期刊基本信息
创刊:
1981年 • 月刊
名称:
光谱学与光谱分析
英文:
Spectroscopy and Spectral Analysis
主管单位:
中国科学技术协会
主办单位:
中国光学学会
出版单位:
北京大学出版社
主编:
黄本立
ISSN:
1000-0593
刊号:
CN 11-2200/O4
电话:
010-62181070,62182998
邮箱:
地址:
北京市海淀区学院南路76号,光谱学与光谱分析期刊社
邮编:
100081
定价:
65元/期

本期栏目 2018, 38(6)

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光谱学与光谱分析 第38卷 第6期

作者单位
摘要
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1
作者单位
摘要
1 中国科学院烟台海岸带研究所, 海岸带环境工程技术研究中心, 山东 烟台 264003
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了实现水体表面油膜厚度的快速非接触检测, 基于激光拉曼光谱检测技术, 搭建了水体表面油膜厚度拉曼光谱检测系统。 以532 nm激光作为激发光源, 以常见的柴油和汽油为例研究了不同油品的拉曼光谱特性, 研究结果表明, 油膜拉曼光谱响应特性与油品密切相关, 相同油膜厚度情况下不同油品的拉曼光谱曲线有明显的差异, 97#汽油在1 651 cm-1光谱强度要高于90#汽油。 随着油膜厚度的增加, 柴油316和1 451 cm-1光谱强度和汽油1 651 cm-1拉曼位移光谱强度增加, 油拉曼光谱信号变强; 根据油水界面拉曼光谱特征, 设计了油膜厚度计算因子, 实验证明随着油膜厚度增加, 油膜厚度计算因子rfilm呈下降趋势。 可以将油膜厚度计算因子作为水体表面油膜厚度测量的一种依据。
拉曼光谱 油膜厚度 水环境监测 Raman spectra Oil film thickness Water environment monitoring 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1661
作者单位
摘要
大连工业大学信息科学与工程学院, 辽宁 大连 116034
采用高温熔融法制备了镝离子掺杂氟硼酸盐玻璃荧光体, 利用积分球绝对光谱测试系统, 在453 nm蓝色激光二极管激发下, 对玻璃荧光体的荧光光谱进行表征, 解析出玻璃荧光体的相关绝对荧光参量。 测试与计算结果表明, 1.0 Wt% Dy2O3掺杂玻璃荧光体在功率15.81 mW的蓝色激光激发下, 净发射光谱功率是286.91 μW, 发射光子数为17.17×1014 cps, 其荧光量子产率达到25.86%。 为提高玻璃荧光体对泵浦激光的利用率, 减少残余激光成分, 进而改善组合光品质, 制备了大体积的1.5 Wt% Dy2O3掺杂玻璃荧光体, 在高功率的蓝色激光激发下获得白色照明效果, 该玻璃荧光体在激发功率分别为56.0和252.7 mW的激光激发下, 组合荧光对应的色坐标分别是(0.316, 0.287)和(0.303, 0.268)。 激光激励下的高效白色发光表明Dy3+掺杂氟硼酸盐玻璃荧光体在激光照明领域具有良好的应用前景。
氟硼酸盐玻璃荧光体 辐照参数 激光照明 Dy3+ Dy3+ Fluoride borate glass phosphors Irradiation parameters Laser illumination 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1665
作者单位
摘要
1 中国科学院电工研究所, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
采用可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术对痕量气体的连续检测, 二次谐波背景信号会随着半导体激光器管壳温度变化产生漂移, 使得二次谐波波形无法保持稳定, 对测量结果产生误差。 基于TDLAS原理, 解释了二次谐波背景信号的产生, 分析了背景信号的来源和背景漂移对测量结果的影响, 通过对背景信号的扣除获得标准的二次谐波波形, 设计并搭建了一套高精度恒温控制系统, 此系统搭载了风冷以及水冷模块进行辅助控温, 控制精度达到±0.1 ℃, 选取了1 796和1 653 nm波长的DFB半导体激光器, 通过控制两只激光器在20~44 ℃温度条件下来回变动, 温度间隔为2 ℃, 对获得的二次谐波背景信号进行了实验研究。 研究表明: 随着半导体激光器管壳温度上升, 背景信号发生红移, 反之发生蓝移; 实验中温度每变化2 ℃, 1 796和1 653 nm的DFB激光器的背景信号分别产生了约3.2和2.67 pm波长漂移; 通过对半导体激光器进行控温封装, 实现对半导体激光器管壳的恒温控制, 可以有效地消除室温变化引起的背景信号漂移, 维持测量系统的稳定性, 提高痕量气体检测的精度和准确度。
气体检测 背景信号漂移 温度特性 Gas detection TDLAS TDLAS Background signal drift Temperature characteristic 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1670
作者单位
摘要
空军工程大学等离子体动力学重点实验室, 陕西 西安 710038
通过介质阻挡放电产生的等离子体可与燃料中的烃类分子发生碰撞裂解反应, 将燃料分子裂解生成更容易起爆的氢气和小分子烃类, 能有效改善液体燃料连续旋转爆震发动机的起爆性能。 该研究在真空仓中开展体积介质阻挡放电的丝状放电光谱测试, 分析了大气压氩气环境下体积介质阻挡放电的电子激发温度和电子密度随加载电压的变化规律。 丝状放电的电子激发温度通过波尔兹曼斜率法计算, 电子密度采用斯塔克展宽法计算。 发现发射谱线均由氩原子4p—4s能级跃迁产生; 各谱线强度随加载电压的提高均呈上升趋势, 且与电压基本呈线性关系; 对于大气压丝状放电, 加载电压对电子激发温度和电子密度没有明显影响作用, 加载电压12.5~14.5 kV范围内, 电子激发温度稳定在3 400 K附近, 电子密度在1025 m-3量级。
丝状放电 发射光谱 电子激发温度 电子密度 Filamentous discharge Emission spectra Electron excitation temperatures Electron number density 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1675
作者单位
摘要
中国计量大学太赫兹研究所, 浙江 杭州 310018
存在于微波与远红外之间的太赫兹波, 因其无损害, 稳定性高等独特性质使太赫兹光谱与成像技术在近几年来得到了迅猛的发展。 太赫兹波独有的无损伤检测特性, 在安全检测方面具有良好的发展前景, 获得广大学者的研究和关注。 经过太赫兹成像系统获得的太赫兹图像, 虽然可以识别出隐藏的**或其他金属制品, 但是太赫兹图像的对比度和清晰度均较差, 不能完全符合人眼的视觉效果, 也不利于机器识别。 目前, 对太赫兹图像质量的提高和改善, 成为太赫兹成像技术长远发展和广泛应用的关键问题。 实验采用太赫兹波投射式成像系统对藏于物体中的金属心型吊坠和金属箭头进行成像, 扫描步长0.5 mm, 由于太赫兹光源大, 能量起伏等系统缺陷, 以及外部环境的复杂与干扰, 导致成像所得图像均有背景噪声严重, 边界模糊等问题, 成像质量较差。 提出一种基于双阈值的canny均衡化太赫兹图像增强算法, 根据太赫兹图像自身性质限制, 确定阈值和对图像均衡化的范围, 实现图像降噪并引入双阈值canny算法和梯度幅值算法, 使图像的对比度和清晰得到整体提高, 并保留和突出太赫兹图像的细节信息, 获得高分辨率、 边缘清晰的图像。 实验表明该算法对太赫兹图像具有良好的降噪效果, 能够保留图像细节信息, 图像对比度和图像质量得到增强和提高, 同时增强了太赫兹成像技术对隐藏缺陷或隐藏物体的辨别能力和透视能力, 为其在安检应用方面提供必要保证。
太赫兹波成像 图像增强 canny算法 去噪 Terahertz imaging Image enhancement Canny algorithm Denoising 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1680
作者单位
摘要
1 合肥工业大学计算机与信息学院, 安徽 合肥 230009
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
大气污染物的主要组成成分为挥发性有机物(VOCs), 傅里叶变换红外光谱技术(FTIR)是现阶段应用广泛的挥发性有机物在线测量方法。 开放光路获取到的大气红外光谱(OP-FTIR)易受各种噪声污染, 如何有效、 快速的去除红外光谱中的噪声是大气在线实时监测系统研究的热点。 综合利用提升小波变换结构简单、 运算量低的优点以及最小均方误差自适应滤波器的自动调节参数以达最优化滤波的性能, 提出了一种改进阈值提升小波结合自适应滤波的红外光谱去噪算法。 该算法先通过改进阈值小波系数的提升小波去噪, 在去噪的同时保留更多光谱特征信息, 然后使用提升小波变换分解出的高频系数重构出噪声相关信号, 将其作为最小均方误差自适应滤波器的参考输入进行二次滤波处理, 最终获得的去噪信号很好的去除了与特征光谱频谱重叠的噪声信号。 分别对人工添加噪声的标准红外光谱和合肥市市区上空实测开放光路红外光谱进行去噪处理, 结果显示使用该算法处理后的光谱信噪比(SNR)较离散小波传统阈值去噪方法高出3db, 均方根误差(RSME)平均减少30%左右, 运行时间减少46%。 表明该算法计算简单、 运行速度快, 对于大气环境监测实时消噪系统具有重要的实际应用意义。
开放光路红外光谱 提升小波 改进阈值 自适应滤波 去噪 Infrared spectrum Lifting wavelet transform Adaptive filter Denoising 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1684
作者单位
摘要
1 军事医学科学院卫生装备研究所, 天津 300161
2 天津工业大学电子与信息工程学院, 天津 300387
多通道近红外光光密度差异检测硬膜血肿的方法具有快速、 无创等优点, 光源周围检测器数量与位置对降低硬膜血肿程度预测模型的病态性, 提高血肿检测精度至关重要。 提出了基于变量投影重要性(VIP)分析的检测器位置筛选方法。 通过对距离光源位置2.0~5.0 cm范围内的30个检测器获得的光密度差异数据进行VIP分析, 分析比较确定VIP阈值后从中筛选出4个检测器。 以偏最小二乘法(PLS)建立基于4个检测位置获得的吸光度差预测血肿发生部位吸收系数的预测模型, 检测器VIP优化后血肿位置吸收系数预测结果平均相对误差由4.08%降低到2.06%。 可见利用VIP分析对检测器筛选后所建立预测模型仍可较好的对硬膜位置血肿程度进行判断。 该研究为近红外光硬膜血肿检测中检测器位置的选择提供了新的思路和重要参考。
检测器位置筛选 硬膜血肿检测 变量投影重要性 Detector location screening Epidural hematoma detection Variable importance in the projection 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1691
李运 1,2,3张霁 1,2刘飞 4徐福荣 3[ ... ]张金渝 1,2,3
作者单位
摘要
1 云南省农业科学院药用植物研究所, 云南 昆明 650200
2 云南省省级中药原料质量监测技术服务中心, 云南 昆明 650200
3 云南中医学院中药学院, 云南 昆明 650500
4 玉溪师范学院, 云南 玉溪 653100
对中药进行快速质量控制, 从整体层面反映中药的安全性与有效性具有重要意义。 通过硫酸-苯酚显色反应测定三七总多糖含量, 傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合支持向量机回归(SVR)建立三七总多糖含量预测模型, 以期为三七提供快速准确的质控方法。 采集云南省12个产地60个三七样品的红外光谱, 紫外分光光度法(UV-Vis)检测样品中总多糖含量。 红外光谱经过二阶导数(2D)、 正交信号校正(OSC)、 小波变换(WT)和变量投影重要性(VIP)筛选等数据优化处理。 SPXY算法将所有样本按2∶1的比例划分为训练集与预测集。 训练集数据用于建立SVR预测模型, 网格式搜索、 遗传算法(GA)和粒子群优化算法(PSO)对SVR预测模型进行参数优化, 预测集进一步对SVR模型的预测能力进行验证。 结果显示: (1)葡萄糖标准品与三七总多糖在490 nm处存在最大共有吸收峰, 490 nm可作为三七总多糖检测的定量波长; (2)文山丘北、 曲靖师宗及红河蒙自等产地的三七总多糖含量较高, 平均含量在25 mg·g-1以上; (3)分析3种参数优化模型的校正均方根误差(RMSEE)与预测均方根误差(RMSEP), 与PSO优化模型相比, 网格式搜索优化模型欠学习, GA优化模型过学习; (4)PSO-SVR模型对预测集数据预测效果最好, RMSEP=3.120 6, R2pre=83.13%, 预测值与紫外检测值接近。 表明FTIR结合PSO-SVR模型能够对三七中总多糖含量进行快速准确的预测, 为保证三七稳定、 安全与有效用药提供数据。
紫外-可见分光光度法 傅里叶变换红外光谱 三七 总多糖 含量预测 整体性质量控制 支持向量机回归 Ultraviolet-visible spectrophotometry Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy P. notoginseng Total polysaccharides Content prediction Comprehensive quality control Support vector regression 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1696
孙恒 1金航 2,3胡强 1康平德 1[ ... ]王元忠 2,3
作者单位
摘要
1 云南省农业科学院高山经济植物研究所, 云南 丽江 674199
2 云南省农业科学院药用植物研究所, 云南 昆明 650200
3 云南省省级中药原材料质量监测技术服务中心, 云南 昆明 650200
评价药用植物质量的主要手段之一是有效成分含量检测, 不同采收期对药用植物有效成分含量有明显影响。 通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合化学计量学建立快速预测不同采收期铁皮石斛中总黄酮含量的方法, 以期为铁皮石斛质量快速预测评价提供研究基础。 采收2014年1至12月的铁皮石斛样品干燥粉碎; 以氯化铝显色法测定铁皮石斛中总黄酮含量, 分析不同采收时间铁皮石斛总黄酮的累积规律; 采集样品红外光谱信息, 归属红外吸收峰, 拟合红外光谱数据和总黄酮含量数据, 结合一阶导数、 二阶导数、 多元散射校正、 标准正态变量、 正交信号校正等对数据进行预处理, 建立偏最小二乘回归模型预测样品中总黄酮含量。 结果显示: (1)样品和标准品芦丁均在270 nm附近有共有吸收峰, 实验以270 nm为总黄酮定量波长, 标准曲线为y=6.076 5x+0.055 8, 相关系数r=0.996 6, 线性关系良好; 重现性、 精密度和稳定性相对标准偏差分别为1.00%, 0.37%和0.28%, 该方法稳定可靠; (2)总黄酮含量随时间变化趋势为先升高后降低, 6月—8月样品含量较高, 平均含量大于64.10 mg·g-1; (3)铁皮石斛红外光谱数据与总黄酮含量拟合后进行一阶导数、 二阶导数、 多元散射校正、 标准正态变量、 正交信号校正等组合处理, 用PLSR模型预测铁皮石斛的总黄酮含量, 结果最佳预处理方式为2D+SG5+SNV+OSC-PLSR, 训练集和验证集r分别为0.979 0和0.882 4, 验证均方根误差(RMSEE)和预测均方根误差(RMSEP)分别为2.438 2和4.169 9, 铁皮石斛中总黄酮含量预测值与测量值较接近, 表明PLS模型可用于总黄酮含量的快速预测。 傅里叶变换红外光谱结合化学计量学能实现铁皮石斛中总黄酮含量准确预测, 为铁皮石斛质量评价提供快速、 有效的方法。
傅里叶变换红外光谱 铁皮石斛 总黄酮 含量预测 Infrared spectroscopy Dendrobium officinale Total flavonoids Content prediction 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1702
作者单位
摘要
1 先进功能高分子复合材料北京市重点实验室(北京化工大学), 北京 100029
2 北京华腾新材料股份有限公司, 北京 100084
通过溶剂热法制备氯氧化铋(BiOCl)粒子, 研究BiOCl粒子对近红外光的反射作用, 将其应用于薄膜中制备成阻隔太阳光光热的复合薄膜。 通过X射线衍射(XRD)和电子能谱(EDS)表征BiOCl的晶相结构和化学组成, 采用扫描电子显微镜(SEM)观察其微观形貌。 用紫外-可见光-近红外分光光度计分析BiOCl粒子在波长范围220~2 500 nm内的吸收和漫反射光谱。 最后将BiOCl分散在聚乙烯醇(PVA)溶液中, 采用涂覆工艺制备成BiOCl/PVA复合薄膜, 研究BiOCl含量对薄膜隔热性能的影响。 结果表明, 在本实验中制备的BiOCl为尺寸均一的微球结构, 外径为3~5 μm; 由大量纳米片交织构成, 形成开放的通道。 禁带宽为3.69 eV, 大于计算值2.62 eV, 表明BiOCl粒子表面的光生载流子浓度发生了变化, 使吸收边发生蓝移。 BiOCl在可见光区(300~750 nm)平均反射率为67.3%, 在近红外区(750~2 500 nm)平均反射率达到了99.8%以上。 随着添加BiOCl含量的增加, PVA薄膜的隔热性能持续提高, 当BiOCl添加量为1.5%时, 使隔热箱内部的温度下降了4.5 ℃。 由于近红外光的入射频率高于复合膜中BiOCl粒子本身的振动频率, 引起了其振动粒子的高反射, 对分布于近红外区的能量起到了很好的阻隔反射作用, 降低了隔热箱内部的温度。
氯氧化铋(BiOCl) 近红外反射 隔热薄膜 Bismuth oxychloride (BiOCl) Near infrared reflective Heat-insulation film 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1708
作者单位
摘要
1 石河子大学信息科学与技术学院, 新疆 石河子 832003
2 浙江大学生物系统工程与食品科学学院, 浙江 杭州 310058
3 石河子大学绿洲生态农业重点实验室, 新疆 石河子 832003
优质棉种是全面推广棉花精量播种技术的基础。 采用近红外高光谱成像技术实现微破损棉种可视化识别, 为棉种精选设备的研制奠定理论基础。 以未破损和微破损两类棉种各540粒作为样本(其中405粒作为建模集, 135粒棉种作为预测集), 分批采集874~1 734 nm范围的样本高光谱图像, 提取光谱数据并去除首尾两端明显噪声保留955~1 659 nm范围内光谱为棉种样本的光谱。 首先使用Kennard-Stone(KS)算法进行样本划分, 并通过平滑算法Savitsky-Golay(SG)对光谱进行预处理。 采用二阶导数光谱(2nd spectra)方法、 连续投影算法(SPA)和主成分载荷(PCA-loading)方法分别选取10, 14和11个特征波长。 基于全部光谱数据和特征波长建立偏最小二乘判别分析(PLS-DA)模型、 K最邻近(KNN)模型和支持向量机(SVM)模型, SPA-PLS-DA模型取得了较好的结果, 建模集和预测集的鉴别率分别为91.50%和90.33%。 基于SPA-PLS-DA模型分别对未破损样本和微破损样本及其混合样本图像进行识别, 取得了较好的识别结果, 微破损棉种的识别率达90%以上。 结果表明, 结合近红外高光谱成像和图像处理技术, 能够实现微破损棉种的可视化识别。
高光谱成像 微破损棉种 特征选择 可视化识别 Hyperspectral imaging Micro-damaged cotton seed Feature selection Visual identification 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1712
作者单位
摘要
1 江苏大学电气信息工程学院, 江苏 镇江 212013
2 江苏大学机械工业设施农业测控技术与装备重点实验室, 江苏 镇江 212013
3 滁州职业技术学院信息工程系, 安徽 滁州 239000
4 江苏大学食品与生物工程学院, 江苏 镇江 212013
茶是一种让人喜爱的健康饮品, 不同品种的茶叶其功效和作用是不相同的。 研究出一种可靠、 简单易行、 分类速度快的茶叶品种鉴别方法具有重要的意义。 在模糊非相关判别转换(FUDT)算法和模糊C均值聚类(FCM)算法的基础上提出了一种模糊非相关鉴别C均值聚类(FUDCM)算法。 FUDCM可以在聚类过程中动态提取光谱数据的模糊非相关鉴别信息。 用FTIR-7600型傅里叶红外光谱分析仪分别采集优质乐山竹叶青、 劣质乐山竹叶青和峨眉山毛峰三种茶叶的傅里叶中红外光谱, 波数范围为4 001.569~401.121 1 cm-1。 先用多元散射校正(MSC)进行光谱预处理, 然后用主成分分析法(PCA)将光谱数据降维到20维, 再利用线性判别分析(LDA)提取光谱数据中的鉴别信息。 最后分别运行FCM和FUDCM进行茶叶品种鉴别。 实验结果表明: 当权重指数m=2时, FCM的聚类准确率为63.64%, FUDCM的聚类准确率为83.33%; FCM经过67次迭代计算实现了收敛, 而FUDCM仅需17次迭代计算就可以实现收敛。 用傅里叶红外光谱技术结合主成分分析、 线性判别分析和FUDCM的方法能快速、 有效地实现茶叶品种的鉴别分析, 且鉴别准确率比FCM更高。
红外光谱 茶叶 主成分分析 模糊非相关判别转换 模糊C均值聚类 Infrared spectroscopy Tea Principal component analysis Fuzzy uncorrelated discriminant transformation Fuzzy c-means clustering 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1719
作者单位
摘要
1 东北林业大学信息与计算机工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150040
2 东北林业大学机电工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150040
针对实木板材表面存在的活节、 死节、 裂纹与虫眼4类缺陷, 提出了基于近红外光谱分析的定性识别模型。 随机选取50个样本组成训练集, 30个样本组成测试集, 在室内温度20 ℃、 相对平均湿度50%环境下, 采用900~1 700 nm的近红外光谱仪采集样本表面光谱, 并利用SNV方法进行光谱数据预处理, 以消除固体颗粒大小、 表面散射及光程变化对漫反射光谱的影响; 然后, 采用偏二叉树双支持向量机(PBT-SVM)构建缺陷分类模型, 运用模拟退火算法(SA)对4类核函数、 参数及波长特征进行全局寻优; 寻优过程以97个波长吸收度为输入特征, 运用顺序前向法依次加入新特征, 当分类器准确率达到90%时, 得到核参数及波长特征; 最后, 通过确定的核函数、 参数与波长构建了缺陷分类模型, 并对测试样本集进行了分类验证。 实验结果表明, SNV预处理方法使相同缺陷的近红外光谱具有较好的一致性, 其中, 活节与死节光谱差异显著, 但死节、 裂纹与虫眼的光谱趋势相近; 当PBT-SVM分类器采用多项式核函数、 参数在γ=28.63, coef=18.69, d=1, C=12.03时, 缺陷识别效果最好, 裂纹和活节的识别率达到了100%, 虫眼为93.33%, 死节为93.33%, 平均准确率达到了96.65%, 平均识别时间仅为0.002 s。 利用近红外光谱分析的方法能够快速、 有效地完成4类实木板材缺陷的识别。
实木板材 缺陷识别 近红外光谱 偏二叉树双支持向量机 模拟退火 Solid wood plate Defect identification Near infrared spectroscopy Partial two tree double support vector machine Simulated annealing 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1724
作者单位
摘要
1 南京理工大学瞬态物理国家重点实验室, 江苏 南京 210094
2 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
传统的基于过渡区域提取的目标分割算法存在噪声敏感问题, 从而会影响到过渡区域提取的准确性。 与可见光图像相比, 红外图像特别是红外光谱图像, 受到探测器无法消除的热噪声影响, 传统的目标提取算法准确率普遍降低。 此外, 虽然通过边缘能够精确定位目标, 但是无法获取目标完整边缘。 而过渡区域的灰度分布特点是可以解决基于边缘的目标提取难题。 因此为了提高目标提取的抗噪性和准确性, 提出了一种将过渡区域提取与边缘检测结合的自适应红外目标提取方法。 首先利用像元空间邻域信息构造密度, 以此有效降低噪声影响和获取图像边缘信息。 然后基于像元密度信息最大分离目标边缘与背景, 得到有效边缘和过渡区域, 进而以此生长出目标。 将边缘与过渡区域结合, 可以很好地抑制噪声, 多幅复杂场景实验评估了该方法的抗噪性能, 结果显示, 提出的方法在噪声的干扰下能较好的提取目标。
过渡区域 边缘 像元密度 抗噪性 目标提取 红外图像 Transition region Edge Pixel’s density Performance of anti-noise Target extraction Infrared Image 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1729
作者单位
摘要
上海大学, 省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室, 上海 200072
采用高温原位拉曼光谱技术, 研究了Li2B4O7从常温至1 373 K温度范围内的拉曼光谱。 在升温过程中, 晶体的拉曼光谱出现展宽和红移现象, 且强度降低。 晶体熔化时, 由2个[BO4]和2个[BO3]组成的[B4O9]环状结构转变成(B3O6)3- 六元环和[BO3]结构, [BO4]结构减少直至消失。 基于密度泛函理论, 计算了Li2B4O7晶体的拉曼光谱, 对其振动模式进行了分析归属。 利用量子化学从头计算法计算了由[B3O6-BO3]为基础相互连接形成的x(Li2B4O7)(x=2, 3, …, 9)的环状团簇模型的拉曼光谱, 对Li2B4O7熔体的结构进行了模拟分析。 计算结果表明Li2B4O7熔体的阴离子基元为三个(B3O6-BO3)组成的大三元环超级结构。
高温原位拉曼光谱 密度泛函理论 量子化学 Li2B4O7 Li2B4O7 In situ high temperature Raman spectroscopy Density functional theory (DFT) Quantum chemistry 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1736
作者单位
摘要
西南大学化学化工学院发光与实时分析教育部重点实验室, 重庆 400715
贵金属纳米粒子作为增强基底已经广泛应用于表面增强拉曼光谱(SERS)研究, 传统的贵金属纳米基底在制备方法、 增强能力、 准确性等方面仍有待改进和提高。 采用一种简易、 高效的方法制备出了一种具有膜状结构的新型金纳米增强基底: 以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作保护剂和粘结剂, 通过化学还原法制备金纳米基底。 实验考察了还原剂种类、 反应温度、 体系pH和柠檬酸钠浓度对反应的影响, 制备出增强效果最佳的新型膜状金纳米基底。 利用罗丹明B作为探针分子, 考察基底的SERS特征, 其增强因子可达6.5×105。 利用扫描电镜(SEM)对纳米粒子的结构进行了表征, 结果表明其具有膜状结构, 且比表面积大, 利于分子的吸附。 相比于传统的贵金属纳米基底, 该实验所制备的新型膜状金纳米基底增强效果更佳、 灵敏度和准确度更高, 具有很大的应用前景。
表面增强拉曼光谱 金纳米粒子 反应条件 罗丹明B SERS Au nano-particle Reaction condition Rhodamine B 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1741
作者单位
摘要
1 东华大学纤维材料改性国家重点实验室, 材料科学与工程学院, 上海 201620
2 东华大学分析测试中心, 上海 201620
通过静电相互作用将单分散性良好的Au@Ag核壳复合双金属纳米棒(Au@AgNRs)负载于滤纸, 制得载Au@AgNRs的复合滤纸。 用扫描电子显微镜观察了使用不同Au@AgNRs溶液制备的复合滤纸Au@AgNRs中的分布情况, 并统计了单位面积滤纸中Au@AgNRs的粒子数。 将制得的载不同数量Au@AgNRs复合滤纸用作表面增强拉曼光谱(SERS)基底, 通过擦拭载玻片检测了其表面吸附的微量二硫化四甲基秋兰姆, 发现使用150 nmol·L-1 Au@AgNRs溶液制备的复合滤纸具有较好的增强效果和检测重复性, 十次重复检测结果的相对标准偏差为3.1%, 检测线性范围为10-14~10-7 mol·L-1。 载Au@AgNRs复合滤纸可作为SERS基底用于蔬菜水果表面农残的检测。
表面增强拉曼光谱 基底 Au@Ag核壳复合纳米棒 滤纸 二硫化四甲基秋兰姆 Surface-enhanced Raman spectroscopy Substrate Au@Ag core-shell composite nanorods Filter paper Thiram 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1747
作者单位
摘要
1 中山大学地球科学与工程学院, 广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室, 广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室, 广东 广州 510275
2 广州出入境检验检疫局综合技术服务中心珠宝鉴定实验室, 广东 广州 510275
3 国土资源部珠宝玉石首饰管理中心北京珠宝研究所, 北京 100013
石墨是天然金刚石中最常见的包裹体之一, 按其形成顺序可分为原生、 同生、 次生, 原生/同生与次生石墨包裹体的存在指示了金刚石形成的环境及形成后可能经历的变化。 对湖南沅水流域产出的13粒宝石级-半宝石级砂矿金刚石中的原生/同生石墨包裹体及次生石墨包裹体进行显微激光拉曼光谱的原位测试。 测试显示, 湖南沅水流域金刚石中原生/同生石墨包裹体与次生石墨包裹体的G带与D带拉曼位移均存在漂移, 其中原生/同生石墨包裹体G带的漂移范围为1 591~1 600 cm-1, 次生石墨的漂移范围为1 575~1 588 cm-1, 显示其形成压力较低, 结晶压力变化范围大。 原生/同生石墨漂移程度估算出该区域压力范围为4.01~5.88 GPa, 估算结果与利用橄榄石包裹体拉曼位移估算的源区压力范围基本一致。 该区域内金刚石中原生/同生石墨包裹体的D带拉曼位移在1 350~1 368 cm-1之间, D带与G带的强度比(ID/IG值)值位于0.36~0.82之间, 具有较低有序度结构/结晶程度与橄榄岩型金刚石的高结晶度石墨明显不同指示该区域部分砂矿来源的金刚石的形成深度较浅, 成因与榴辉岩关系更为密切, 形成过程极可能曾位于石墨-金刚石稳定域附近。 研究结果表明, 金刚石石墨包裹体拉曼位移的漂移程度可成为探索金刚石原生源区形成环境的有效方法之一。
湖南砂矿金刚石 石墨 包裹体 拉曼光谱 形成环境 Alluvial diamonds from Hunan Graphite Inclusions Raman spectroscopy Formation environment 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1753
作者单位
摘要
1 中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉 430074
2 中国地质大学(武汉)珠宝检测中心, 湖北 武汉 430074
所研究钙长石质玉中的绿色矿物是以钙铬榴石为主的石榴石, 钙铬榴石在天然条件下非常稀有, 颜色为翠绿色, 品质高的钙铬榴石可与翡翠、 祖母绿相媲美。 前人对石榴石系列的其他端元矿物具有较为充分的研究, 但对钙铬榴石的研究较少, 且未见对钙长石质玉中钙铬榴石光谱特征的相关报道。 使用JXA-8230电子探针确定样品石榴石平均组分为Uvt49.66Grs36.04Adr13.58Prp0.67Sps0.06, 为以钙铬榴石为主的钙系石榴石。 经Bruker Senterra R200L拉曼光谱仪测定样品拉曼位移为1 000, 890, 879, 830, 618, 589, 530, 508, 399, 370, 270, 240和176 cm-1, 受不同三价阳离子Cr3+, Al3+和Fe3+替代的相互影响而发生相应的偏移; 用Bruker Vertex80红外光谱仪测定样品红外振动频率为1 019, 951, 908, 844, 826, 721, 669, 608, 538, 496, 462, 430和413 cm-1, 受不同组分晶胞体积及三价阳离子的质量分数影响, 发生规律性振动偏移; 通过Jasco MSV-5200显微紫外-可见光谱仪及近红外分光光度计测定样品, 可见区Cr3+宽吸收带为439和613nm, 存在453和685 nm吸收肩峰, 同时可见Fe3+ 371 nm吸收肩峰, 钙铬榴石主要致色离子为Cr3+。 钙长石质玉中钙铬榴石的详细谱学研究为稀有钙铬榴石矿物的鉴定提供了丰富的谱学数据, 为相似品独山玉进行区分奠定基础。
钙长石质玉 钙铬榴石 拉曼光谱 红外光谱 显微紫外可见光谱 Anorthitic Jade Uvarovite Raman spectra Infrared spectra Micro-UV-Vis spectra 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1758
作者单位
摘要
武汉工程大学理学院光学信息技术实验室, 湖北 武汉 430205
运用激光拉曼光谱实验和密度泛函理论计算研究了450~1 700 cm-1光谱范围内有机-无机杂化钙钛矿材料(C6H5CH2NH3)2PbBr4的振动模式特性。 对比实验所得拉曼光谱和理论计算所得拉曼光谱, 发现密度泛函理论计算可以很好的模拟(C6H5CH2NH3)2PbBr4有机部分的分子振动模式。 同时通过比较分析密度泛函理论计算和参考文献, 对450~1 700 cm-1光谱范围内的拉曼峰的分子振动模式进行了初步的归属, 并发现该光谱范围内的拉曼峰主要是由(C6H5CH2NH3)2PbBr4分子中有机部分振动所产生的。
密度泛函理论 钙钛矿(C6H5CH2NH3)2PbBr4 拉曼光谱 Density functional theory (C6H5CH2NH3)2PbBr4 Raman spectroscopy 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1763
作者单位
摘要
1 太原理工大学, 山西 太原 030024
2 北京农业智能装备技术研究中心, 北京 100097
3 国家农业智能装备工程技术研究中心, 北京 100097
近年来, 有关水果糖分等内部品质的近红外光谱测量方法研究很多, 并有部分商业化仪器问世。 但由于近红外光谱复杂多变, 模型的传递性较差, 往往所建模型只能针对特定品种甚至特定产地的水果。 随机森林(RF)是一种基于决策树的集成算法, 通过对分类回归树(CART)模型的集成来提高预测精度。 相对于偏最小二乘法(PLS), 多元线型回归法(MLR)等方法, 随机森林回归方法对非线性数据的解析能力较强。 考虑到RF模型的随机性, 通过调试决策树数量(ntree)和分裂变量数目(mtry)等变量来进行模型优选。 尝试使用随机森林对不同种类的水果(苹果、 梨)糖分进行预测。 实验表明, 对于同一种类的水果, 随机森林和PLS的建模和预测结果均较好。 但对于不同种类的水果, 随机森林明显增加了模型的预测能力, 将建模R2由PLS的0.878提高到了0.999, 将建模的RMSEC由0.453降低到了0.015。 经过独立的预测集样品对最优RF模型进行检验, 预测R2由PLS的0.731提高到为0.888, 预测RMSEP由1.148降低到0.334。 随机森林在对多种水果糖分预测时, 具有明显的优势。 这一研究证明了随机森林有望应用于多种水果糖分的近红外光谱测定, 进而解决模型的普适性和传递性问题。
近红外 随机森林 苹果糖分 快速检测 Random forest Near-infrared spectroscopy Fruit sugar Fast measurement 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1766
作者单位
摘要
华东交通大学机电与车辆工程学院, 江西 南昌 330013
乙醇柴油作为清洁燃料是柴油很好的替代品, 不同乙醇含量的乙醇柴油其粘度有差别, 而乙醇的含量直接影响着柴油机燃烧性能。 所以急需一种方法实现快速对乙醇柴油主要指标在线监测。 对采集到的不同浓度的乙醇柴油的原始拉曼光谱数据使用Savitzkv-Golay平滑(S-G)、 多元散射校正(MSC)、 微分处理(1stD和2ndD)、 标准正态变量校正(SNV)等四种方法以及他们的组合方法对光谱数据进行预处理后, 分别建立了乙醇柴油密度、 粘度和乙醇含量的偏最小二乘回归(PLSR)模型, 比较不同的预处理方法发现, 乙醇含量和粘度在S-G+2ndD预处理后所建立的PLSR模型效果最好, 预测集Rp分别为0.930和0.918, RMSEP分别为1.237和0.034; S-G+1stD预处理后所建立的乙醇柴油密度PLSR模型结果最优, 预测集Rp最大, 为0.962, RMSEP最小, 为0.14×10-2。 将经过S-G+2ndD预处理后的光谱数据选用递归偏最小二乘算法(RPLS)、 无信息变量消除(UVE)、 正自适应加权算法(CRES)、 连续投影算法(SPA)四种变量筛选方法以及将它们组合筛选得到的波长变量分别作为输入变量建立了PLSR模型, 在使用SPA-CARS波长筛选方法所建立的乙醇柴油乙醇含量的预测模型效果最优, 其预测集的Rp, RMSEP分别为0.978 1和0.825 5。 结果表明使用该方法可以很好的对乙醇柴油的密度、 粘度以及乙醇含量等主要指标进行预测。
拉曼光谱 乙醇柴油 偏最小二乘回归 波段筛选 Raman spectroscopy Ethanol diesel Partial least squares regression Band screening 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1772
作者单位
摘要
山西农业大学工学院, 山西 太谷 030801
为保证食品安全和消费者健康, 无损检测技术广泛应用于果蔬质量检测中。 光谱和图像技术可分别获取果蔬的内部和外部信息, 成为质量检测的有效工具。 为跟踪国内外研究进展并分析研究现况, 从果蔬外部品质(尺寸、 形状、 表面缺陷、 颜色、 纹理等)、 内部品质(内部缺陷、 可溶性固形物、 可滴定酸、 水分、 类胡萝卜素等单一品质及综合品质)、 成熟度、 货架期/贮藏期、 产品溯源、 生长监测、 安全(农药残留、 病虫和细菌侵染、 转基因产品等)检测及光学系统设计等方面综述了光谱和成像技术的应用, 分析了存在的图谱库不完善、 解混处理算法复杂、 高精度和便携式的光学系统开发力度不够、 校正模型的影响因素复杂等问题。 然后, 归纳了发展趋势, 指出了各组分可视化分析及交互作用机理解析、 光与果蔬组织的交互作用机理分析和光学特性参数反演等光学特性分析、 科学合理的综合评价体系的建立、 新算法的应用和多种算法的联合使用、 不同算法的可靠性和稳定性的提高、 稳定和普适模型的建立、 低成本和便携式等光学分析仪器的商品化开发和商业化应用等成为进一步探索的方向, 为基于光谱和成像技术的果蔬质量检测发展提供了参考。
光谱 图像 果蔬 质量 无损检测 研究进展 Spectrum Imaging Fruits and vegetables Quality Nondestructive detection Review 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1779
钟倩 1,2,3吴穹 2,3廖宗廷 1,2,3周征宇 1,2,3
作者单位
摘要
1 同济大学海洋地质国家重点实验室, 上海 200092
2 同济大学海洋与地球科学学院, 上海 200092
3 同济大学宝石及工艺材料实验室, 上海 200070
选取产自广西大化瑶族自治县岩滩镇的黑青色阳起石玉为研究对象, 采用电子探针、 傅里叶变换红外光谱仪和激光拉曼光谱仪就其化学成分和振动光谱特征进行测试分析, 并对小半径金属阳离子在阳起石晶体结构中的占位情况予以讨论。 结果表明, 广西黑青色阳起石玉的主要矿物组成为富铁阳起石, 并含有少量铁阳起石; 化学成分中的高含量FeOT(Wt%: 18.596%~26.791%)是导致其折射率值(1.64)、 密度值(3.12 g·cm-3)偏高且在自然光下呈黑色、 透射光下呈绿色的主要原因。 受晶体结构中Fe2+对Mg2+的类质同象替代作用影响, 广西黑青色阳起石玉1 400~400 cm-1范围内的红外吸收谱带与100~1 200 cm-1范围内的拉曼谱峰位置较透闪石向低频区发生偏移, 频差不等; 且中红外、 近红外吸收光谱和拉曼光谱中均可见四个(MgMgMg)OH(A带), (MgMgFe2+)OH(B带), (MgFe2+Fe2+)OH(C带)和(Fe2+Fe2+Fe2+)OH(D带)振动谱带, 其中基频振动谱带分别位于3 674, 3 660, 3 644和3 625 cm-1附近, 倍频振动谱带分别位于7 183, 7 154, 7 118和7 077 cm-1附近, 相对强度为A<D<B<C。 化学成分和M—OH红外振动谱带积分面积计算结果显示广西黑青色阳起石玉晶体结构中Mg2+优先占据M2位置, Fe2+优先占据M1位置; Mg2+和Fe2+在M1和M3位置上的分布相对有序, 占位系数接近于1。 综合分析认为广西黑青色阳起石玉的变质程度属绿片岩相范畴。
阳起石 红外吸收光谱 激光拉曼光谱 阳离子占位 Actinolite Infrared absorption spectroscopy Laser Raman spectroscopy Cation site occupation 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1786
作者单位
摘要
1 吉林大学第二医院心血管内科, 吉林 长春 130021
2 长春理工大学化学与环境工程学院, 吉林 长春 130022
3 宁波钢铁有限公司, 浙江 宁波 315807
4 中国检验检疫科学研究院, 北京 100123
5 中检国研(北京)科技有限公司, 北京 100123
稀土氟化物纳米材料及其贵金属复合物具有独特的光、 电、 磁性质, 在生物标记、 光学储存、 显示、 防伪等领域有着广泛的应用, 已成为材料科学领域的研究热点之一。 采用微乳液法制备了NaYF4∶Yb3+, Ho3+和NaYF4∶Yb3+, Ho3+@Au复合材料, XRD测试表明NaYF4∶Yb3+, Ho3+的结晶情况良好, 无杂质峰, 为立方相, NaYF4∶Yb3+, Ho3+@Au产物的衍射峰中同时含有NaYF4与Au两种晶相; SEM图像显示两种纳米粒子均为形貌、 尺寸较为均一的球形粒晶为58 nm左右; 上转换光谱中显示Ho3+在484, 682和767 nm处具有很高的发光强度, 分别对应于5S2→5I8, 5F5→5I8, 5S2→5I7跃迁。
稀土氟化物/贵金属 微乳液法 生物标记 Rare earth fluoride/Precious metal Microemulsion method Biomarker 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1793
作者单位
摘要
1 中国医学科学院北京协和医学院生物医学工程研究所, 天津 300192
2 天津中医药大学中医药工程学院, 天津 300193
3 中国科学院遥感与数字地球研究所, 北京 100101
4 昆明理工大学信息工程与自动化学院, 云南 昆明 650504
5 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
舌苔舌质信息定量描述作为中医舌诊的重要内容, 直接影响到中医临床舌诊的准确性。 基于生物医学光子学理论, 利用高光谱技术, 提出一种基于双波长比值光谱差异度指数进行人体舌质舌苔分离的光谱分析新方法。 首先采集被测对象371.200~992.956 nm之间共343个波长的舌体高光谱信息, 随机选取15位被测对象进行光谱特征分析。 绘制15位被测对象舌质舌苔全波段光谱曲线并进行比较, 通过观察发现, 舌质舌苔反射光特征差异与血红蛋白在该波段的光学特征变化相吻合, 在500~750 nm之间, 水对光的吸收很少, 而舌体表面布满血管, 光的吸收主要受到血红蛋白的影响, 基于舌质舌苔在573和700 nm两波段光谱吸收差异, 计算双波长比值, 提取舌质舌苔光谱特征差异度指数, 根据个体差异, 分别提取不同被测对象舌质舌苔光谱特征差异指标, 进行舌质舌苔区域分离, 实验结果发现, 对同一被测对象舌体苔质提取光谱差异度指数SDI, 舌苔舌质光谱差异度指数存在一定差异性, 由于个体的不同, 具有各自明显的舌质、 舌体差异度指数分割线, 实验结果表明, 运用双波长比值光谱差异度指数的光学表达形式能够用于舌质舌苔分离, 同时该方法也能够为进一步中医临床舌诊提供客观依据。
双波长比值 光谱差异度指数 舌苔 舌质 分离 Double wavelength ratio Spectrum dissimilarity index Tongue coat Tongue proper Separation 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1798
作者单位
摘要
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
2 上海航天控制技术研究所, 上海 200233
转炉终点碳含量在线检测对实现炼钢终点准确控制, 提高钢铁产品质量, 降低能耗, 减少废气排放具有重要意义。 针对转炉冶炼终点控制及碳含量检测的难题, 研究了一种新的基于炉口辐射光谱分析的非接触式在线碳含量检测方法。 方法基于辐射光谱的支持向量机回归(SVR)实现转炉终点前过程的碳含量预测。 通过远距离光谱采集系统获取炉口火焰光谱信息, 基于冶炼过程炉口火焰辐射光谱变化规律的分析, 分别提取了表征辐射光谱整体特征的两个参数即总谱宽和辐射峰值、 以及表征发射谱的三个特征波长600, 630和775 nm处的幅值作为支持向量机的输入, 结合脱碳理论和实测碳值拟合重构的脱碳函数曲线作为支持向量机的输出, 利用支持向量机回归方法建立光谱分布与碳含量的关系模型。 通过训练样本集和测试集循环优化确定模型最佳参数。 设计的仪器和优选的模型已安装在转炉生产现场长时间运行, 现场实验结果表明, 终点碳含量检测准确率为90.2%, 测量时间小于0.3 s, 可实时在线检测, 能够满足生产需求, 为转炉冶炼终点的精确控制提供了重要依据。
光谱分析 转炉炼钢 支持向量机 回归 Spectral analysis BOF steelmaking Support vector machines Regression 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1804
作者单位
摘要
1 南京工业大学城市建设学院, 江苏 南京 211800
2 南京工业大学环境科学与工程学院, 江苏省工业节水减排重点实验室, 江苏 南京 211800
3 重庆大学, 重庆市水处理混凝剂工程技术研究中心, 重庆 400045
采用光聚合技术成功制备了羧甲基壳聚糖(CSC)、 丙烯酰胺(AM)、 丙烯酸(AA)的三元接枝共聚物, 即壳聚糖基重金属捕集絮凝剂CSC-P(AM-AA)。 为了证明接枝共聚产物的成功制备和表征其结构特征, 采用红外光谱(IR)、 X射线衍射(XRD)、 差热-热重分析(TG-DSC)、 扫描电镜(SEM)对其进行表征, 结果表明成功制备出羧甲基壳聚糖的接枝共聚物CSC-P(AM-AA), 且具有较好的溶解性; 由于羧甲基壳聚糖的接枝改性使得CSC-P(AM-AA)具有与P(AM-AA)显著不同的结构特征。 同时絮凝实验证明其具有较好的重金属螯合捕集效果, 在pH为8、 投加量为8 mg·L-1、 转速为150 r·min-1时, CSC-P(AM-AA)对Cu2+的最佳去除率为87.0%。
絮凝剂 羧甲基壳聚糖 接枝共聚 光谱表征 重金属 Flocculants Chitosan Graft copolymerization Spectral characterizations Heavy metals 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1809
作者单位
摘要
1 渤海大学新能源学院, 辽宁 锦州 121013
2 哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
太阳能热发电是高效利用太阳能资源的有效途径之一, 对缓解能源危机和环境污染具有重要的推动作用和深远的社会意义。 选择性吸收涂层是太阳能真空集热管的重要组成部分, 是决定太阳能与热能转换效率的关键因素。 针对高温状态下太阳能选择性吸收涂层光学性能的表征问题, 提出一种适用于高温金属-陶瓷选择性吸收涂层太阳光谱吸收率的测量方法。 基于双探测器的傅里叶光谱仪和具有涂层加热功能的积分球, 研制了能够防止高温氧化并模拟涂层工作温度的高真空测量装置, 实现0.3~2.5 μm、 室温-700 ℃太阳光谱吸收率的测量。 选取磁控溅射制备的Mo-SiO2选择性吸收涂层作为测量样品, 该样品具有双吸收层的多层膜结构。 对涂层样品不同温度下的太阳光谱吸收率进行了测量实验, 室温测量值与理论计算值进行了对比分析, 结果表明具有较好的一致性, 最大偏差仅为2.9%, 验证了涂层太阳光谱吸收率测量方法的可行性。 高温光谱吸收率测量对涂层参数设计的优化及吸收性能的提高具有重要的指导意义及推动作用。
太阳能选择性吸收涂层 高温光谱吸收率 积分球 测量装置 Solar energy selective absorption coating High temperature and spectral absorptivity Integrating sphere Measurement device 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1814
作者单位
摘要
辽宁科技大学先进煤焦化及煤资源高效利用工程研究中心, 辽宁 鞍山 114051
水溶性沥青是煤焦油沥青经酸氧化改质得到的水溶物含量大于70%的改性沥青, 不仅兼有普通沥青的多环芳烃结构, 同时表面结构中引入了大量含氧、 氮、 硫等极性官能团, 可在水相中制备复合型炭材料。 应用荧光、 红外、 紫外光谱及核磁共振技术并结合Yen-Mullins模型解析了混酸法制备的水溶性沥青的分子结构。 结果表明: 与中温煤沥青相比, 主要杂原子N, O和S质量分数分别由1.06%, 11.64%, 0.79%增加到6.78%, 29.59%, 2.41%; O含量的显著增加, 增强了沥青的亲水性。 红外光谱体现了水溶性沥青的杂原子N, O和S以Ar—NO2, Ar—OH, Ar—SO3H和CO等形式存在; 通过荧光发射光谱特征峰与Yen-Mullins模型对比, 得出水溶性沥青的芳香结构主要是由3种稠环的“岛屿结构”芳香片段组成; 1H-NMR和13C-NMR分析表明, 水溶性沥青分子芳环侧链被氧化成仅含有1个C且链接不同官能团的脂肪碎片, 该碎片与“岛屿结构”作为主要部分构成水溶性沥青分子的稳定结构。 由此看出, 元素分析结合红外光谱可从本质上解释水溶性沥青易溶于碱性水溶液的原因, 荧光谱图与Yen-Mullins模型结合可从微观上解释水溶性沥青的主要结构, 为判定不同性质的沥青提供一种方法。
芳香片 碎片 光谱分析 水溶性沥青结构 Aromatic fragment Fragment Spectral analysis Structure of water-soluble pitch 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1819
作者单位
摘要
1 西南大学工程技术学院, 重庆 400715
2 重庆电子工程职业学院, 重庆 401331
3 重庆大学微系统研究中心, 重庆 400044
一种新的金属表面改性(quench-polish-quench, QPQ)盐浴复合热处理技术能大幅度提高金属表面的耐磨性和抗蚀性。 氮化盐中氰酸根离子(CNO-)的含量是QPQ工艺质量控制的重要参数。 研究采用分光光度和顺序注射法对氰酸根离子(CNO-)含量进行定量分析。 研究了将CNO-离子通过高温高压定量转化成铵根离子(NH+4), 再依据水杨酸分光光度法, 通过对NH+4的测定, 间接实现氰酸根离子含量的检测, 选取697 nm为定量分析谱线, 实验结果表明检测的线性范围0.02~0.6 mg·kg-1, 最低检出限为0.018 mg·kg-1, 基于顺序注射法实现QPQ工艺中CNO-含量全自动原位检测。 测量均值相对误差和相对标准方差分别为1.31%和0.92%, 测定结果满足要求, 精确度高和重复性好, 优于传统化学滴定法, 为盐浴复合热处理技术中氮化盐氰酸根的全自动原位测定仪器开发提供了理论和技术支持。
分光光度法 顺序注射 氰酸根 原位检测 Spectrophotometric Sequential injection CNO- On-situ detection 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1824
许昆 1,2,3王菊琳 1,2,3何秋菊 4
作者单位
摘要
1 北京化工大学材料电化学过程重点实验室, 北京 100029
2 北京化工大学材料科学与工程学院, 北京 100029
3 文物保护领域科技评价研究国家文物局重点科研基地, 北京 100029
4 首都博物馆文物保护修复部, “北京文博文物科技保护研究与运用”北京市重点实验室, 北京 100045
胶矾水是中国传统书画修复和装裱材料, 但过量使用明矾会引起宣纸不同程度的酸化。 为了解胶矾水中明矾对宣纸中不同成分的影响, 明确传统胶矾水中明矾用量范围, 减少其对宣纸的危害, 采用傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)和X射线衍射(XRD)研究了明矾对宣纸中纤维素和碳酸钙的影响, 并将傅里叶退卷积和二阶导曲线拟合的方法引入研究明矾对宣纸中明胶蛋白质二级结构的影响。 XRD和ATR-FTIR结果表明明矾会不同程度溶解纸张中的结晶纤维素、 非结晶纤维素和CaCO3(生成CaSO4), 在明矾浓度超过5 Wt%后成分变化最剧烈。 傅里叶退卷积和二阶导曲线拟合结果表明明矾会使宣纸中明胶蛋白质二级结构改变, 使α-螺旋结构、 β-转向结构和γ-随机结构向β-折叠结构转变。 在明矾浓度超过5 Wt%后, 蛋白质二级结构发生剧烈变化。 研究得出了明矾对宣纸中不同成分的影响, 在最小干预的文物保护原则基础上给出了明矾用量范围, 为纸质文物中蛋白质二级结构研究引入了一种新方法, 扩大了ATR-FTIR在纸质文物中的研究和应用范围。
傅里叶变换衰减全反射红外光谱 明矾 胶矾水 蛋白构象 宣纸 碳酸钙 ATR-FTIR Alum Alum gelatin solution Protein conformation XUAN paper CaCO3 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1829
作者单位
摘要
1 新疆农垦科学院棉花研究所/农业部西北内陆区棉花生物学与遗传育种重点实验室, 新疆 石河子 832000
2 新疆农垦科学院, 新疆 石河子 832000
3 中国农业大学植保学院, 北京 100083
4 新疆石河子职业技术学院水利建筑工程分院, 新疆 石河子 832003
应用高光谱遥感监测黄萎病胁迫下棉花叶片光合参数。 在350~2 500 nm光谱波段获取207个不同时期不同病情严重度的棉叶样本光谱数据, 同步利用光合仪测量样本光合参数。 采用单因素方差和相关分析研究光合参数特征, 提取样本叶片光合参数的敏感波段并筛选光谱特征参数, 采用线性和非线性回归方法建立预测模型并检验。 结果表明: 随病情严重度增加, 棉叶净光合速率、 气孔导度、 蒸腾速率均下降, 胞间CO2浓度先降后增, 差异显著; 病情严重度与光合参数均达到显著相关, 与净光合速率、 蒸腾速率、 气孔导度、 胞间 CO2浓度相关系数分别为-0.97, -0.957, -0.886和0.715。 选择与光合参数相关性最好的光谱敏感波段R704, R706, R699, R690, FD688, FD732, FD690, FD731, FD681组建新的光谱特征参数并与传统参数一起对净光合速率、 蒸腾速率、 气孔导度和胞间 CO2浓度进行反演, 其中是以光谱参数PRI[FD732, FD688]), R706, RVI[890, 670]), R690为自变量建立的净光合速率、 蒸腾速率、 气孔导度和胞间CO2浓度反演方程精度最高, 预测R2分别为0.827, 0.810, 0.658, 0.573; RMSE分别为5.466, 2.801, 109.500, 63.500; RE分别为0.041, 0.137, 0.158, 0.021。 表明通过高光谱遥感可以实现棉花黄萎病叶片光合生理参数的提取。
棉花 黄萎病 叶片 光合参数 高光谱 模型 Cotton Verticillium wilt Photosynthetic parameters Hyperspectral Models 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1834
彭建 1,2徐飞雄 1邓凯 2吴见 2[ ... ]刘民士 2
作者单位
摘要
1 湖南师范大学旅游学院, 湖南 长沙 410081
2 滁州学院地理信息与旅游学院, 安徽 滁州 239000
叶绿素含量高低反映植物健康状况, 研究景区树种叶片叶绿素绝对值(SPAD)不同的光谱变化规律能为叶绿素高光谱监测波段识别与景区树种管理提供理论支撑。 从琅琊山景区灌木和乔木类选取9个常见树种, 探讨相同树种叶片SPAD值变化时的光谱差异, 同时, 横向对比相同SPAD值不同树种叶片的光谱特征, 并深入分析不同树种叶片SPAD值与单波段原始光谱、 光谱倒数、 一阶微分、 二阶微分及波段组合差值指数、 归一化指数、 比值指数、 一阶微分归一化指数、 一阶微分比值指数之间的关系。 结果表明: 9个所测树种叶片随着叶绿素SPAD值的升高, 光谱变化规律各不相同, 在可见光波段区分明显, 总体上, 光谱反射率最高的样本组SPAD值较低; 叶绿素SPAD值相同时, 在可见光波段, 桂花较其余树种反射率整体较高; 在780~1 350 nm波段, 广玉兰叶片反射率始终排前三, 其余波段变化规律不明显; 原始光谱反射率的二阶微分与海桐叶片SPAD值相关系数最大, 一阶微分与其余8种相关性最高; 与灌木、 落叶乔木叶片SPAD值相关系数最大的光谱指数分别为差值指数、 一阶微分归一化指数, 与常绿乔木、 不分树种相关系数最大的为一阶微分比值指数。
光谱反射率 叶绿素仪 SPAD值 光谱差异 琅琊山 Spectral reflect Chlorophyll meter SPAD values Spectral differences Langya Mountain 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1839
作者单位
摘要
1 中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室, 地球科学与信息物理学院, 湖南 长沙 410083
2 国家重金属污染防治工程技术研究中心, 湖南 长沙 410083
现有基于高光谱遥感技术的土壤重金属含量反演模型, 大多是采用同一试验区且有限的样本点进行定量反演建模。 但考虑到实际应用需求, 该类模型在不同试验区是否具有较好的迁移推广能力是目前迫切需要回答的问题。 如不可行, 是否存在其他可行手段用于土壤重金属污染评估? 为回答上述问题, 选取湖南省郴州市和衡阳市两铅锌矿区作为实验研究区, 并首先利用郴州地区采样点分别对Pb和Zn两种重金属进行定量回归建模和定性分类建模, 然后比较两种模型在衡阳实验区的可迁移能力。 实验结果表明: (1)基于偏最小二乘回归(PLSR)的定量回归模型可迁移能力较差。 分别采用四种光谱预处理方式建模, 发现回归模型对异地采样的预测精度很低, 难以正确反演衡阳试验区重金属Pb和Zn的含量。 (2)基于支持向量机(SVM)分类的定性反演模型具有一定的可迁移能力, 以郴州地区采样数据训练得到的SVM分类模型能有效判定衡阳试验区Pb、 Zn的污染状况, 分类精度分别达到84.78%和86.96%。 结果表明, 在快速检测土壤重金属污染状况的问题上, 定性分类是一种更加切实可行的方式。
重金属污染 高光谱 可迁移分析 SVM分类 偏最小二乘回归 Heavy metal pollution Hyperspectral Migration analysis SVM classification Partial least squares regression 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1850
作者单位
摘要
西北农林科技大学, 陕西 杨陵 712100
为了探究添加钙基膨润土(CB)对猪粪好氧堆肥过程中水溶性有机物(DOC)动态变化的影响, 向猪粪和木屑混合物料中添加不同质量比的CB, 采用自制的强制通风好氧发酵装置, 进行了为期60天的好氧堆肥试验。 定期采集堆肥样品并进行冷冻干燥, 通过紫外-可见光谱(UV-Vis), 傅里叶变换红外光谱(FTIR)和荧光光谱(FS)相结合的方法, 对堆肥样品中DOC光谱特征的变化进行研究。 结果表明, 在堆肥过程中DOC呈降低趋势, 且随着CB添加量的增多, DOC的降解率为49.11%~62.92%; 堆肥DOC相应的UV-Vis和FS光谱分析显示, 类腐殖质的特征峰强度不断升高, 而碳水化合物、 类蛋白的特征峰强度逐渐降低; 且与对照相比, 添加钙基膨润土使类腐殖质特征峰的强度增大, 峰位置红移。 堆肥结束时, 相较于对照, 添加CB处理的光谱特征参数SUVA254, SUVA280和腐殖化系数分别增加了16.51%~47.72%, 8.58%~44.02%和23.16%~88.22%, 且5%添加比例最佳, 这被FTIR解析峰密度进一步证实; 相关性分析显示, SUVA254与堆肥腐熟度呈极显著相关, 可指示堆肥腐熟度。 综上所述, 随着堆肥的进行, 有机物由非腐殖质向腐殖质转化, DOC的分子质量及芳构化程度逐渐增加, 且添加CB对这一过程具有促进作用, 并以5%添加比例最佳。
堆肥 钙基膨润土 水溶性有机物 光谱分析 腐殖化程度 Composting Ca-bentonite Dissolved organic carbon Spectra Humification degree 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1856
作者单位
摘要
1 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所, 北京 100081
2 中国农业大学信息与电气工程学院, 北京 100083
针对温室现场环境下采集的黄瓜霜霉病叶片图像中存在光照不均匀和背景复杂的问题, 提出了一种基于可见光光谱和支持向量机的温室黄瓜霜霉病图像分割方法。 首先, 提出了一种基于可见光谱的颜色特征CVCF(combination of three visible color features)及其检测方法, 该颜色特征将超红特征(excess red, ExR)、 H分量和b*分量三种颜色特征结合, 通过设置ExR参数, 降低光照条件对ExR的影响, 克服了光照不均匀对病斑分割的影响。 在CVCF的基础上, 结合基于径向基核函数的支持向量机分类器, 通过优化分类器参数构建病斑分割模型, 获得了温室黄瓜霜霉病图像初始分割结果。 在初始分割结果基础上, 采用SURF(speeded up robust features)特征及形态学操作, 对分割结果进一步优化, 消除背景噪声对分割结果的影响, 从而获得最终病斑分割结果。 为进一步验证方法的有效性, 选择了OTSU算法、 K均值聚类算法和决策树算法, 作对比研究。 结果表明, OTSU+H*0.2, K-means+H+b*, DT+H+b*和该研究算法的错分率分别为: 19.44%, 40.19%, 16.27%和7.37%, 该算法对温室现场环境下采集的黄瓜霜霉病图像的分割效果明显优于其他对比方法。 该方法能够充分克服光照不均匀和复杂背景的影响准确地提取病斑, 为病害识别提供了良好的数据来源。
温室黄瓜 霜霉病 可见光光谱 支持向量机 图像分割 SURF特征 Greenhouse cucumber Downy mildew Visible spectrum Support vector machine CVCF CVCF Image segmentation SURF 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1863
作者单位
摘要
上海师范大学生命与环境科学学院, 上海 200234
4-乙基-2-甲氧基苯酚是一种被广泛应用的食品添加剂, 但它也具有一定的毒性, 为了探究4-乙基-2-甲氧基苯酚对人体的影响, 将多种光谱技术与分子模拟等技术结合起来对4-乙基-2-甲氧基苯酚与人血清白蛋白Human Serum Albumin(HSA)之间的相互作用进行了较全面的研究。 紫外吸收光谱的结果说明, 4-乙基-2-甲氧基苯酚与人血清白蛋白之间形成了新的复合物。 荧光光谱的结果说明了4-乙基-2-甲氧基苯酚的存在, 可以增加人血清白蛋白的荧光强度。 通过15 nm的同步荧光光谱同时结合荧光增强效应方程可以计算出4-乙基-2-甲氧基苯酚与人血清白蛋白之间的结合常数, 且它们之间的结合常数随着温度的升高而减小。 热力学参数表明, 4-乙基-2-甲氧基苯酚主要靠氢键和疏水作用力与人血清白蛋白结合在一起。 同步荧光光谱、 三维荧光光谱和圆二色光谱的结果说明人血清白蛋白的构象会随着4-乙基-2-甲氧基苯酚的作用而发生一定的变化。 分子对接得到结果说明4-乙基-2-甲氧基苯酚键合在人血清白蛋白的IB区域。
光谱法 分子对接 相互作用 人血清白蛋白 4-乙基-2-甲氧基苯酚 Spectrometry Molecular docking Interaction HSA 4-Ethyl-2-methoxyphenol 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1869
作者单位
摘要
1 山东大学(威海)机电与信息工程学院, 山东 威海 264209
2 山东大学(威海)燃气检测技术研究中心, 山东 威海 264209
3 中国海洋大学光学光电子实验室, 山东 青岛 266100
激光诱导击穿光谱技术具有微损、 原位、 快速分析的特点, 在样品分类识别、 成分分析等领域有广阔的应用前景。 为探索该技术在天然地质样品识别应用的可行性, 提出了一种自组织特征映射神经网络结合相关判别对天然地质样品LIBS光谱分类识别的方法。 为减小全谱中背景噪声等不相关数据干扰、 降低计算量, 在元素谱线归属的基础上进行了特征谱线提取, 实现了高维光谱数据的降维。 以特征谱数据为输入建立网络训练模型, 得到具有输入样本特征的权向量, 通过权向量与待测样本进行相关分析可以实现样品分类。 对16种天然地质样品的分类算法实验证明, 在全谱、 主成分降维和特征谱段三种数据处理方法中, 特征谱的降维和提取LIBS数据主特征效果最优。 改进的SOM网络结合相关判别算法比支持向量机方法和直接应用SOM网络方法的分类准确度更高, 初步证实了该方法的有效性。
激光诱导击穿光谱 特征谱线 自组织特征映射 相关分析 分类识别 LIBS Feature spectral line Self-organizing feature map Correlation analysis Classification and recognition 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1874
作者单位
摘要
中国地质科学院水文地质环境地质研究所, 河北 正定 050803
目前, 越来越多的磷进入水中, 严重影响着生态环境和人类身体健康, 但磷的传统分析方法操作复杂, 需外加多种试剂。 采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定水中总磷, 对仪器工作条件进行了探讨。 结果表明仪器最佳工作条件如下: 分析谱线为213.617 nm, 射频功率为1 300 W, 雾化器流速为0.5 L·min-1, 观测高度为15 mm, 蠕动泵泵速为1.2 mL·min-1, 观测方式为径向。 在仪器的最佳工作条件下, 对本方法测定磷的检出限, 精密度, 回收率进行了研究。 结果表明仪器检出限为0.028 mg·L-1, 方法检出限为0.084 mg·L-1, 精密度在0.6%~3.9%之间, 回收率为102.3%~103.0%。 此外, 本方法与磷钼蓝分光光度法进行了对比, 分析结果基本一致。 该方法快捷简便, 具有较好的精密度和回收率, 适于实际样品的分析。
  ICP-AES ICP-AES Water Phosphorus 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1880
杨芬 1,2,3谢邵文 1,2,3韦朝阳 1,2刘金鑫 1,2,3
作者单位
摘要
1 中国科学院地理科学与资源研究所, 北京 100101
2 中国科学院陆地表层格局与模拟院重点实验室, 北京 100101
3 中国科学院大学, 北京 100049
砷是一种有毒并致癌的化学元素, 普遍存在于各种环境介质和生物体中。 研究表明, 砷对生物体的毒性不仅与砷的浓度, 还和其存在形态密切相关。 因此, 对砷的不同形态进行分析具有重要意义。 以往的研究表明, 甲醇被广泛用作固体样品砷形态分析的提取剂, 一定量的甲醇可以提高ICP-MS测总砷的信号强度。 但是, 关于甲醇对砷形态分析结果的影响研究尚未见报道。 应用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用技术(HPLC-ICP-MS)建立同时测定AsC, AsB, As(Ⅲ), DMA, MMA和As(Ⅴ)等六种砷形态的优化方法。 HPLC采用阴离子交换柱, 30 mmol·L-1 (NH4)2CO3(pH=9.3)作为流动相。 选择DRC模式, 以O2为反应气体, 监测91AsO+作为检测信号。 方法学验证表明, 六种砷形态的线性相关系数都大于0.998 9。 采用不同浓度的甲醇(0~100%)作为砷形态定容溶液, 发现随着甲醇浓度的增加, As(Ⅲ)和DMA的峰面积显著增加。 选取对砷形态结果影响最小的25%甲醇-水作为定容溶液时, 其对不同浓度的砷均有一定的影响, 并且对As(Ⅲ)和DMA影响最大。 因此, 在今后的研究中, 甲醇的去除起着重要的作用。
甲醇 砷形态 HPLC-ICP-MS HPLC-ICP-MS Methanol addition Arsenic speciation As(Ⅲ) As(Ⅲ) 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1884
作者单位
摘要
1 中央民族大学生命与环境科学学院, 北京 100081
2 中央民族大学北京市食品环境与健康工程技术研究中心, 北京 100081
前期研究发现太湖过滤水和表层沉积物中Zn含量最高, 且表层沉积物中Cd存在强生态危害。 因此, 在优化实验条件下, 以电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)为分析手段研究了太湖苏州湾大桥东表层沉积物(标记为SES)对Cd2+和Zn2+的吸附-解吸特性。 吸附动力学结果表明: SES对Cd2+和Zn2+的吸附能力相差不大, 在吸附时间t<120 min时, 吸附是一个快速阶段, 而当t≥120 min时则相反, 吸附趋于动态平衡; Cd2+和Zn2+的吸附更符合伪二级动力学模型。 吸附热力学实验表明, 沉积物对Cd2+的吸附更符合Freundlich模型, 而对Cd2+的吸附更符合Langmuir模型。 沉积物中Cd2+和Zn2+的解吸动力学研究发现, 二者均更符合Elovich方程, 为非均相扩散过程。 且当pH值增大时, 沉积物中Cd2+和Zn2+的解吸量逐渐减小, 并在pH=9时趋于稳定。 结合Cd2+和Zn2+的吸附-解吸特性发现, SES对Cd2+和Zn2+的吸附速率远远大于其解吸速率, 与作者前期研究结果一致。 揭示了太湖表层沉积物对Cd2+和Zn2+的吸附-解吸作用机理及不同因素对吸附-解吸行为的影响。 对研究太湖固-液两相界面重金属的分配和污染水体修复具有重要指导意义。
电感耦合等离子体质谱(ICP-MS) 太湖 沉积物 吸附-解吸 Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP- Taihu Lake Sediments Cd2+ Cd2+ Zn2+ Zn2+ Adsorption-desorption 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1889
蔡诗诗 1,*张恩 1,2
作者单位
摘要
1 中山大学地球科学与工程学院, 广东 广州 510275
2 广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室, 广东 广州 510275
翡翠产自与俯冲作用相关的HP/LT变质区域, 对俯冲作用的研究具有重要意义。 锆石常用来确定岩石的年龄, 可以用于翡翠成因和形成时代的研究。 缅甸是世界上优质翡翠最主要的产地, 锆石是缅甸翡翠中常见的副矿物。 选择含锆石较多的缅甸翡翠原石, 对晶形较好的大颗粒锆石运用阴极发光(CL)图像观察锆石中颜色的分布和韵律环带形态的变化, 并根据CL图像特征进一步采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)对锆石的微量元素和U-Pb年龄进行测定。 结果表明具不同颜色和韵律环带形态的锆石, 其微量元素分布有一定的差异, 但总体却表现为: 锆石的标准化球粒陨石稀土配分显示轻稀土元素(LREE)亏损, 重稀土元素(HREE)富集, 有明显的Ce(Ce/Ce*=19.2~74.2)正异常和微弱的Eu(Eu/Eu*=0.49~0.72)负异常。 稀土元素总含量(∑REE)高(810~3 984 μg·g-1), (Yb/Sm)N值为23.1~195.1(大部分值小于100); Th/U比值为0.28~1.18。 研究锆石属于岩浆锆石, 形成于俯冲带上覆地幔楔的镁铁质玄武岩浆之中, 这类岩浆是陆下地幔橄榄岩受到俯冲过程中释放的流体作用部分熔融形成的。 Ti温度计显示锆石的形成温度为762~923 ℃。 锆石的206Pb/238U年龄为(157.3±1.3)Ma, 这一年龄为锆石的形成时间。 CL图像显示锆石中颜色的分布和韵律环带形态的变化与锆石的形成时间无关, 是锆石中微量元素差异分布造成的, 反映了锆石形成过程中岩浆熔体成分的动态演化。
缅甸翡翠 锆石 CL图像 微量元素 U-Pb同位素年龄 Mayanmar jadeite-jade Zircon CL image Trace element U-Pb age 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1896
作者单位
摘要
1 中国人民解放军陆军军官学院, 安徽 合肥 230031
2 安徽科力信息产业有限责任公司, 安徽 合肥 230088
3 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
4 中国科学院离子束生物工程重点实验室, 中国科学院技术生物与农业工程研究所, 安徽 合肥 230031
主要研究X射线荧光光谱金属组分特征谱位置的确定。 依据不同金属组分的特征谱特性, 分析了特征谱的选取规律, 在奇异值分析理论和模极大值理论的基础上, 分析了基于特征谱小波分解系数的模极大值提取方法, 在不同分解尺度下的特点及其传播特性, 提出了基于模极大值传播的区间特征峰筛选方法, 并对实际测量光谱进行了实验分析。 结果表明: 利用bior4.4小波作为基函数对实验测量的全能谱数据进行4层小波变换, 利用模极大值传播特性, 可以消除全能谱上叠加的部分噪声对光谱分析造成的阶跃影响; 为提高特征峰的位置识别概率, 对小波变换中小于给定阈值的分解系数进行压缩, 将实验获取的X射线荧光全能谱第4层小波分解系数直接进行特征峰识别, 得到的677个峰值位置, 压缩到186个; 在此基础上, 再采用模极大值传播的区间特征峰筛选方法, 筛选区间初始值设置为600 eV, 经识别得到的特征峰峰值位置仅为27个, 识别准确率得到有效提高。
X射线荧光 小波变换 模极大值 特征峰 X-ray fluorescence Wavelet transformation Modulus maxima Characteristic peak 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1904
作者单位
摘要
1 中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉 430074
2 中国地质大学(武汉)珠宝检测中心, 湖北 武汉 430074
利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)测试方法对来自湖北的26块表面相对干净、 颜色均匀的绿松石样品进行定值, 每个样品表面按照“田字格”的方式逐一测试9个点, 用于评价绿松石成分的均匀性。 数据结果显示, 绿松石样品中Al, P, K, Cu, Fe, V, Cr和Zn的平均变异系数在5.4%以下, 而CaO和SiO2的平均变异系数分别为34.8%和16.2%, 说明绿松石中Si和Ca元素存在明显的不均匀性。 选取其中的21个样品作为参考标准样品, 5个作为未知样品, 采用能量色散型X射线荧光光谱仪(EDXRF)建立绿松石的工作曲线, 用于测定绿松石的成分。 研究结果显示主量元素Al, P和Cu工作曲线的相关系数在92.3%~94.3%之间, 平均相对误差在4.6%~9.7%; 微量元素Fe, Cr和Zn的相关系数达到0.990以上, K和V元素工作曲线的相关系数分别为0.939和0.972, 这五种元素平均相对误差范围在7.2%~13.9%; 而Si和Ca元素工作曲线的相关系数分别为0.958和0.866, 且在5个未知样品中, Si和Ca元素的平均相对误差分别为348%和27.8%, 这与绿松石中Si和Ca元素的含量低和不均匀性, 以及仪器方法的检出限等影响因素有关。 重复性实验显示Al, P, Cu, Fe和Zn元素的相对标准偏差(RSD)均在1%以内, 精密度较高; V, Cr, K, Ca和Si元素的RSD在1.34%~10.17%之间。 该研究为快速、 准确、 无损地定量测定绿松石中Al, P, Cu, Fe, Cr, Zn, V和K等元素的含量提供了一种新思路和新方法, 可运用于实验室的绿松石检测鉴定。
绿松石 能量色散型X射线荧光光谱仪 均匀性 定量分析 工作曲线 Turquoise EDXRF Homogeneity Quantitative analysis Working curve 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1910
张丽娇 1,2,*赖万昌 1谢波 2,3黄进初 1[ ... ]陈小丽 1
作者单位
摘要
1 成都理工大学核技术与自动化工程学院, 四川 成都 610059
2 华东理工大学江西省核资源与环境重点实验室, 江西 南昌 330013
3 中南大学地球科学与信息物理学院, 湖南 长沙 410083
用能量色散X射线荧光光谱方法检测轻基体中重金属元素时, 提高峰背比是一大难题, 而设置滤片是解决这个难题的一种办法。 该研究先对初级滤片(分为一类初级滤片和二类初级滤片)和次级滤片(平衡滤片)的选择(材料元素及厚度)作了理论分析, 然后通过MC软件进行蒙特卡罗进行分别模拟, 比较设置前后的峰背比, 验证理论分析的准确性。 一类初级滤片模拟设置了Fe和Cu两种材料, 结果表明设置后的峰背比较设置前的1.36均提高了两倍左右; 二类初级滤片模拟设置了Te和Ba两种材料, 设置后的最大峰背比分别为14.88和13.58, 均比比设置前提高了10倍左右; 平衡滤片则是先后设置Rh和Ru两个滤片, 两者计数相减即得到平衡通带, 结果可见通带内特征峰透过率为83.1%, 而通带外的背景值降低到几乎为0, 使得峰背比大大增加了。 经过比较, 三种滤片的设置都有效地提高了峰背比, 其中平衡滤片提高的倍数最大, 二类初级滤片次之, 最小为一类初级滤片。 理论上三种滤片是可以同时设置以更大地提高峰背比的, 但由于轻基体中Cd元素含量很小, 而低计数的结果会大大增加放射性统计涨落误差, 因此, 在实际应用中, 还应考虑到这一点, 以决定是否进行两两同时设置或者三者同时设置。 研究创新之处在于除了传统的两种滤片外, 还提出了二类初级滤片的运用。
重金属元素 能量色散X射线荧光光谱法 初级滤片 次级滤片 Heavy metal elements Energy dispersive X ray fluorescence spectrometry Primary filter Secondary filter 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1917
作者单位
摘要
1 哈尔滨工程大学理学院, 纤维集成光学教育部重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 齐齐哈尔大学机电工程学院, 黑龙江 齐齐哈尔 161006
3 中国科学院光学天文重点实验室(国家天文台), 北京 100012
随着获取和收集天文光谱大数据能力的与日俱增, 合理利用计算科学技术正确地分析海量光谱的处理方法及结果统计。 前述工作采用了欧氏距离分析判别LAMOST实测光谱与模板之间相似度的研究, 研究恒星分类准确性取决于高质量的模板光谱, 选取LAMOST光谱在用的分类软件中183个恒星模板光谱, 分别利用欧氏距离和马氏距离方法得出A, F, G, K和M型恒星模板间的均值和最大值, 完成每条谱线相互之间的相关性分析, 找出相对距离较大的模板及形成原因。 相似度度量可视化实验数据结果表明模板之间具有一定的区分度, 通过马氏距离分析模板间相似性能更进一步辨识出相近模板之间的细微差别, 具备较优良的判别效果, 证实了LAMOST现有分类的各模板间距离较均匀, 且分类结果较为准确。 该研究可进一步优化在用光谱分类模板, 提升LAMOST恒星分类模板库的精确度和可信度。
相似性度量 欧氏距离 马氏距离 恒星光谱模板 Similarity measurement Euclidean distance Mahalanobis distance Stellar spectrum template LAMOST LAMOST (large sky area multi-object fiber spectros 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1922
作者单位
摘要
1 山东大学空间科学研究院及山东省光学天文与日地空间环境重点实验室, 山东 威海 264209
2 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710000
多源数据融合能在一定程度上扩展数据信息量, 更利于建立准确和稳健的分析模型。 行星探测中常采用多个载荷协同分析同一目标, 因此利用多载荷数据融合辨别分析火星矿物具有重要科学意义和应用前景。 分别采用可见近红外(Vis-NIR)反射光谱和拉曼(Raman)散射光谱两种技术手段测量了火星表面主要矿物(硅酸盐、 硫酸盐、 碳酸盐)的光谱特征曲线, 并对获取的光谱数据进行基线校正、 Savitzky-Golay平滑以及标准矢量归一化(SNV)等必要的数据预处理。 根据光谱特征, 首先选取样品Vis-NIR和Raman数据信息丰富、 信噪比高、 光谱信号重叠小的波段(Vis-NIR: 430~2 430 nm, Raman: 130~1 100 cm-1), 然后运用软独立建模分类法(SIMCA)、 主成分分析法-K最邻近分类法(PCA-KNN)分别建立基于Vis-NIR, Raman及两者融合(累加融合、 串联融合)的矿物聚类分析模型。 采用SIMCA算法的矿物聚类准确率由单一光谱建模的72.6%(Vis-NIR), 90.7%(Raman)提升为融合建模的96.3%(累加融合)和98.1%(串联融合); 采用PCA-KNN的准确率由单一光谱建模的68.9%(Vis-NIR), 72.9%(Raman)提升为融合后的80.3%(累加融合)和92.6%(串联融合)。 实验结果表明: 光谱融合能够发挥Vis-NIR, Raman各自的数据优势, 所建火星表面相关矿物分类模型的预测准确度更高。 该研究为我国火星探测任务奠定了岩石分类方法基础。
可见近红外光谱 拉曼光谱 光谱融合 软独立建模分类法 主成分分析-K值最邻近分类法 Visible-near infrared spectroscopy Raman spectroscopy Spectral fusion Soft Independent Method of Class Analogy Principal Component Analysis-K-Nearest Neighbor 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1926
作者单位
摘要
1 南京航空航天大学生物医学工程系, 江苏 南京 210016
2 淮海工学院, 江苏 连云港 222005
搭建了可用于生物医学检测的小型近红外拉曼光谱仪。 通过理论计算, 几何光路设计, 完成了系统组装。 有别于传统反射式准直结构: (1)本光谱仪色散系统采用透射式准直的方法, 将散射光投射到光栅上进行色散; (2)经二向色镜分光, 采用物镜对入射光会聚和散射光收集, 设计了与色散系统入射狭缝相匹配(共焦面)的外光路系统, 进而有效收集拉曼信号和去除杂散光; (3)实现了高分辨率(3 cm-1)、 高重复性和高灵敏度光谱检测, 检测范围500~2 200 cm-1(785 nm激发); (4)小型化设计, 整个系统尺寸约240 mm×200 mm×130 mm, 自由度高。 将此自开发小型拉曼光谱仪应用于葡萄糖和膝关节软骨的拉曼光谱测试, 获得了与大型商业拉曼光谱仪相媲美的结果, 验证了该光谱仪具有高分辨率, 高重复性和高灵敏度的优越性能, 可灵活地应用于生物医学等多领域的研究。
小型近红外拉曼光谱仪 生物医学 透射式准直 二向色镜 Small NIR-Raman spectrometer Biomedical Transmission-based collimating Dichroic 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1933
作者单位
摘要
1 燕山大学信息科学与工程学院, 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
2 河北省生产力促进中心, 河北 石家庄 050021
采取标准锌显色剂与锌发生显色反应, 生成不溶于水的絮状络合物。 用光谱仪测它的吸光度, 研究其特征谱与吸光度的特点, 建立其浓度与特征波长吸光度间的数学模型。 本文所采用的显色剂主要与锌、 铜、 镉、 镍四种离子发生络合反应。 因此分别探索了四种离子高浓度以及低浓度时显色反应的吸光度, 最终通过得到锌离子浓度与吸光度的关系式以及锌离子浓度与四波长下四种离子混合溶液显色后的吸光度的关系式, 给出了锌离子的吸光度与总吸光度的关系式。 显色反应能否满足分光光度法的要求, 主要与显色剂的性质有关, 同时显色反应的条件也至关重要。 因为在显色反应过程中, 主要是锌离子与锌显色剂发生络合反应形成络离子, 进而形成絮状络合物。 络离子一般比较稳定, 但在水溶液中也存在着电离平衡, 也就是说当显色条件发生变化时, 既有可能形成络离子, 也有可能发生络离子的分解, 从而影响络合反应的程度。 显色条件包括显色剂用量、 pH值、 反应温度、 显色时间、 待测溶液的盐度以及浊度等。 重点研究待测溶液的盐度对锌离子浓度测量值的影响, 并通过实验给出影响规律以及校正模型。
锌离子 络合反应 盐度 吸光度 Spectrophotometry Zinc ion Salinity Absorbance 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1938
作者单位
摘要
华侨大学机电及自动化学院, 福建 厦门 361021
将新型量子点荧光传感技术与光纤倏逝波传感技术相结合, 发展了一种基于量子点荧光效应并结合倏逝波传导进行溶液酸碱度检测的新型传感技术, 具有灵敏度高、 检测速度快、 便于微环境检测、 可实现远程探测、 实时监测和原位分析等特点。 详细介绍了用于倏逝波传感的锥柱组合型光纤荧光探头的制备方法, 量子点在光纤探头表面的修饰流程, 光谱与强度两种光纤pH传感平台的建立, 并分别从响应范围、 线性度、 重复性和稳定性等方面对CdSe/ZnS量子点应用于光纤pH传感进行了评价。 结果表明, 在pH值为2~12的范围内, CdSe/ZnS量子点的荧光光谱信号的峰位在强酸和强碱的情况下都会产生红移, 且红移量随pH值的变化呈线性关系, 其量子点荧光强度信号随pH值的减小呈线性降低关系, 通过在强酸和强碱下交替测试的实验表明其具有较好的重复性, 利用荧光强度传感平台进行实时监测的实验表明其具有较好的稳定性。 因此, 将CdSe/ZnS量子点用于倏逝波光纤pH传感具有可行性, 在生物化学、 环境监测、 医学临床、 食品安全等领域的pH值测量方面有着广泛的应用前景。
CdSe/ZnS量子点 倏逝波 光纤pH传感 CdSe/ZnS quantum dot Evanescent wave Optical fiber pH sensing 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1944
作者单位
摘要
1 北京师范大学应用光学北京重点实验室和物理系, 北京 100875
2 中国科学院上海光机所, 上海 201800
3 上海应用技术大学材料科学与技术系, 上海 200235
研究了纳米相氟氧化物玻璃陶瓷中Er3+Yb3+离子对的量子剪裁发光造成的强的光谱调制现象。 测量了Er3+Yb3+双掺纳米相氟氧化物玻璃陶瓷的X射线衍射谱、 表面形貌、 激发光谱、 吸收光谱、 和发光光谱; 而且也与Tb3+Yb3+双掺纳米相氟氧化物玻璃陶瓷的相对应的光谱参数进行了比较。 发现378 nm光激发样品(A) Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和样品(B) Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV所导致的652.0 nm红色发光强度为522 nm光激发时的680.85倍和303.80倍; 我们还发现378 nm光激发所导致的样品(A) Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和样品(B) Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV的 652.0 nm红色发光强度为样品(C) Er(0.5%)∶FOV 的491.05和184.12倍。 我们还发现在378 nm光激发时的样品(A) Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和样品(B) Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV的{978.0和1 012.0 nm}红外发光强度依次分别为样品(C) Er(0.5%)∶FOV 的{58.00和293.62}倍和{25.11和 67.50}倍。 更进一步, 对于652.0 nm波长发光的激发谱, 发现(A) Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和(B) Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV的378.5 nm激发谱峰强度是(C) Er(0.5%)∶FOV的大约606.02和199.83倍。 同时, 也发现样品(A) Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和样品(B) Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV的一级量子剪裁红外1 012或978 nm发光强度为样品(D) Tb(0.7%)Yb(5.0%)∶FOV的二级量子剪裁红外976 nm发光强度的101.38和29.19倍。 发现的该量子剪裁是目前所报道的最强的量子剪裁。 因此, 相信所发现的氟氧化物纳米玻璃陶瓷中Er3+Yb3+离子对的一级量子剪裁发光是强的可以作为量子剪裁层应用到提高晶硅太阳能电池的发电效率。 研究结果也能加速对目前国际热点的下一代环保的光谱调制太阳能电池的探索。
量子剪裁发光 光谱调制 太阳能电池 能量传递 Er3+Yb3+-双掺纳米相氟氧化物玻璃陶瓷 Quantum-cutting luminescence Spectral modulation Solar cell Energy transfer Er3+Yb3+-codoped nanophase oxyfluoride vitrocerami 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1949
作者单位
摘要
1 上海理工大学颗粒与两相流测量研究所, 上海 200093
2 西北工业大学燃烧、 热结构与内流场重点实验室, 陕西 西安 710072
3 上海航天动力技术研究所, 上海 201109
针对固体火箭发动机恶劣环境下的高温燃烧测量问题, 提出了利用辐射光谱法来开展固体火箭推进剂燃烧温度在线测量的方法, 采用200~1 100 nm光纤光谱仪测量了高压实验燃烧器下固体火箭推进剂燃烧火焰辐射光谱, 总结了其光谱特性, 并基于普朗克定律和光谱拟合方法获得了相应的推进剂燃烧温度, 这对固体火箭推进剂燃烧诊断与燃烧机理研究具有重要的参考价值。
燃烧诊断 固体火箭推进剂 辐射光谱 测温法 Combustion diagnostics Solid rocket propellant Radiation spectroscopy Thermometry 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1958
作者单位
摘要
1 Department of Physics, Süleyman Demirel University, Isparta 32100, Turkey
2 Experimental and Observational Research and Application Centre, Süleyman Demirel University, Isparta 32100, Turkey
3 Department of Physics, Erzincan University, Erzincan 24100, Turkey
FT-IR FT-Raman NMR 1-Methyl-6-Nitro-1H-Benzimidazole B3LYP 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1963
作者单位
摘要
1 Department of Health Care and Biotechnology, Kyungwoon University, Gumi City, Gyeong-buk 730-739, Republic of Korea
2 Materials & Energy Engineering College of IT & Energy, Kyungwoon University, Gumi City, Gyeong-buk 730-739, Republic of Korea
3 Instrumental Analysis Center, Yanbian University, Yanji 133002, China
4 College of Basic Education, Yeungnam University, Dae-dong, Gyeongsan City, Gyeong-buk 712-749, Republic of Korea
Energy transfer Divalent cations DNA Ethidium TMPyP 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1970
作者单位
摘要
1 上海理工大学出版印刷与艺术设计学院, 上海 200093
2 上海出版印刷高等专科学校, 上海 200093
研究多色打印机的光谱特征化, 提出了一种基于降维的光谱特征化模型, 保证了多色打印机颜色转换的精度, 同时也提高了特征化的运行效率。 该模型结合颜色分区理论和LabPQR非线性降维方法, 首先将高维光谱数据降低至LabPQR六维空间中, 然后通过胞元搜索算法查找目标颜色所属的胞元空间, 最后利用反向四面体插值算法对目标的LabPQR值进行计算, 得到打印机最终的通道信号输出值。 检测颜色样本的实验数据表明, 正向模型和反向模型的平均色差达到0.714和1.016 NBS, 模型的运行时间为2.03和9.05 s。 新算法能够实现多色打印机光谱数据与通道信号值间的准确转换。
光谱表征 色域划分 查找表 LabPQR降维 Spectral characterization Color gamut subdivision Lookup table LabPQR dimensionality reduction 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1975
罗伟 1,2孙凤龙 1,2刘佳瑞 3侯俊武 1,2[ ... ]黄小平 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院合肥智能机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学信息科学与技术学院, 安徽 合肥 230026
3 中国科学院大学电子电气与通信工程学院, 北京 100049
设计了一种简洁的角度扫描棱镜SPR传感系统, 反射式平行光路设计简化了系统结构。 其主要包括光源及光强感知、 平行光路结构、 电机与温度控制模块构成。 通过单电机扫描入射角与温度控制, 实现了对葡萄糖的折射率浓度特性有效测量。 理论分析存在交叉灵敏度矩阵可同时度量温度及葡萄糖质量浓度共振角度的变化规律, 且实验得其灵敏矩阵。 为区分温度和质量浓度对共振角度的影响以及校正SPR温度漂移提供参考。
温度 折射率 矩阵测量 平行光路 表面等离子共振 Temperature RI Matrix measurement Parallel light path Surface Plasmon Resonance 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1982
王艳 1,2刘智民 1,2焉镜洋 1,2梁立振 1[ ... ]胡纯栋 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院等离子体物理研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
中性束注入是等离子体加热和电流驱动的最有效方法之一。 中性束注入的三个基本过程为: 离子束的产生, 离子束的中性化和中性束的传输, 其中, 离子束的中性化是关键环节之一。 对于EAST-NBI气体中性化室而言, 中性化室内气体靶厚度会直接影响离子束的中性化效率, 而且还会进一步影响到中性束的传输效率。 基于多普勒频移效应, 提出了一种新的诊断气体靶厚度的方法, 并且已经被应用于EASTNBI测试平台上。 该方法主要是基于中性束的束成分随气体靶厚度的演化过程, 利用中性束发射Dα光谱线强度完成计算。 因此, 它被应用于中国科学院等离子体物理研究所EASTNBI装置上。 在中性化室出口处的观测窗口上进行测量, 在束能量为40~65 keV时, 气体靶厚度值为(0.16~0.22)×1016 cm-2, 随着引出束流的变化, 气体靶厚度随之改变。 根据质量守恒定律, 对中性化室内的气体靶厚度进行一个粗略的估算, 估算的结果与测量的结果基本保持一致, 从而证明了该诊断方法的合理性。 综上, 实验结果表明, 该种基于多普勒频移效应的光谱诊断法可以被用于测量中性化室内的气体靶厚度。
多普勒频移效应 中性束注入 气体靶厚度 Doppler shift effect Neutral beam injection Gas target thickness 
光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1987