峰; 1 000~1 200 cm-1波段内的特征峰, 推测三种石斛均含有脂类、 芳香类和淀粉类成分。 二阶导数谱进一步佐证了以上结果。 根据峰强来判断三种石斛所含化合物含量的差别, 得出铁皮石斛和金钗石斛中的脂类和淀粉类成分含量较鼓槌石斛高, 三者中以金钗石斛的脂类成分、 铁皮石斛的多糖成分含量较高。 三种石斛原药材粉末二阶导数光谱中观察到1 318和782 cm-1处草酸钙的吸收峰。 三种石斛的两种提取物中的成分种类和含量与其原药材均有所不同, 且不同种石斛之间也存在峰形、 峰位、 峰强的差别。 在水提醇沉提取物、 无水乙醇提取物中均发现油脂类、 芳香类和多糖类成分的特征吸收峰。 与标准品比对分析发现, 金钗石斛和鼓槌石斛的多糖成分以淀粉为主, 而铁皮石斛则以黏多糖为主; 三种石斛无水乙醇提取物的红外光谱分析更清楚地发现脂类成分和芳香类成分的存在, 且脂类成分以金钗石斛提取物的含量相对较高。 芳香类成分以鼓槌石斛提取物的含量相对较高, 红外光谱整体结构解析与鉴定方法能够递进式地验证铁皮石斛、 金钗石斛和鼓槌石斛所含物质结构和量的差异, 适合于不同种石斛的快速鉴别及质量评价与控制。

针对水-乙二醇抗燃液压液(HFC)目前常用的水分含量和粘度测量方法存在操作复杂, 耗时长, 测量成本较高等问题, 研究了将中红外光谱分析法应用于HFC水分含量和粘度测量。 以85个实际在用油样为样本集, 采用传统的电量法和毛细管法分别测量水分含量和运动粘度; 使用衰减全反射液体池(ATR)采集各样本的中红外光谱并进行光谱校正、 背景扣除、 Savitzky-Golay(SG)平滑处理和基线校正等预处理。 水分含量测量模型构建过程中, 利用学生化残差-杠杆值法寻找强影响点, 判定为异常样本并加以剔除; 利用马氏距离SPXY法划分建模样本集和验证样本集。 根据Beer-Lambert定律, 水分含量和红外光谱吸光度成正比, 采用线性方法来构建水分含量和吸光度红外光谱之间的关系模型。 同时为提高模型的鲁棒性和泛化能力需要消除光谱中的无用信息、 冗余信息和噪声, 因此采用后向间隔偏最小二乘法(BiPLS)进行水分含量测量特征谱区优选, 并建立线性校正分析模型。 结果表明剩余3 526~3 354, 1 790~1 618, 3 005~2 660和1 096~924 cm-1波段时获得最小的交叉验证均方根误差(RMSECV)。 特征波段优选结果可以理解为, 根据3 526~3 354 cm-1波段预测HFC体系中所有OH的量, 减去根据3 005~2 660和1 096~924 cm-1波段换算得到的乙二醇中的OH, 进而计算得到水分含量, 为进一步提高精度, 将水中OH变角振动吸收峰对应的1 790~1 618 cm-1波段作为水分含量测量的辅助波段。 利用独立验证样本进行模型检验, 结果表明所建立的线性模型相关系数(r)为0.989 5, 预测均方根误差(RMSEP)为0.405 2, 满足HFC中水分含量测量精度需求。 粘度测量模型构建过程中, 利用马氏距离法寻找离群样本, 判定为异常样本并加以剔除, 利用马氏距离SPXY法进行建模样本集和验证样本集划分。 粘度是一个与多重因素有复杂关系的理化指标, 和红外光谱之间表现为非线性关系。 基于主成分分析结合BP神经网络法(PCA-BPNN)构建非线性粘度校正分析模型, 提取累积贡献率为95.12%的前10个主成分作为输入, 测得的粘度值为输出, 创建单隐层BP神经网络并进行训练, 训练结果相关系数r为0.996 8。 利用独立验证样本进行模型检验, 结果表明所建立的非线性模型r为0.984 3, RMSEP为0.615 1, 满足HFC粘度测量精度需求, 且优于采用BiPLS线性模型获得的结果。 确定了可用于HFC中水分含量测量的四个中红外波段, 可为窄带红外光谱分析法或其他类似研究提供依据。 研究结果表明中红外光谱分析法结合BiPLS和PCA-BPNN分析法可分别应用于HFC水分含量和粘度测量, 精度符合监测需求, 为HFC中分含量和粘度测量提供了一种新的测试方法, 相比于传统测量方法具有快速、 无损、 低成本的特点。

光谱分析法结合物理模建研究小檗淫羊藿甙(ICA)与清蛋白(HSA)的分子间作用, 采用多种理论方程描述ICA与HSA分子间作用, 并比较分析ICA与HSA分子间作用适用模型。 运用荧光光谱法研究ICA与HSA的分子间作用。 结果表明, ICA与HSA分子间作用具有荧光特征谱, ICA与HSA的分子间作用力使得HSA的荧光强度呈现规律性变迁, 说明ICA与HSA确实发生了分子间作用。 同步荧光光谱结果表明ICA与HSA的分子间作用使得HSA的微区构象发生改变。 利用Lineweaver-Burk方程、 双对数回归方程、 Scatchard系列方程、 Stern-Volmer方程、 Lehrer-Fasman方程和Tachiya模型分别描述ICA与HSA的分子间作用, 发现不同理论模型描述分子间作用可分为两类定量结果, 通过物理模建技术辅助确定ICA与HSA分子间作用模式, 得到双对数线性回归方程更符合ICA与HSA分子间作用模型, 同时辅助解析ICA与HSA的分子间作用, 物理模建结果表明ICA与HSA的分子间作用发生在HSA活性位域Sudlow’s sites Ⅰ, 且主要是通过范德华力、 疏水作用力和氢键发生分子间作用。 该研究所得结果可为全面分析ICA与HSA分子间作用机理提供借鉴, 也为小分子与生物大分子的分子间作用的理论描述研究提供有益参考。

基于碱性胱氨酸水溶液在恒温水浴条件下可形成荧光性分子聚集体的特性, 发展一种荧光光谱直接检测胱氨酸含量的新方法。 实验结果表明, 将pH 9.0的0.01 mol·L-1的胱氨酸溶液, 于90 ℃恒温水浴热处理12 h后, 胱氨酸分子可形成大小为12.5nm粒径的荧光分子聚集纳米团簇(FANC)结构, 并发射蓝绿色荧光。 采用荧光光谱(FL)、 透射扫描电镜(TEM)和质谱(MS)对FANC的荧光性能和结构进行表征, 并初步探讨光致发光机理。 FANC在410 nm最佳激发波长条件下, 于508 nm处具有最佳的荧光发射信号, 体系的平均荧光寿命为6.028 ns, 荧光量子产率为8.48%。 FANC在水溶液中具有稳定的光漂白性、 酸碱稳定性和光谱不依赖性质, 粒子的Zeta电位为-57 mV, 结合150 nm的水合粒径结果, 表明形成的团簇表面亲水且带负电荷。 质谱结果显示体系中存在多种胱氨酸分子间脱水形成的分子碎片, 因此推测FANC是胱氨酸分子在水溶液环境中因分子间作用力形成分子聚集体。 基于FANC的荧光强度和原料胱氨酸的浓度在1.0×10-5～6.0×10-4 mol·L-1范围内呈良好的线性关系, 可将该方法用于胱氨酸片中含量的测定, 结果与中国药典中记载的滴定比色法相吻合。 相比于其他检测方法, 该方法具有操作简便, 检测限低, 精确度高等优点。

利用三维荧光光谱技术, 研究了冷鲜猪肉三维荧光光谱特征, 主要探讨了不同温度存储条件下冷鲜猪肉荧光峰的位置和荧光峰所处区域内荧光强度平均值随存储时间变化的规律, 并初步判断了荧光物质的种类, 为实现基于三维荧光光谱技术快速、 无损检测冷鲜猪肉新鲜度奠定了理论基础。 实验结果表明, 不同温度存储条件下样本的三维荧光光谱图中均含有2个明显的荧光峰(Peak A和Peak B), 它们所在位置的激发波长(λex)/发射波长(λem)范围分别为: λex/λem约为250～310 nm/300～400 nm和约为300～450 nm/400～550 nm。 其中, Peak A为类蛋白荧光, Peak B为脂质氧化产物荧光。 此外, 实验还发现, 两个荧光峰在各自所处区域内荧光强度的平均值随存储时间变化的趋势不受存储温度影响, 均是Peak A在λex/λem=250～310 nm/300～400 nm区域内荧光强度的平均值(IA)逐渐下降, Peak B在λex/λem=300～450 nm/400～550 nm区域内荧光强度的平均值(IB)逐渐上升。 但IA和IB的变化速率受存储温度影响, 冷藏条件下比室温条件下变化慢。

酚类化合物对动植物机理有着严重危害, 利用三维荧光光谱结合交替惩罚三线性分解(APTLD)算法, 完成了不含干扰物和干扰物共存时激发-发射荧光光谱重叠严重的麝香草酚、 对苯二酚和苯酚的直接快速准确定性、 定量分析。 研究了温度对三种酚类化合物荧光强度的影响。 对扫描所得激发-发射矩阵信号(EEM)进行二次去散射和光谱校正预处理, 最大程度保留了原光谱信息, 避免光谱严重失真。 将APTLD算法与平行因子(PARAFAC)和交替三线性分解(ATLD)算法进行对比, 突显该算法的优势。 实验得出, APTLD算法能够较好的解析荧光光谱数据的重叠峰, 分别得到三种目标分析物的荧光光谱, 实现快速定性分析; 定量分析时平均回收率为(97.4±4.5)%~(103.1±3.0)%; 预测均方根误差(RMSEP)低于1.664×10-2 μg·mL-1, 且检测限低于国家标准; 处理过程简洁快速, 为水环境中酚类化合物实现现场检测和在线实时监测提供了有力依据。

二价汞离子作为一种重要的环境污染物, 一直以来受到国内外广泛关注。 基于T-T错配的Hg2+检测极大依赖于汞选择性寡聚核苷酸(MSO)的设计, 利用SYBR Green I对目前所报道的汞离子探针进行了优化, 研究了若干种MSO探针与Hg2+的结合响应, 在对探针二级结构进行分析和讨论的基础上, 提出最优的富T探针序列, 并由此建立了一种基于SYBR Green I的水中汞离子快速、 便捷的荧光检测方法。 最终测得3种实际水样的加标回收率在82.8％~101.8％之间, 相对标准偏差小于15%, 表明该方法受环境基质的影响较小, 可应用于实际水样中的汞离子检测。

林木参数反演是森林资源管理与培育经营的关键环节。 迅速发展的激光探测与测量技术突破了传统测量方法, 可以快速的获取林木的空间三维信息, 在林业普查中具备高效率、 高精度的优势。 结合计算机图形学与图像学方法, 以中国最大的橡胶生产基地海南省儋州市长期受台风侵害下的两个不同品种橡胶林段(林段1 PR107, 林段2 CATAS7-20-59)为研究对象, 设计了面向离散激光点云的单株林木参数提取方法, 自动获取橡胶林木风害后的生物量指标。 首先, 通过人背负移动激光雷达获取林段点云数据并使用瑞利商求取台风造成的主枝干倾角, 以找寻每株橡胶树的树冠中心点。 其次, 对点云进行垂直投影, 并采用分水岭与Meanshift算法实现株株分离。 最后, 基于以上操作自动获取与实测值相近的林木参数, 例如冠幅、 冠径、 冠积、 叶面积密度、 叶面积分布以及主枝与分枝之间夹角等。 计算表明, 林段1与林段2东西冠幅分别为3.95和3.73 m, 与实测相差1.74%～6.27%; 林段1与林段2南北向冠幅分别为6.47和6.51 m, 与实测相差2.54%～4.02%; 林段1与林段2平均胸径分别为5.20和4.73 cm, 与实测相差0.64%～2.44%; 林段1与林段2平均冠积分别为168.01和141.80 m3, 与实测相差0.67%～0.85%; 林段1与林段2主枝干倾斜角分别为18.80°和13.11°, 与实测相差5.53%～7.09%; 林段1与林段2二级分支与主枝干的夹角分别为40.21°~69.23°和10.63°~32.14°, 它们相差62.63%; 林段1在不同天顶角下的叶面积指数均大于林段2。 通过对一定样本(150棵/每类林段)的分析结果与真实比对表明, 该方法对林木参数反演结果精度较高, 有效地评估了不同品种橡胶树在台风下的损伤度(如主枝干歪斜率、 叶面积密度及衰减分布)。 参数反演结果与实测值仅有8%的偏差, 此偏差主要由橡胶林分叶片稠密, 导致林分中叶面与枝干扫描数据获取缺失, 以及外界环境干扰如风力扰动、 点云拼接误差、 激光束发散率、 激光扫描范围等原因造成。 同时, 由于林段1(PR107)的橡胶树的主枝与分枝夹角、 冠积以及叶面积指数均大于林段2(CATAS7-20-59)的橡胶树, 导致林段1的橡胶树比林段的2橡胶树在台风侵害下更脆弱。 因此, 该研究可用于研究风力侵害对于不同森林地块的影响, 以及量化风害造成的生态系统紊乱的影响。 同时, 该方法解决了人背负激光扫描数据进行单株提取与林木参数反演的问题, 为激光测绘在林业中的应用提供了新思路。

大气气溶胶是影响城市环境空气质量的重要因素, 同时对人类健康具有重要影响。 传统的气溶胶遥感反演方法多适用于海洋及植被等地表反射率较低的区域, 对于城市等高亮地表区域, 地表反射率较高且难以确定, 气溶胶反演面临巨大挑战。 针对该问题, 提出一种新的地表反射率的确定方法, 将下垫面划分为暗地表和亮地表两种类型, 分别使用可见光与短波红外的线性关系和利用长时间序列MODIS表现反射率数据使用最小值合成技术构建先验数据集的方法, 确定其地表反射率, 然后基于辐射传输方程理论利用查找表方法, 进行气溶胶光学厚度反演。 选择下垫面复杂、 空气污染问题严重的北京市作为研究区, 应用MODIS数据进行气溶胶反演实验, 最后使用北京站、 香河站、 北京CAMS站和北京RADI站4个AERONET气溶胶地基观测数据和MODIS气溶胶产品对反演结果进行对比验证。 结果表明该算法气溶胶反演结果与地基观测数据具有较高的一致性(R2=0.902), 能以较高精度实现城市等高反射率地区的气溶胶反演, 反演精度与空间连续性上较MOD04有显著提高。

为了探究京津冀本底浓度地区NO2这一重要空气污染物的变化特征, 采用多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)在上甸子区域大气本底站开展了太阳散射光谱观测以及NO2柱浓度反演研究。 在NO2的405～430nm特征谱段进行了定量光谱解析, 并通过几何近似法计算了2009年7～9月NO2对流层垂直柱浓度(VCDtrop)。 观测期间NO2 VCDtrop平均值和最大值分别为5.43×1015和7.15×1016 molec·cm-2。 NO2 VCDtrop日均值浓度水平较低, 但总体上有上升趋势。 NO2 VCDtrop变化过程与风速风向关系密切: 西南风时风速越小NO2 VCDtrop越低, 东北风对NO2 VCDtrop有扩散稀释作用。 NO2 VCDtrop日变化形态总体上呈现为中午时段低、 早晚较高的特征, 并且傍晚峰值比早间峰值略高。 上甸子站NO2 VCDtrop浓度水平和日变化幅度相比北京城区同期观测结果明显偏小。 NO2 VCDtrop变化特征与河北香河和固城等污染相对较轻站点观测到的变化特征相一致。 总之, MAX-DOAS能够有效监测区域本底大气的NO2 VCDtrop, 其变化特征与工业和交通排放、 大气光化学过程、 大气传输等复杂因素有关, 还需积累更多数据和深入研究。

为了使基层质检人员经济快速的评估光源蓝光危害与节律效应, 测量了六种常见人工照明和三种显示器的光谱分布, 结合QB5型钴蓝玻璃片的透射率, 对九种光源透过QB5型钴蓝玻璃片的光谱分布进行计算分析, 研究了光源蓝光危害因子和节律因子与1931 CIE-XYZ色坐标Z值、 透过钴蓝玻璃片的主波长及明视觉光通量的关系; 以人眼对波长及亮度变化的分辨力为依据, 验证了以烛光为参照, 根据人眼透过QB5型钴蓝玻璃片观察到的光源亮度, 对光源蓝光危害与节律效应进行可视化评估的可行性。 结果表明: 九种光源的蓝光危害因子和节律因子均随色坐标Z值、 透过钴蓝玻璃片的主波长及明视觉光通量的增大而增加; 该可视化评估方法可行。 研究方法与结果可为光生物安全评估与相关仪器设备开发提供参考。

以海南三亚湾鹿回头附近海域常见的8种优势造礁石珊瑚的反射率光谱代表该海域珊瑚的反射率光谱, 用光纤光谱仪测量它们和此海域常见底质团扇藻、 砂的反射率光谱。 利用反射率、 导数光谱法分析研究了该海域造礁石珊瑚、 团扇藻和砂反射率光谱的差异。 分析表明500～ 700 nm和珊瑚反射率差异相对较大; 珊瑚反射率光谱明显低于砂反射率光谱, 反射率谱线整体差异显著。 导数分析结果显示造礁石珊瑚、 团扇藻和砂的可区分波段为: 石珊瑚与团扇藻的一阶导数, 主要为415.1～425.6, 482～487, 514.5～529, 577～587.6和631.9～644 nm等波段。 二阶导数主要为, 413～418.7, 427.4～432.5, 462.3～470.6, 494.4～503.6, 551.6～561.4, 590～594和639～643 nm波段。 四阶导数主要为, 412.2～418.4, 420.5～425.3, 470.9～480.2, 481.3～486.9, 540.8～545.7, 560～568.3和635.6～639.6 nm等波段。 石珊瑚与砂的一阶导数, 主要为400～413.7, 514.5～529.6, 576.9～587.6和602.7～667 nm波段。 二阶导数主要为, 420.5～430.7, 446.9～458.8, 467.3～472.3, 537～544.3, 556.8～561.4, 582.8～587.2和637.6～649.4 nm。 四阶导数主要为, 414.4～418.7, 419.5～430.3, 486.9～495.8, 534.2～540.1, 579～583.1, 622.7～627.5, 640～645和665.4～672.8 nm等波段。

α-熊果苷是一种能够止咳平喘的植物提取物, 有关它与蛋白质的相互作用及作用机理报道较少。 应用光谱学与分子对接技术研究了在不同条件下α-熊果苷与人血清白蛋白(HSA)的相互作用。 研究结果显示: 随着α-熊果苷浓度的增大, HSA荧光强度得到了显著增强并且荧光光谱发生了蓝移。 利用荧光增敏的各种有关方程求得了α-熊果苷在不同温度下与HSA作用的结合常数, 通过范特霍夫方程计算HSA与α-熊果苷相互作用过程中的ΔH=-23.29 kJ·mol-1和ΔS=40.96 J·mol-1·K-1, 说明α-熊果苷与HSA之间的主要作用力是氢键和疏水作用力。 通过紫外吸收光谱、 同步荧光光谱、 三维荧光光谱等光谱学方法研究发现α-熊果苷使HSA的构象发生改变。 通过HSA与α-熊果苷作用前后圆二色二级结构的定量分析可得知, HSA与α-熊果苷复合物的形成使蛋白质螺旋稳定性降低。 最后应用分子对接实验, 验证了α-熊果苷与HSA间的相互作用位点在HSA的siteⅡ(亚域ⅢA), α-熊果苷能通过氢键和疏水作用力等多种作用力很好的结合在亚域ⅢA的疏水腔中。 从实验中获得的数据能够阐明α-熊果苷对HSA的作用机制, 同时能够有助于理解α-熊果苷在人体的储藏运输过程中对蛋白质功能的影响。

采用XANES和XPS解析山西炼焦煤中有机硫的赋存特征, 选择与煤中结构匹配的噻吩硫模型化合物进行微波辐射和水浴加热, 通过Raman光谱比较研究两者对模型化合物中含硫结构的作用机制, 利用Materials Studio构建、 优化模型化合物结构, 用密度泛函理论计算模拟微波场中模型化合物分子构型参数, 解析含硫结构对微波的响应机理。 结果表明: 噻吩硫是炼焦煤中有机硫最主要的赋存形式。 微波辐射后, 模型化合物碳硫键和硫硫键的Raman谱吸收峰发生红移, 温升速度快的模型化合物红移较小; 相同温升的水浴加热后, 几乎没有红移现象。 微波能量不足以使模型化合物中碳硫键和硫硫键断裂, 但能够改变分子构型, 模型化合物含硫键在微波场中可能存在某种过渡态。 微波作用对煤中噻吩硫结构存在非热效应。

以钢渣微粉作为研究对象, 采用磷酸溶液改性钢渣微粉制备弱酸改性钢渣微粉, 利用X射线衍射仪、 比表面积及孔径测定仪和环境扫描电镜对弱酸改性钢渣微粉进行表征, 研究弱酸改性钢渣微粉的组成成分、 孔结构、 微观结构和元素组成。 结果表明, 适量磷酸溶液可以有效去除钢渣微粉中f-CaO, 提高弱酸改性钢渣微粉的孔结构。 过量磷酸溶液与钢渣微粉中Ca(OH)2发生反应, 导致弱酸改性钢渣微粉结构坍塌, 整体呈现蓬松状。 80 g钢渣微粉, 1.6~3.2 mL磷酸溶液时, 弱酸改性钢渣微粉具有较低的f-CaO含量与良好的孔结构。 为进一步拓展钢渣的利用途径提供一定的技术支持和理论基础。

伴随高光谱图像的广泛使用, 高光谱图像技术得到长足的发展, 其中高光谱图像异常检测技术越发受到重视。 为了解决传统高光谱图像异常检测技术的实用性和检测效果不佳的问题, 提出一种新颖的低秩表示检测算法。 对于高光谱图像, 大部分背景像元均可以被少量主要的背景像元组合近似地表示, 且它们的表示系数将会位于低秩的空间中。 在剩下无法被主要背景像元表示的稀疏部分中存在着异常像元, 则可以被检测算法提取出来。 在低秩表示中, 背景像元字典的构建将会影响高光谱图像中背景像元的表示。 如直接从现有高光谱图像中提取背景像元构建字典, 会导致异常像元对背景像元字典的污染。 而利用待检测高光谱图像观测数据和由光谱组成原理可合成的潜在未观测数据来构建背景像元字典, 提取出背景像元的主要特征, 有利于更好地分离出稀疏异常像元的信息。 并且高光谱图像数据存在高维几何结构特点, 通过引入拉普拉斯矩阵来约束空间中局部相似的像元对于待检测像元的表示作用, 获得更接近于真实的表示系数。 实验结果分别在仿真数据和真实数据上验证, 与传统方法相比, 提出的方法通过有效地突出异常像元提高了检出率和抑制了背景像元, 降低了误检率。

铁氧化物矿物是现代土壤和古土壤的重要组成, 其数量和形态是反映土壤成土条件和土壤风化发育程度的重要指标。 鉴于其粒度细小、 结晶度差、 含量低、 与粘土矿物密切共生, 加之基体效应的影响, 难以快速准确测定其含量; 鉴于某些测试方法自身的限制, 能用于铁氧化物矿物定量分析的方法也很少。 在分析目前常用测量方法的基础上, 选择漫反射光谱法(DRS)对云南元谋盆地所采古红土样品中的铁氧化物进行定量研究, 结果表明: 漫反射光谱法测得土壤样品在400~2 500 nm之间, 间隔2 nm共1 061个波段的光谱反射率最高45%左右, 各样品反射率特征较为一致; 漫反射光谱一阶导数显示, 光谱主峰位于575 nm处, 为赤铁矿的指示波谱段, 次级峰位于435 nm处, 为针铁矿的指示波谱段; 确定云南元谋古红土存在赤铁矿和针铁矿, 其含量范围3~5和5~10 g·kg-1, 此结果获得XRD方法分析方法的佐证。

以北京市东部地区96个潮土土样的土壤参数及对应光谱数据为数据源, 采用连续小波多尺度分析处理与分析。 首先将土壤光谱进行初步处理, 生成小波系数, 其次将土样的有机质含量与小波分解系数开展相关性分析, 提取特征波段, 最后采用特征波段建立预测耕层有机质含量的模型。 结果表明: 经连续小波处理后, 光谱对耕层有机质含量的预测能力明显优于传统光谱变换技术; 经连续小波分解后, 对土壤有机质含量的预测能力随光谱分辨率降低呈先降后升再降的趋势; 连续小波分析算法可提升土壤光谱对有机质含量的估测能力, 与土壤高光谱反射率相比, 基于连续小波变换的土壤有机含量最佳的精度提高19%; 由于光谱分辨率为80 nm建立的模型精度较高, 其R2达到0.632, 这表明在连续小波算法下, 光谱分辨率较低的宽波段数据可用于土壤有机质含量的监测。

为精确揭示区域土壤盐分的三维分异特征, 将由区域遥感影像解析获得的光谱指数、 面域电磁感应大地电导率仪测得的土壤表观电导率和控制点位土壤采样实测数据进行有效耦合, 应用多元回归方法建立土壤盐分解译模型, 利用反距离权重方法对区域土壤盐分三维特征进行插值解析与评价, 创建了基于多源数据的区域土壤盐渍化精确评估方法。 应用实践表明: 案例研究区域各土层土壤盐分含量的变异系数在1.281~1.527之间, 表现为强度变异性; 土壤盐分含量高值主要集中在案例研究区域的中西部地带; 区域盐渍土剖面类型大部分属“表聚型”, 即随着深度增加土壤盐分逐渐减小; 对案例研究区域土壤盐分三维特征解析精度达到相关系数为0.908。 解决了以往多源数据耦合协同以更高精度解析区域土壤盐分特征的难题, 为精确评估区域土壤盐分三维特征和其他地学空间属性解析提供了可靠方法借鉴。

利用遥感光谱无损、 快速分析出氮肥的施用时期和施用模式, 对于保护环境、 产量及氮肥利用率的提高具有重要意义。 利用FieldSpec 4 Wide-Res Field Spectrum radiometer便携式地物光谱仪, 测定了不同氮水平下小麦冠层和叶片两种模式光谱特征及红边参数变化规律; 提出一个新指数——归一化差异最大指数(normalized difference maximum index, NDMI), 并分析其与叶面积指数(leaf area index, LAI)、 SPAD(soil and plant analyzer development)值、 MDA(malondialdehyde)含量、 旗叶氮含量和产量的相关性。 结果表明, 小麦叶片原始光谱在开花后26 d起800～1 330 nm区间的光谱反射率以N3(1/3底施+1/3冬前追肥+1/3拔节期追肥)处理为最高, N1处理(1/2底施+1/2冬前追肥)次之。 主要原因是由冬前和拔节期两个时期均施三分之一氮肥, 增强了叶片光合能力。 小麦冠层原始光谱, 在400～700 nm波段, N2(1/2底施+1/2拔节期追肥)处理最低; 在760~1 368 nm波段区间, 由于群体结构不同, 在开花期至灌浆中期N1处理的光谱反射率最高, N3处理次之; N3处理的冠层光谱反射率在开花后26和33 d最高。 建议用400～700和760～1 368 nm波段的冠层原始光谱数据, 分别来辨别小麦旗叶含氮量的高低及施肥模式。 叶片模式下一阶微分光谱在500～750 nm区间出现两个“峰”, 通过峰的位置偏移程度和偏移时期来估测施氮的模式。 在670～740 nm区间冠层一阶微分光谱值在开花期最高, 开花后10 d的一阶微分光谱值最低。 在开花期至开花后10 d N1处理的一阶微分光谱值高于N3处理; 灌浆中期至开花后33 d N3处理的一阶微分光谱值高于N1处理。 可以通过一阶微分最大值来推测小麦所处的生育期和施肥的方式及施肥时期。 在开花期至灌浆中期, 冠层反射率一阶导数最大值(FD-Max)N1处理最高, N3处理次之; 在开花后26～33 d, N3处理的群体结构较其他处理密, 导致其一阶导数最大值一直最高。 四个处理叶片一阶导数最大值变化趋势不如冠层显著。 四个处理的反射率一阶导数最大值对应的红边位置(REPFD-Max)中, N1和N3冠层REPFD-Max在灌浆中期后偏移显著; 在开花后26～33 d, N3处理的群体上层结构密, 叶片宽且厚, 冬前追施氮肥影响REPFD-Max偏移程度。 基于NDVI基础上, 筛选出一个新指数——归一化差异最大指数。 冠层归一化差异最大指数(CNDMI)与农化参数的相关系数高于叶片归一化差异最大指数(LNDMI), 且CNDMI与产量的相关性比LNDMI显著。 冠层归一化差异最大指数与旗叶氮含量、 SPAD值和MDA含量有着显著的相关性, 相关系数r分别为0.812 88, 0.928 21和-0.722 17。 综上所述, 借助光谱数据和红边参数可以推测小麦含氮量的高低, 所处的生育期和施氮肥的模式, 进而为田间施肥管理及施肥诊断提供依据。 CNDMI与小麦产量有着更好的相关性, 符合我国资源卫星的光谱波段范围, 具有可实际操作性。

利用激光诱导荧光技术可对土壤中石油类污染物快速检测, 不同土壤物理性质下, 污染物荧光发射特征具有一定差异。 为实现外场检测时快速制备合适的土壤样品, 实验研究了土壤疏松度、 颗粒度、 湿度与土壤中石油类污染物荧光强度及光谱稳定性之间的关系。 压片机压强大于2 MPa时土壤样品荧光光谱的稳定性较好, 九种不同疏松度的土壤样品荧光强度的相对标准偏差为3.51%。 不同粒径的机油土壤样品荧光强度差异较小, 其中100目土壤样品的荧光光谱RSD值为2.25%。 结果表明, 土壤样品表面呈平整洁净时, 所得样品荧光光谱的稳定性较好, 土壤疏松度和颗粒度对荧光光谱的影响较小。 湿度对土壤样品荧光发射的影响较大, 当土壤湿度低于10%, 荧光强度变化较小; 湿度范围大于10%时, 荧光强度变化较大。 为利用LIF技术对外场土壤中石油类污染物检测时, 快速有效制备土壤样品及准确测量提供参考。

采用波长532 nm激光(脉宽为8 ns)诱导激发铜合金等离子体光谱, 研究了激光能量分别为100, 80, 60和40 mJ时, 常压下谱线(CuⅠ 324.754 nm)自吸收现象; 在激光能量为100和40 mJ的条件下, 研究了低环境压力对铜合金等离子体元素发射谱线自吸收现象和谱线特性的影响。 结果表明: 常压下谱线(CuⅠ 324.754 nm)存在严重的自吸收现象, 自吸收程度随激光能量减小而降低。 适度降低环境压强, 谱线的自吸收程度大大降低, 谱线的信背比增大, 且在一定的低气压条件下, 自吸收现象可以基本消除。 在5.0×104 Pa气压下, 两种能量下谱线的信背比均达到最大值, 分别为8.90和8.66, 相对于常压分别增大了11.23和12.62倍, 此时谱线强度的相对标准偏差分别为2.9%和1.3%; 两种能量下等离子体元素发射谱线的线宽随着气压的下降迅速减小, 当气压为5.0×104 Pa时, 等离子体元素发射谱线的线宽分别为0.08和0.06 nm, 是常压下线宽的19%和20%。 研究表明: 低压环境能明显提高光谱分析的灵敏度和精密度, 使得在分析较高含量元素时允许选择灵敏谱线, 为采用LIBS技术准确测定高含量元素提供了有效方法。

由于重金属毒性大, 且在环境、 动物和人体器官中易积聚, 因而在矿石开采、 冶炼和加工之前, 监测其中的微量重金属显得尤为重要。 著名的原子光谱仪器, 如原子荧光光谱(AFS)、 原子吸收光谱(AAS)、 电感耦合等离子体(ICP)等已广泛用于各种样品中元素的检测, 但它们体积大、 能耗高、 价格昂贵、 气体消耗大, 这些缺点严重阻碍了野外现场的连续监测。 为了满足分析仪器的微型化趋势, 1993年Cserfalvi开发了一种电解液阴极放电原子发射光谱(ELCAD-AES)技术并将其用于分析检测中。 该装置中, 待测溶液以8～10 mL·min-1的流速从细管顶端溢出, 然后沿管壁流入装满电解液的35 mL储液池中, 以溢出溶液的液面作为放电阴极, 在和流动液体电极相距2～4 mm处放一金属W(Ti)棒为阳极, 细管浸入电解液并尖端向上弯曲超出储液池液面1～3 mm, 细管顶端溢出的液体流入储液池并通过其中的碳棒与电源负极相连, 从而构建放电系统。 从那时起, 为了提高激发效率和放电稳定性, 人们对ELCAD进行了大量改进。 基于ELCAD的特点, 通过改进放电装置, 建立了一种新的液相阴极辉光放电(LCGD)分析系统。 该系统中, 放电在直径0.5 mm的铂针阳极和内径1 mm的毛细管顶端溢出的溶液阴极之间的间隙中产生。 毛细管上端和铂丝之间的间隙为2 mm, 毛细管插入石墨管且露出石墨管的距离为2.5 mm。 样品溶液以4.5 mL·min-1从毛细管顶端溢出流经石墨管上的凹槽, 石墨管和电源负极连接。 与ELCAD相比, LCGD的优点在于: Pt针做阳极, 可形成尖端放电, 从而降低能耗(<60 W), 提高激发效率; 蠕动泵管上打结, 可降低泵的脉动性, 提高放电的稳定性; 石墨管链接电源负极, 删除ELCAD中的储液池, 使样品消耗更少。 为了评估方法的分析性能, 用LCGD测定了HNO3-HCl消化的精铜矿样品中的铅和锌。 系统研究了放电稳定性以及放电电压、 溶液流速、 支持电解质和溶液pH对发射强度的影响, 并将LCGD与其他ELCAD的分析性能进行比较。 此外, 用ICP对LCGD的测试结果进行验证, t检验分析两种结果的差异性。 结果表明, 当电压从620升高到680 V, 发射强度逐渐增大, 这是因为电压升高, 激发能量增大, 单位体积内激发的金属原子增多, 激发效率提高。 考虑到放电稳定性, 选择650 V为最佳放电电压。 当流速从2.5增加到4.5 mL·min-1时, 发射强度增加, 这是由于流速增加导致进入放电区的样品量增加, 发射强度增强; 流速高于4.5 mL·min-1后, 发射强度有下降的趋势, 这是由于水荷载的增加引起放电区能量密度降低以及过量水加热消耗了用于激发样品的能量, 导致激发能量降低。 因此, 选择最佳流速为4.5 mL·min-1。 pH=1的HNO3具有较高的激发强度, 因而选择pH=1为最佳pH。 最佳条件下, Pb和Zn的检出限分别为0.38和0.59 mg·L-1, 相对标准偏差分别为0.9%和1.2%, 功率低于60 W。 实验中的检出限与其他类似方法所测结果有一定差距, 这可能与所选谱仪有关。 固定激发波长下研究发现, 放电过程有较好的稳定性。 矿石样品中Pb和Zn的回收率在87.6%~107.4％, LCGD测试结果与ICP基本一致, 两种方法基本无显著性差异。 与ICP相比, LCGD具有低能耗、 高激发效率、 小型便携等优点。 随着进一步改进, 有望开发出可用于实时、 在线检测金属元素的微型化仪器。

探究了应用激光诱导击穿光谱(LIBS)结合化学计量学方法鉴别硫熏浙贝母的可行性。 采集了未经硫熏、 轻度硫熏和重度硫熏的浙贝母样本的LIBS光谱, 使用小波变换和归一化对原始光谱进行预处理后, 分别建立了基于全波段(400.41～871.65 nm)和基于特征波段(400.41～600.02 nm)的支持向量机(SVM)、 极限学习机(ELM)和随机森林(RF)的鉴别模型。 结果表明: 基于特征波段建立的三类模型的性能均与基于全波段建立的模型保持一致或更优, 说明特征波段的提取是有效的。 基于特征波段建立的模型中, SVM模型性能最优, 建模准确率和预测准确率分别达到了100%和95.83%。 综上所述, 应用LIBS技术结合特征波段提取和化学计量学方法鉴别不同程度硫熏的浙贝母是可行的, 且具有快速、 简便、 多元素同时分析的优势, 可为鉴别硫熏中药材提供依据, 有助于建立中药材质量检测与分级评定系统。

乌骨鸡与非药用鸡种矿物质与微量元素含量特征的分析比较。 乌骨鸡(BSF)是中国特有的传统药食两用鸡种, 岭南黄鸡(LNYC), 崇仁麻鸡(CRC)在中医药传统上一般不作药用, 但属养殖范围较广, 饲养量较大的两个优质鸡种。 矿物元素含量与分布特征除了和鸡种有关外, 还和饲养条件尤其是饲料和水源有密切关系。 因此引入上述相同条件饲养的两种非药用鸡种作为参比对照, 可以消除实验误差, 增强实验结果的可靠性。 利用具有分析速度快, 测定范围广, 分析准确度和精密度高, 良好的选择性和多元素同时测定等多个优点的电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定两类鸡种的8种矿物质元素含量, 可以更好地比较出因鸡种不同而导致的所含矿物质元素含量的差异, 更为真实地反映出乌骨鸡的营养价值。 以相同的饲料、 饮水、 饲养环境下的两种非药用鸡种为对照, 采用ICP-AES法测定乌骨鸡, 岭南黄鸡﹑崇仁麻鸡在皮肤, 骨骼, 胸肌和腿肌组织中P, Ca, Na, K, Mg, Fe, Cu和Zn八种矿物质元素的含量。 分别取其皮肤, 骨骼, 鸡胸肉﹑鸡腿肉作为样本(n=8), 剪碎烘干至恒重, 称量。 取上述各供试品平行样各三份, 每份精密称取约2 g, 分别加入10 mL混酸(HClO4∶HNO3=1∶4), 加热消化。 冷却后以2%HNO3溶解定容, 同时以蒸馏水为样品制备一份空白试液, 在选定的工作条件下, 对样品进行测定。 ICP-AES法主要工作条件设置如下: 射频功率1.2 kW; 辅助气流量0.2 L·min-1; 雾化气流量为0.8 L·min-1; 等离子气流量为15 L·min-1; 溶液提升量为1.5 mL·min-1; 冷却气流量15 L·min-1。 所有样品的测定实验重复三次。 所有数据均以平均值±标准偏差(x±s)表示。 显著性分析采用SPSS20.0统计软件的t检验进行评价。 研究不同组的变量值采用单因素方差分析, 假设显著差异为p＜0.05。 实验测得标准曲线的相关系数r>0.999 54, 检测限范围(0.01～3.90 μg·g-1), 说明在所研究的浓度范围内, 各元素浓度与吸光度均呈现良好线性关系, 确保了实验的精确度和准确度。 结果显示: 与非药用鸡种比较: 乌骨鸡皮肤中P, Ca, Na, K, Mg, Fe, Cu和Zn八种矿物质元素含量均极显著高(p＜0.01); 骨骼中Ca, Fe, Na, Zn元素含量显著高(其中Ca, Fe: p＜0.01, Na, Zn: p<0.05); 鸡胸肉中Ca, Fe元素含量显著高(其中Ca: p＜0.05, Fe: p＜0.01), Mg元素含量极显著低(p＜0.01); 腿肌肉中的Fe, Cu元素的含量极显著高(p＜0.01), Na, K, Mg, Zn含量显著低(p＜0.05); 两种非药用鸡种间相比较差异不大。 总体而言: 乌骨鸡中高含量的钙, 铁元素是其区别于非药用鸡种的显著特征, 尤其是, 乌骨鸡富含的铁元素可能是其补血作用的物质基础之一。 该研究为进一步研究开发乌骨鸡补血功能以及阐述其补血机理提供了实验依据。

建立利用电感耦合等离子体串联质谱测定食品中钙和氯的分析方法。 针对Ca的高丰度同位素40Ca受到来自等离子气40Ar的干扰, 35Cl受到来自16O18OH的严重干扰, 在MS/MS模式下, 利用碰撞/反应池技术, 以H2为反应气, 使40Ar+与H2发生反应, 而40Ca+不与H2发生反应, 利用H2原位质量法消除40Ar+对40Ca+的干扰; 而35Cl+则能与H2发生质量转移反应生成H235Cl+, 通过测定H235Cl+消除16O18OH+对35Cl+的干扰。 Ca和Cl在0.0~100.0 μg·L-1的浓度范围内线性关系良好, 线性相关系数(R2)≥0.999 9, Ca和Cl的检出限分别为0.061和2.32 μg·L-1。 采用系列国家标准物质验证了对方法的准确性和精密度, 其测定结果与标准参考物质的认定值基本一致, 表明方法的准确性好、 精密度高。 所建立的新方法可实现食品中钙和氯的准确测定。

钌催化前驱体是影响负载型钌催化剂催化性能最重要因素。 前驱体中的部分杂质会对催化性能产生抑制作用, 尤其是S, P, Cl, As等杂质元素含量过高会降低催化剂的活性, 严重时会造成催化剂中毒; 因此, 必须严格控制催化前驱体中杂质元素的含量。 建立了快速准确测定催化前驱体亚硝酰硝酸钌(Ru(NO)(NO3)3)中杂质元素的分析方法。 Ru(NO)(NO3)3经稀硝酸溶解后采用电感耦合等离子体串联质谱(ICP-MS/MS)直接测定其中的8个杂质元素(P, S, Ti, V, Cr, Mn, Fe, As)。 为防止Ru(NO)(NO3)3溶液水解形成Ru(NO)(NO3)x(OH)3-x, 采用稀硝酸介质有效维持了样品溶液的稳定性。 在MS/MS模式下, 通过一级四极杆质量过滤器(Q1)控制进入碰撞/反应池(CRC)的离子, 仅允许与待测元素具有相同质荷比(m/z)的离子进入CRC, 从而将来自样品基质和等离子气Ar所形成的干扰离子阻止在CRC外, 消除了大量质谱干扰。 通过向CRC内通入O2为反应气, 目标离子P+, S+, Ti+, V+, As+与O2的反应为放热过程(31P++O2→31P16O++O, ΔHr=-3.17 eV; 32S++O2→32S16O++O, ΔHr=-0.34 eV; 48Ti++O2→48Ti16O++O, ΔHr=-1.63 eV; 51V++O2→51V16O++O, ΔHr=-0.85 eV; 75As++O2→75As16O++O, ΔHr=-0.63 eV), 能自发反应生成氧化物离子; 目标离子Cr+, Mn+与O2的反应为吸热过程(52Cr++ O2→52Cr16O++O, ΔHr=+1.38 eV; 55Mn++O2→55Mn16O++O, ΔHr=+2.15 eV)。 为促进Cr+, Mn+与O2发生反应, 通过调整CRC的工作参数, 设置八极杆偏置电压为较大的负电压, 使Cr+和Mn+在与O2反应前被加速, 提高Cr+和Mn+的动能, 促进了反应的发生, 通过吸热反应生成氧化物离子; 而P+, S+, Ti+, V+, Cr+, Mn+, As+干扰离子在CRC内不能与O2发生反应, 仍然保持原始的m/z。 通过二级四极杆质量过滤器(Q2)将这些干扰离子阻止在外, 仅允许所形成的氧化物离子进入检测器, 几乎完全消除了元素P, S, Ti, V, Cr, Mn, As的所有质谱干扰。 NH3因含一对孤对电子而具有高反应活性, 能与很多金属离子反应形成团簇离子。 通过向CRC内通入NH3/He为反应气, 目标离子Fe+与NH3发生质量转移反应, 在所形成多个团簇离子中, Fe(NH3)+2的丰度最高且无干扰, 通过NH3质量转移法消除干扰。 结果显示, 8个元素在0～500 μg·L-1范围内具有良好的线性关系, 线性相关系数≥0.999 8。 方法的检出限为0.29～485 ng·L-1, 按所建立的方法分析了实际样品中8个杂质元素的含量, 各元素的加标回收率为93.2%～107.5%, 相对标准偏差(RSD)≤3.9%。 方法具有样品处理简单、 分析速度快和精密度高的特点, 适合催化前驱体亚硝酰硝酸钌中多个杂质元素的准确测定, 为制备负载型钌催化剂提供了质量保障。

建立了流动注射(flow injection, FI)空气混合吸附预富集编结反应器(knotted reactor, KR)二次气体分隔洗脱法与火焰原子吸收光谱法(flame atomic absorption spectrum, FAAS)联用测定海洋生物样中的痕量铅。 在预富集步骤, 空气、 络合剂和铅溶液在线混合, 空气的引入, 大大提高了铅的螯合物在KR内壁的吸附效果。 在洗脱前, 通入一段空气流, 在洗脱过程中, 即在非完全洗脱时, 加入一段空气流, 两段空气流的引入, 大大降低了被分析物在洗脱液中的分散, 提高了信号响应值, 从而提高了浓集系数(enhancement factor, EF)。 将空气混合吸附预富集与二次气体分隔洗脱法联用, 使得KR吸附富集效果和洗脱效果达到了更高的水平。 和微柱的低寿命、 高反压相比, KR反压小, 耐酸耐碱, 寿命几乎无限长, 对蠕动泵的要求很低, 不易造成溶液渗漏等问题。 在洗脱过程进行到第5秒时输入1 s空气流作为间隔, 而不是等整个洗脱过程完成以后再输入空气流, 此方法的优点是: 洗脱完全, 而且大大降低了被分析物在洗脱过程中的分散, 吸收信号值大大增加。 如果单纯地把洗脱时间降到5 s, 那么洗脱会非常不完全, 也就是没有洗脱干净, 在管路中还会残存大量的被分析物, 残存的被分析物被带入下一个样品分析中, 会对整个实验造成很大的误差, 所有的实验数据都将不准, 失去数据利用价值。 所以完全的洗脱是非常必要的, 必须保证一定的洗脱时间。 由于随着洗脱过程的进行, 洗脱下来的被分析物呈逐渐减小的趋势, 在以往洗脱方法中, 等到整个洗脱过程全部进行完以后, 被分析物在洗脱液中的分散已经相当严重了, 导致所得到吸收信号值大大减小。 在洗脱过程中插入空气流, 即在非完全洗脱时插入空气流, 降低了被分析物在洗脱过程中的分散, 同时保证了洗脱的完全, 大大提高了吸收信号峰值。 优化了络合剂种类、 浓度和酸度, 样品富集时间和流速, 空气混合吸附时的空气流速和时间, 洗脱前第一次通气时间, 预洗脱时间, 洗脱过程中第二次通气时间等实验参数。 在最佳实验条件下, 铅在0.005～0.6 mg·L-1浓度范围内呈现良好的线性关系, 铅的检出限(3σ)为2.2 μg·L-1。 将新方法与直接火焰原子吸收法、 传统的FI-KR空气混合吸附预富集普通洗脱法进行了比较, 结果显示本方法的浓集系数更高。 将该方法应用于海洋生物样中痕量铅的测定, 测得鳝鱼、 对虾、 虾姑、 鲟鱼、 舌鳎和贻贝标准中的铅含量为0.34~1.92 μg·g-1; 加标量为1.0 μg·g-1时, 加标回收率为93.5%~96.4%; 相对标准偏差为0.52%~2.94%。 用FI-KR-FAAS空气混合吸附预富集, 二次气体分隔洗脱法测定海洋生物样中的痕量铅, 具有富集效果好, 准确度高, 精密度好, 浓集系数高等优点, 分析结果令人满意。

以戊二醛(GLA)为交联剂, 将超支化聚酰胺(PAMAM)与壳聚糖(CS)相交联, 制备出新型的超支化聚酰胺接枝壳聚糖(CS-PAMAM)吸附剂。 通过扫描电子显微镜、 红外光谱对改性吸附剂进行形貌和结构表征。 结合火焰原子吸收光谱法(FASS)和紫外分光光度法(UV-Vis)研究其对孔雀石绿(MG)、 日落黄(SY)和Cu(Ⅱ)的吸附性能。 讨论了实验条件对吸附效率的影响, 优化了实验操作参数(pH值分别为7.0, 2.0和6.0; 吸附时间分别为60, 60和30 min)。 在最佳条件下, 其对孔雀石绿(MG)、 日落黄(SY)和Cu(Ⅱ)最大吸附容量分别为515.30, 201.79和80.00 mg·g-1, 相比目前的文献报道, 具有一定的优势。 吸附基本符合Langmuir方程。

在浮选过程中, 微细粒级的辉钼矿回收难度较大, 易损失在尾矿中。 为了分析不同粒级辉钼矿可浮性差异, 揭示细粒级辉钼矿可浮性恶化的原因, 以-150+74, -74+45, -45+38和-38 μm四个粒级辉钼矿为研究对象, 通过辉钼矿纯矿物浮选试验, 首次利用X射线衍射分析(XRD)、 扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)分析, 对四个粒级辉钼矿的可浮性及其晶型特征和外在形貌的变化规律进行系统研究和对比。 研究表明: 随着粒级的减小, 辉钼矿的可浮性降低, 浮选效果恶化, 且辉钼矿的可浮性由非极性、 低能、 疏水的“面”和活泼、 亲水的“棱”的面积比决定。 辉钼矿在受外力作用下由粗粒级变成细粒级过程中, 首先主要是沿解理面破裂, 然后沿断裂面的破裂增多, 导致面棱比减小, 辉钼矿的可浮性下降; 同时辉钼矿晶型结构由3R亚稳定状态转变为2H型稳定状态。 此外, 与3R型的粗粒级辉钼矿相比, 微细粒级辉钼矿以2H型为主, 且其(002)晶面的面间距逐渐增大, 导致水分子容易进入晶体结构内部, 并在矿物表面形成水化膜, 辉钼矿亲水性增强。 晶型的不同使不同粒级辉钼矿的物理性质发生变化, 面间距的增大则使辉钼矿断裂面暴露的亲水性钼-硫键数目增多, 两者是细粒级辉钼矿亲水性增强及可浮性下降的本质原因。

在高计数率背景下, 采用数字慢三角成形处理算法的高性能硅漂移探测器X荧光光谱全能峰受到伪峰严重干扰。 介绍了一种新型的剔除伪峰干扰的方法, 详细阐述了该方法中数字三角形成形、 信号甄别和伪峰判断等技术要点。 以55Fe核素和岩石样品为实验对象, 对比伪峰剔除前和剔除后得到的X荧光能谱, 结果证明该方法能够较好地消除谱线图中的伪峰。 因而, 在精细X荧光能谱分析时, 该方法能够提高能谱的峰背比和痕量元素的分析精确度。

繁昌窑青白瓷胎体配方工艺一直停留在理论推理阶段, 尚未有确凿的测试数据和模拟实验加以证实。 为深入探究繁昌窑的胎料配方工艺, 选取了繁昌窑址附近的多种瓷土样品进行了测试分析, 并采用了古代制瓷工艺进行了模拟烧制。 主要运用了波长色散X射线荧光光谱法(WDXRF)、 红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)等光谱分析方法对瓷土成分进行测试; 借助同步热分析(TG-DSC)对样品烧造温度进行了探索; 通过模拟烧制陶瓷样品, 对繁昌窑青白瓷的烧制工艺进行了研究, 并对烧制的陶瓷样品进行显微结构分析。 研究表明, 繁昌窑附近的几种瓷土无论是单独制胎还是添加高岭土混合制胎, 其烧成温度皆接近古代繁昌窑青白瓷的烧制温度。 繁昌窑附近的瓷土是可以作为制作古代青白瓷的原料之一, 但由于其中的铝含量较低, 不能单独用来制作青白瓷胎体的原料, 繁昌窑青白瓷在制作过程中应添加了其他富铝类原料。 该研究对探索古代繁昌青白瓷的生产工艺及其蕴含的科学价值, 提升繁昌窑在中国陶瓷工艺技术发展史上的地位等具有重要的学术意义, 并可为现代陶瓷产业技术改进提供有益启示。

为研制新型γ射线屏蔽材料, 采用熔融淬火法制备了xGd2O3-(50-x)BaO-50P2O5(0≤x≤7 mol%)系列玻璃样品, 并经60Co辐照源辐照, 利用UV-Vis-NIR, Raman等分析技术研究了玻璃的光学特性和微观结构。 结果表明, 玻璃在γ射线辐照下产生了磷氧空穴中心(Ⅰ类色心), 呈现棕色; Gd2O3能增强磷酸钡玻璃的抗γ辐照能力, 玻璃中Gd2O3含量越高, γ射线辐照导致的色心数量越少; 玻璃产生的色心数量会随着γ射线辐照剂量的增大而增加; Gd2O3加入降低了玻璃对可见光和近红外光的透过率; γ射线辐照使玻璃出现了光学吸收带损耗, 玻璃在紫外到可见光区的透过率降低; 玻璃样品的主要结构为Q2偏磷酸盐结构, 伴有少量Q1焦磷酸盐和Q0正磷酸盐结构; 玻璃微观网络结构在γ射线辐照下变化不明显。

这项研究是利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术结合多元统计方法, 对14种外表看起来极其类似的不同苜蓿牧草品种进行鉴定识别的可行性研究。 通过实验测试获得苜蓿牧草品种在0.1～1.5 THz有效波段的吸收系数和折射率等光谱参数, 并且测试光谱揭示不同种类的苜蓿牧草在时间延迟、 吸收强度和折射率等物理参量的平均值上都有所不同。 尽管以上提到的这些太赫兹特征差异意味着太赫兹时域光谱(THz-TDS)鉴定识别牧草品种是可行的, 但是, 由于没有特征吸收峰作为指纹谱识别依据, 因此, 本文利用多元统计方法聚类分析(CA)和主成分分析(PCA)在光谱参数和不同品种的苜蓿草种之间建立模型用以进行辅助验证, 通过CA方法计算得到牧草间的欧氏距离以及通过PCA方法获得牧草的任何两个样本的PC1分值显示CA和PCA之间存在着很好的一致性, 说明CA和PCA两种多样统计方法均能反映牧草间的差异。 因此, 太赫兹时域光谱技术结合多元统计方法能够成为一种有效的快速检测识别不同苜蓿牧草品种的方法, 进而为将来建立牧草品种太赫兹光谱数据库奠定基础。

由于犯罪分子利用各种方法来避开传统的刑侦图像技术, 因而红外图像逐渐成为获取犯罪现场痕迹的有效手段。 然而, 从犯罪现场拍摄的红外图像其目标痕迹大多是弱化的, 所以在这类红外图像中分割目标是一项具有挑战性的任务。 已有基于生物免疫的各类算法尚未明确描述免疫分割作用领域, 以及免疫网络算法模型中的免疫识别距离。 为实现对目标痕迹弱化红外图像的有效分割, 提出了一种新的具有免疫作用领域和最小平均免疫识别距离的人工免疫构架, 设计了一种具备最小平均距离免疫域的免疫分割算法。 该方法根据红外图像的特点, 采用多步分类算法、 免疫变异和自适应免疫最小均距识别方法, 根据目标区域和背景区域的总体统计特性实现最佳分类。 实验结果表明, 提出的基于最小平均距离的免疫算法能够有效地分割目标弱化的红外图像。 与经典的边缘模板和区域模板方法相比, 该算法具有更好的分割效果, 尤其是针对目标弱化红外图像的分割, 该算法能够较好地给出五个手指的边界轮廓。