1 中国科学院上海应用物理研究所上海 201800
2 中国科学院大学北京 100049
3 中国科学院上海高等研究院 上海同步辐射光源上海 200120
4 上海交通大学 物理科学学院原位电镜中心上海 200240
乙烯是石油化工重要的工业原料，对经济发展有着重要的影响，乙炔半加氢生产乙烯是重要化工反应。传统的钯催化剂具有较高的活性，由于过度加氢和绿油的生成导致选择性和催化剂的催化周期低。因此，制备出一种高活性及选择性的催化剂并借助同步辐射技术探究其反应机理变得至关重要。利用沉积-沉淀法制备了二氧化硅负载的钯铋双金属催化剂，在乙炔半加氢反应中与传统催化剂进行催化活性及选择性方面的对比研究。借助X射线吸收精细结构（X-ray Absorption Fine Structure，XAFS）和高角度环形暗场扫描透射电子显微镜（High-Angle Annular Dark-Field Scanning Transmission Electron Microscopy，HAADF-STEM）等多种表征手段，发现独特的PdBi催化剂可以有效抑制PdHx的形成，减弱氢气的裂解速度和乙烯在钯表面的吸附，抑制乙烯的过度加氢产生副产物乙烷。新型钯铋结构催化剂及机理探索为今后制备高效的乙炔加氢制乙烯催化剂提供了一种新的思路和手段。
X射线吸收精细结构 催化剂 二氧化硅 乙炔加氢 X-ray absorption fine structure Catalyst SiO2 Acetylene hydrogenation
清华大学深圳国际研究生院，广东 深圳 518055
提出一种基于螺旋波带片的无透镜编码边缘增强成像技术，用螺旋波带片和图像传感器组成成像系统，对拍摄的图片进行反向传播重建。在反向传播中，取强度值可实现各向同性边缘增强成像，取实部或虚部可实现各向异性边缘增强成像。对取实部实现各向异性边缘增强成像进行理论推导，引入初始相位因子实现方向可选择的各向异性边缘增强成像。数值模拟和实验验证了理论分析与实验结果的一致性。对基于菲涅耳波带片、螺旋波带片的无透镜成像系统的边缘增强重建结果进行定量对比分析，结果证明基于螺旋波带片的无透镜成像系统更适用于边缘增强成像。所提技术在缺陷检测、智能识别和虚拟现实技术等领域具有广阔的应用前景。
无透镜成像 边缘增强 螺旋波带片 编码掩模 图像重建 激光与光电子学进展
2023, 60(8): 0811022
1 西安邮电大学网络空间安全学院, 陕西 西安 710121
2 桂林电子科技大学广西密码学与信息安全重点实验室, 广西 桂林 541004
考虑到当光子传输速率过高时, 量子密钥分配协议在实际应用中会受到探测器死时间的影响, 因此对基于标记单光子源协议的安全密钥生成速率和探测器死时间之间的关系进行了探究。首先, 在考虑和不考虑探测器死时间这两种情况下, 探究了安全密钥生成速率和探测器死时间之间的关系。结果表明: 当光子传输速率过高时, 探测器死时间的存在的确会影响安全密钥生成速率。进一步分析了不同探测器死时间下安全密钥速率的生成情况。结果表明: 探测器死时间的取值越大, 得到的安全密钥生成速率就越低, 安全密钥生成速率的极限值和探测器死时间 τ 之间的关系为 4.2/τ。
量子光学 量子密钥分配 测量设备无关 标记单光子源 探测器死时间 quantum optics quantum key distribution measurement-device-independent heralded single photon source detector’s dead time
华侨大学机电及自动化学院，福建 厦门 361021
为了提高可见-近红外（Vis-NIR）光谱法检测水质pH值的精度和稳定性，基于连续投影算法（SPA）和粒子群优化-最小二乘支持向量机（PSO-LSSVM）建立了多元校正模型。采集60个不同pH值水溶液样品的Vis-NIR光谱数据，运用Savitzky-Golay卷积平滑和标准正态变量变换对原始光谱数据进行预处理。基于SPA筛选的特征波长和PSO算法自动优化LSSVM的建模参数，建立多元非线性校正模型。结果表明，相比于其他对比模型，SPA-PSO-LSSVM模型具有更高的精度与更优的稳定性，验证集的均误差方根为0.67、决定系数为0.91，剩余预测偏差为3.10。
光谱学 可见-近红外光谱 连续投影算法 粒子群优化 最小二乘支持向量机 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0130002
1 西安邮电大学网络空间安全学院, 陕西 西安 710121
2 桂林电子科技大学广西密码学与信息安全重点实验室, 广西 桂林 541004
为提高测量设备无关量子密钥分配协议的性能,研究了基于多晶体指示源和脉冲位置调制的测量设备无关量子密钥分配协议。在多晶体指示源下,比较了有脉冲位置调制和无脉冲位置调制下测量设备无关量子密钥分配协议性能的优劣。仿真结果表明,引入脉冲位置调制可以提高该协议的密钥生成率并增大安全传输距离。并且,随着时隙的增加,密钥生成率逐渐提高,安全传输距离也逐渐增大。随后,进一步地分析了探测器在不同探测效率下,安全传输距离与密钥生成率之间的关系。结果表明,探测器探测效率越高,密钥生成率越高,安全传输距离越长。
量子光学 测量设备无关 量子密钥分配 脉冲位置调制 多晶体指示源 光学学报
2021, 41(16): 1627001
1 西安邮电大学网络空间安全学院，陕西 西安 710121
2 桂林电子科技大学广西密码学与信息安全重点实验室，广西 桂林 541004
测量设备无关量子密钥分配系统能够抵御任何针对单光子探测器侧信道的攻击。为了进一步优化多方测量设备无关量子密钥分配协议，对基于W态的多方测量设备无关量子密钥分配协议进行了研究，并引入探测器品质因子（暗记数与探测器探测效率的比值）作为模拟参量，模拟分析了误码率和密钥生成率的影响因素。仿真结果表明：在信道传输损耗、光纤信道之间的距离和探测器品质因子三个变量中，任意一个变量的增大都会使得误码率增大，密钥生成率减小。
量子光学 W态 量子密钥分配 测量设备无关 品质因子 密钥生成率 激光与光电子学进展
2021, 58(11): 1127002
1 西安邮电大学网络空间安全学院, 陕西 西安 710121
2 桂林电子科技大学广西密码学与信息安全重点实验室, 广西 桂林 541004
针对电子支付系统的安全性和实用性需求,考虑到基于可控隐形传态的传统电子支付协议存在步骤繁杂、签名过程琐碎等问题,提出了一种基于量子稠密编码的电子支付协议。该协议运用量子密钥分配、单粒子测量、Bell测量和幺正变换等量子操作,依次进行了消息盲化、授权、签名和验证,从而完成了电子支付过程。新协议以三粒子纠缠态作为量子传输信道,能用较少的资源完成不同银行之间的交易。利用稠密编码代替可控隐形传态,可以实现仅传送一个量子位就传输2 bit经典消息。安全性分析结果表明,该协议能实现购买信息的盲化,满足不可否认性、不可伪造性和无条件安全性。
量子光学 量子密码学 电子支付 稠密编码 幺正变换 光学学报
2021, 41(10): 1027001
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 精密光机电一体化技术教育部重点实验室, 北京100191
为了避免主成分个数选择不当引起的校正模型过拟合或欠拟合, 提出了一种改进的随机检验法, 应用该方法对样品复杂程度递增的三组近红外光谱数据进行了实验研究, 并与交互验证法进行了比较, 分析了模型复杂程度对光谱定量校正模型预测能力的影响, 讨论了该方法对复杂样品的适用性问题。 结果显示, 该方法可避免交互验证法剔除样本的过程, 考虑了全部训练样本的信息, 可客观地选择主成分, 有助于避免过拟合或欠拟合, 提高校正模型的预测精度; 该方法不同于一般随机检验法的统计检验过程, 简化了判据, 易实现, 选择过程可视化、 可交互; 在三组实验中, 分别选择4, 5和8个主成分建模, 其外部独立预测集的预测结果最优; 该方法适用于小样本复杂样品建模。
光谱分析 定量校正 随机检验 偏最小二乘 主成分 Spectral analysis Quantitative calibration Randomization test Partial least squares Principal component 光谱学与光谱分析
2010, 30(11): 3041
1 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 精密光机电一体化技术教育部重点实验室, 北京100191
2 北京大学化学与分子工程学院, 北京100871
采用偏稳健M回归方法有效地解决了人体血糖浓度近红外无创检测研究过程中由于样本奇异值影响模型稳健性的问题。 该方法源于现有的迭代变权偏最小二乘法, 计算快、 易于实现, 具有M估计的所有性质, 且当权函数选择合适时, 能降低奇异值的影响, 建立具有稳健性的校正模型。 采用该方法对近红外光谱实验数据进行了处理, 并与传统的偏最小二乘(partial least squares, PLS)建模方法进行了比较。 结果表明, 与PLS相比, 该方法可建立稳健的校正模型提高预测精度, 更适合复杂样品建模, 对于人体血糖浓度近红外无创检测的进一步研究具有应用价值。
偏稳健M回归 偏最小二乘 稳健性 近红外光谱 血糖浓度 Partial robust M-regression Partial least-squares Robustness Near infrared spectroscopy Human blood glucose 光谱学与光谱分析
2010, 30(8): 2115
北京航空航天大学 精密光机电一体化技术教育部重点实验室, 北京 100191
对于血糖近红外无创检测, 光谱信号中的各种噪声以及水分等物质的强吸收产生的背景信号, 影响了光谱定 量校正模型的预测精度.利用小波变换, 可将光谱信号分解为多尺度的近似成分与细节成分, 根据无用信息变量消 除判据可判定代表背景信息的高尺度近似成分及代表噪声的低尺度细节系数, 去除相应的成分即可同时去除光谱 信号中的背景与噪声.本文将这种小波变换与无用信息变量消除判据相结合的预处理方法应用于人体血糖无创检 测研究中, 并分析了该方法对不确定因素较多的复杂光谱模型的适用性问题.实验结果表明应用小波变换结合无 用信息变量消除判据的方法可以有效地同时去除血糖无创检测近红外光谱信号中的背景信息和噪声, 提高光谱定 量校正模型的预测精度, 对于人体血糖无创检测具有重要应用价值.
血糖无创检测 小波变换 背景 噪声 近红外光谱 blood glucose noninvasive measurement wavelet transform background noise near infrared spectroscopy
