二十世纪七十年代在对铁器进行保护修复时, 文物保护修复人员根据器物的锈蚀程度对器物进行了清洗、除锈、脱盐、粘接、封护等处理。时隔四十多年, 再次审视和查看当年保护修复过的四件铁器时, 为了更科学地了解当时使用的保护修复材料的现状, 本工作采用傅里叶变换显微红外光谱(Micro-FTIR)和热裂解气相色谱-质谱(Py-GC/MS)分析了铁器上的保护修复材料: 粘接剂和封护剂。显微红外非常适合分析微量有机物。Py-GC/MS在分析样品时无需对样品进行前处理, 可直接对样品进行热裂解分析;该方法操作比较简单、灵敏度高、能实现多组分混合有机样品识别, 非常适合用于评价文物上的混合有机材料。该工作既能为铁器上文物保护修复材料的现状提供科学评价方法, 也为评价过去使用过的保护修复方法、铁器的长久保存提供重要的指导。

污闪是威胁电网安全可靠运行的重要原因之一, 污秽类型差异将直接影响闪络电压大小。因此, 及时掌握绝缘子污秽类型信息对预防污闪有重要作用。为此提出了一种基于SAM-ED光谱匹配的绝缘子污秽类型检测方法。采集不同污秽类型样本高光谱数据, 经黑白校正及多元散射校正(MSC)去除噪声等干扰因素;利用竞争自适应重加权采样法(CARS)对光谱数据进行特征选取, 分别在特征波段和全波段范围内通过SAM-ED光谱匹配法将测试组样本光谱与参考光谱进行匹配, 根据匹配结果对样本进行分类;实验结果表明: 相比于光谱角匹配法和最小距离法, SAM-ED光谱匹配法检测效果更好;基于全波长数据进行SAM-ED光谱匹配准确率可达95%, 基于特征波长数据进行SAM-ED光谱匹配准确率可达98.33%。

本论文以Al(OH)3胶体为研究对象, 使用同步辐射SAXS技术并结合FTIR、SEM、DLS、Zeta potential表征手段, 考察了Al(OH)3胶体粒子在老化时间0 - 135 min下的分形结构演化规律, 并提出了一种可能的生长机制。不同老化时间下的双对数坐标图呈现明显的线性, 说明胶体样品存在分形结构。结果表明, 随着老化时间的延长, 质量分形维数Dm由25 min时的2.29增加至85 min的2.78;95 min - 135 min时, Dm值在2.76 - 2.79范围内, 基本不发生变化。这说明, 老化时间在25 min - 85 min时, 体系初级颗粒由最初的相对分散状态快速团聚为大尺寸的团簇, 最后形成致密的凝胶。95 min - 135 min, 凝胶过程已经完成, 胶粒尺寸不发生变化, 135 min时胶块可能发生破裂。

酒精中低浓度甲醇和乙醇的精准检测是十分重要的。低频拉曼散射是研究液相分子间相互作用最有效的方法之一。本文采用新型超低频拉曼光谱, 对不同浓度的乙醇以及乙醇-甲醇混合液进行研究。实验发现, 不同浓度下乙醇溶液在78 cm-1和170 cm-1存在两个特征峰, 不同浓度下乙醇-甲醇混合液在85 cm-1和178 cm-1存在两个特征峰。其中, 78 cm-1特征峰是由于OH-O伸缩振动引起的, 178 cm-1特征峰是由于OH-O面内弯曲振动引起的, 85 cm-1和170 cm-1两个峰是由C-OH的伸缩振动引起的。同时, 我们发现了以上超低频特征峰频率与乙醇以及乙醇-甲醇混合液浓度的依赖关系, 能够为较低浓度的乙醇和甲醇溶液精确指认提供可借鉴的实验思路和依据。

缔合液体是日常生活和工业生产过程中的常见媒介之一, 而声学和粘弹性质是其十分重要的基础性质之一。为此, 本文作者将布里渊散射测试方法用于纯水和甘油两种代表性缔合液体不同温度下的声学和粘弹性质的测试, 在180°背散射几何设置下测得了完整布里渊散射谱图。在构建系统理论描述的基础上, 计算获得了它们的声速、声吸收系数和剪切粘度等参数值, 从而进一步分析得到温度变化对液体材料声学性质及剪切粘度的影响。

基于矢量分解及双随机相位编码设计了一种光学图像加密系统。通过矢量分解将原始图像分解为两个相位模板, 其中一个相位模板通过双随机相位编码系统进行加密, 另一个相位模板作为额外的密钥, 参与图像的解密, 通过与解密光束相干叠加恢复出原始图像。数值模拟表明, 所设计加密系统具有较好的加密和解密效果, 以及较强的抗噪声和剪切攻击能力。相较于双随机编码系统, 文中加密系统通过矢量分解增加了一个密钥, 拓展了系统密钥空间, 且矢量分解破坏了加密系统的线性关系, 加密系统能够抵御唯密文攻击、已知明文攻击及选择明文攻击, 具有较高的安全性。

痤疮是属于丙酸杆菌皮肤病脉的一种慢性炎症, 它危害着人体健康。虽然市面上存在痤疮识别手段, 但其仪器较大且费用昂贵, 目前尚无民用级别的痤疮识别系统投入使用。本文提出一种基于多光谱成像技术的面部痤疮识别方案, 即利用多光谱相机设备, 分别对面部正常与不同严重程度痤疮皮肤进行多光谱图像信息采集, 通过图像处理方法对采集的信息进行多光谱图像分析, 并通过光谱反演算法获取光谱信息。然后将反演出的正常和不同严重程度痤疮皮肤的反射率谱线, 与高精度光谱仪在同等实验条件下探测的谱线趋势进行对比。最后建立支持向量机(support vector machine, SVM)面部痤疮三度四级分类模型, 准确率为90%, 验证了基于多光谱成像技术对面部痤疮无创识别与分类的可行性。

声波作为具有能量的机械波, 在传播过程中与大气相互作用, 扰动大气湍流的时空分布特性。本文基于声波的波动方程和叠加原理, 结合大气折射率与大气物理参数的关系式, 通过理论建模和仿真模拟, 数值分析了基于单个点阵列相干声源的五种不同类型组合阵列相干声源模型激发的人工折射率不均匀体分布情况。结果表明: 组合阵列声源在局部空间平面上激发的不均匀体分布特征受阵列声源的数量和分布位置共同影响, 组合阵列模型内部声源个数越多, 激发出的人工不均匀体的数量级以及起伏更大, 同时声波之间的干涉条纹也更加的明显。本文为生成或抑制湍流效应提供了新思路, 数值计算结果可为光工程选择合适的声源模型提供依据。

本文采用激光拉曼光谱仪(Raman)、傅立叶变换显微红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD), 结合三维视频显微镜、场发射环境扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS), 对中国国家博物馆馆藏汉代瓦当基体及其表面析出物进行分析鉴定。通过显微观察发现瓦当表面析出物主要有两种, 即黄白色块状物和由非常细小的白色绒毛状物质组成的针状物。通过四种仪器分析结果相互印证, 确定黄白色块状物的主要成分为碳酸钙, 白色针状物的主要成分为Ca3(CH3COO)3Cl(NO3)2·6H2O, 一种陶质文物在酸性环境中形成的有机酸钙盐。建议将陶质文物从酸性环境中移出并进行脱盐处理, 储存在无酸环境中。光谱分析法可为陶质文物表面析出物成分的确定提供强有力的技术支持, 其科学的检测分析数据对探究文物病害产生的原因以及文物保护修复方案的制定提供必要且充分的保障。

低维有机-无机杂化钙钛矿材料由于其独特的光电性能而受到广泛关注。本文利用金刚石对顶砧装置对不同尺寸的CH3NH3PbI3(MAPbI3)纳米立方块进行了高压研究。并探索了尺寸效应对MAPbI3纳米立方块在高压下的光学性能的影响规律。高压原位紫外-可见吸收和荧光光谱结果显示，两种不同尺寸的MAPbI3纳米立方块的带隙和光学性能出现了不同的变化规律。其中，小尺寸MAPbI3纳米立方块，在0.25 GPa以下，带隙随着压力的增加一直减小，而对于大尺寸纳米立方块的带隙，在0.67 GPa以下，随着压力的增加持续增加。原位高压拉曼的测量和分析表明，尺寸效应与八面体［PbI6］4-和有机阳离子CH3NH3+间的相互作用有关。我们的研究结果为深入了解低维有机-无机杂化钙钛矿纳米晶的带隙调控和光学特性以及结构稳定性提供了研究依据，为提高有机-无机杂化钙钛矿电池的转化效率开辟了一种研究思路。