1 浙江方圆检测集团股份有限公司, 浙江 杭州 310013
2 浙江科技学院信息与电子工程学院, 浙江 杭州 310023
应用紫外-可见(UV-Vis)漫反射、 拉曼(Raman)与光致发光(PL)光谱就当前市售的大小各异、 金色饱和度深浅不一的珍珠其致色属性予以对比分析。 结果表明: 基于珍珠UV-Vis漫反射光谱特征的差异将金黄色珍珠初分为两种类型: Ⅰ型珍珠其谱图在(360±5) nm处存在吸收带、 在(420±10) nm处存在较弱的吸收峰或肩, 该类珍珠为当前珍珠销售市场较为常见的自身致色珍珠; 除Ⅰ型珍珠外, 将其他金黄色系珍珠归属为Ⅱ型, 其对应的UV-Vis反射光谱主吸收峰可位于340～430 nm区间, 部分Ⅱ型样品在280～600 nm无明显吸收或仅存在较弱的吸收肩。 进一步就Ⅱ型珍珠予以Raman光谱检测, 在激发强度较低时经处理的Ⅱ型黄色珍珠在150～1 000 cm-1区间可产生较强的荧光峰, 且荧光峰的强度明显高于文石约1 086 cm-1处的特征峰。 同时, 上述经处理的Ⅱ型珍珠对应的PL光谱同样表明在500～600 nm区间的荧光强度显著增大。 此外, 部分经处理的珍珠其Raman 或PL光谱中可见与珍珠组成成分无关的特征峰位。 上述珍珠的Raman与PL光谱中出现的异常荧光与外来特征峰可作为珍珠经处理的佐证依据。 课题工作为当前金黄色珍珠颜色的形成属性及仿珍珠的鉴定提供理论与技术支撑, 同时对于Raman光谱在其他类宝玉石、 特别是有机宝石的检测鉴定中具有重要的借鉴意义。
黄色珍珠 天然色 处理色 紫外-可见漫反射光谱 拉曼光谱 光致发光光谱 Yellow pearl Natural-color Treated-color UV-Vis diffuse reflectance spectrum Raman spectroscopy Photoluminescence spectroscopy 光谱学与光谱分析
2023, 43(6): 1703
本文采用电光系数的粉末测试方法，探索发现了新型电光晶体KLi(HC3N3O3)·2H2O。根据粉末样品的红外反射光谱和拉曼光谱，计算获得晶格振动对电光系数的贡献值，再加上粉末倍频效应推算的有效非线性光学系数，最终计算出KLi(HC3N3O3)·2H2O的电光系数为2.37 pm/V，与商用电光晶体β-BBO相当。采用水溶液法进行晶体生长，测试不同原料生长晶体时的过热和过冷曲线，优化生长工艺，获得35 mm×25 mm×10 mm透明晶体。采用X射线定向技术辅以压电系数测量，确定了晶体形貌与各向异性生长速率的对应关系。
电光晶体 电光系数 水溶液法 红外反射光谱 拉曼光谱 晶体生长 KLi(HC3 N3O3)·2H2O KLi(HC3 N3O3)·2H2O electro-optic crystal electro-optic coefficient aqueous solution method infrared reflectance spectrum Raman spectrum crystal growth
1 浙江方圆检测集团股份有限公司, 浙江 杭州 310013
2 浙江工业大学材料科学与工程学院, 浙江 杭州 310014
3 浙江科技学院信息与电子工程学院, 浙江 杭州 310023
基于紫外可见（UV-Vis）漫反射光谱就当前市售流通领域常见的灰色珍珠品类进行表征并依据样品的反射谱图的类同特征予以分类, 并初步探究了灰色珍珠的颜色成因。 研究表明: (1)基于灰色珍珠的UV-Vis 漫反射光谱中约280 nm 处吸收峰的有无, 首次将灰色珍珠分为Ⅰ型（存在明显的吸收）与Ⅱ型（无吸收或仅存在较弱的吸收）。 并据Ⅰ型珍珠在其紫外可见光区的反射峰形与其反射主波长位置的差异进一步分为Ⅰn, Ⅰp与Ⅰf三个亚型, 上述Ⅰ型珍珠均为有核珍珠。 其中Ⅰp型珍珠的内核为白色、 内核与珍珠层之间较多存在褐色、 黑褐色的过渡层, 该过渡层可能是导致珍珠呈灰色的直接原因。 与此同时, 上述Ⅰp型珍珠在宝玉石鉴定领域一般认为是未经处理的。 （2）结合前人就珍珠辐照的相关工作及本工作中贝壳珍珠层辐照前后颜色的改变及UV-Vis反射光谱的变化特征, 推断辐照仍是人工处理导致珍珠呈现灰色主要原因之一。 基于样品对应的UV-Vis反射光谱中约280 nm吸收峰的消失或仅呈现一吸收肩可初步定性该类珍珠经优化处理。 同时, 从Ⅱ类灰色珍珠的断面结构看, 当前灰色珍珠并不仅局限于有核珍珠, 无核灰色珍珠同样存在于流通领域。 课题研究工作可为灰色珍珠及其优化处理品的鉴定提供理论与技术支撑。
灰色珍珠 珍珠层 紫外可见漫反射光谱 辐照 Gray pearl Nacre UV-Vis diffuse reflectance spectrum Irradiation 光谱学与光谱分析
2022, 42(12): 3703
长春理工大学物理学院 吉林省光谱探测科学与技术重点实验室,吉林 长春 130022
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。
多光谱成像 反射率谱 图像识别 图像二值化 痤疮识别 Multispectral imaging Reflectance spectrum Image identification Image processing
1 杭州师范大学遥感与地球科学研究院, 浙江 杭州 311121
3 杭州师范大学理学院, 浙江 杭州 311121
现场水体光谱观测是水体光学性质、 水色遥感反演建模等研究不可或缺的基础性工作之一。 常规的倾斜观测方法受其较为严格的观测几何条件限制, 需要依据船体位置、 太阳方位等不断调整观测角度, 特别是针对河道水体光谱观测时, 还须考虑河道走向、 岸线遮蔽物等情况, 因此, 只能设置若干站点进行离散样点的观测, 难以在岸线环境较为复杂的河道水体开展连续走航快速观测。 而现场水体光谱连续走航快速观测能够获取不同地方时的大样本水体反射光谱, 丰富对水体二向反射特征的认识, 并建立更精确的反演模型, 在水色遥感研究中具有极其重要的作用。 鉴于此, 设计了一种基于垂直观测几何方式的内陆河道表层水体反射光谱连续走航快速观测方法, 并通过时空匹配技术获取整个河道的全波长遥感反射率数据。 在杭州西小江部分河段的试验表明, 该方法获取的遥感反射率与同步实测的叶绿素浓度、 浊度等水色组分的相关性较强, 选取的特征波段获得的确定系数R2均大于0.855。 Sentinel-2的观测天顶角接近于0, 近乎于垂直观测。 该研究使用Sentinel-2B的光谱响应函数对实测光谱进行等效光谱模拟, 转换为相应波段的等效遥感反射率, 反演结果与基于Sen2Cor的大气校正后的遥感反射率数据进行建模, 分析结果表明, 基于Sen2Cor的大气校正后的遥感反射率数据存在高估现象, 同时又用Sentinel-2B的大气表观反射率反推辐射亮度, 然后用FLAASH大气校正获取Sentinel-2B的遥感反射率数据, 经与实测等效遥感反射率建模分析发现, 基于FLAASH的大气校正后的遥感反射率数据在小于0.02 sr-1时也存在高估现象, 在大于0.02 sr-1时则存在明显低估现象。 研究表明, 用该方法所获取的大样本实测遥感反射率数据具有对卫星反射率产品进行真实性验证的应用潜力。
河道水体 反射光谱 走航垂直观测 遥感反射率 River water Reflectance spectrum Vertical observation of navigation Remote sensing reflectance Sentinel-2B Sentinel-2B
选取中国西北地区10个典型的用于辐射定标及仪器性能追踪的辐射定标场,在卫星过境时利用地面手持光谱仪和低空无人机(UAV)同步观测反射率光谱,系统比较了多个场地的反射率光谱差异,并开展了多个场地的光谱特征分析和参数建模研究。同一个场地一天内不同时间的光谱形状变化很小,光谱角小于5°,光谱幅度的变化主要受太阳天顶角和大气状况的影响,光谱幅度在不同天的同一时刻变化很小。不同场地的光谱形状和幅度差异较大。同一场地不同观测尺度下的光谱曲线基本吻合。通过分析发现,当波长小于1100 nm时,所有沙漠场的光谱曲线形状与三角反正切函数曲线相似。基于反正切函数进行地表反射率光谱建模,各场地实测光谱与模拟光谱的均方根误差均在0.6%以内,相关系数均在0.99以上,表明四参数光谱模型能够准确地描述沙漠场的反射率光谱。用模型计算的地表反射率替代场地实测的地表反射率进行FY-3D中分辨率光谱成像仪(MERSI)场地定标,可以发现,与基于实测光谱计算的结果相比,利用该模型得到的MERSI各个波段的相对偏差小于3%,表明构建的沙漠四参数反射率光谱模型可以很好地应用在MERSI的定标中。
遥感 地表反射率光谱 沙漠定标场网 反正切函数 光谱建模
1 重庆能源职业学院 电梯与智能制造学院, 重庆 402247
2 电梯智能运维重庆市高校工程中心, 重庆 402260
3 重庆理工大学 光纤传感与光电检测重庆市重点实验室, 重庆400054
针对透射式极大倾角光纤光栅(ExTFG)在工程应用中结构不紧凑、使用不便等问题, 该文提出了基于探针式结构的ExTFG传感器。分析了探针式结构的ExTFG的光路原理, 提出其制作方法, 搭建了探针式结构ExTFG的传感系统, 实验研究了在距离ExTFG末端不同位置进行切割并镀银膜构成的传感器探针光谱特性, 使用毛细管封装端面, 增加传感器稳定性; 最后分析探针式结构ExTFG的折射率传感特性。结果表明, 对应的切割端面距离栅区越近, 谐振峰的损耗越小; 相比透射式ExTFG, 探针式结构ExTFG的TM模和TE模的折射率灵敏度分别提高了约11.21%与8.09%, 在实际应用中更适用。
极大倾角光纤光栅(ExTFG) 探针式结构 反射光谱 传感 折射率 excessively tilted fiber grating probe structure reflectance spectrum sensing refractive index
国画颜料解混一直是古画颜料研究的重要内容, 其中光纤反射光谱(FORS)是无损化探测颜料类别的常用手段。 通过CCD光纤光谱系统, 从光谱线型对国画颜料进行了分类, 分别探测了两种有机植物颜料藤黄和胭脂在不同比例混合下的漫反射光谱与吸收光谱, 并获取了不同色系无机矿物质颜料混合后的漫反射光谱。 分析了单一颜料和混合颜料的光谱特征峰值, 运用多元线性回归(MLR)以及一阶导数光谱法(FDS), 通过全波段线性解混获得了各组分颜料的比例。 经过实验与理论分析, 藤黄与胭脂的漫反射光谱为S型, 混合颜料一阶导数光谱中两特征峰的位置分别为536和649 nm, 在漫反射光谱中多元线性回归基本适用于该混合颜料的解混并显示出一定的线性规律, 但无法精确地解混。 而混合颜料的吸收光谱与单色光谱之间存在较好的线性关系, 解混误差在5%左右。 无机矿物质颜料中的漫反射光谱有S型(石黄和赭石)和钟型(石青和石绿)两种。 首先, 对于S型(石黄)与S型(赭石)混合颜料漫反射光谱, 赭石的一阶导数光谱出现明显的“三峰”现象, 并且混合颜料一阶导数光谱在534 nm处出现新的特征峰。 多元线性回归理论虽适用于该混合颜料的解混, 但由于不同颜料解混的权重因子不同, 无法形成较为精准的线性模型。 其次, 对于S型(赭石)与钟型(石绿)混合颜料的反射光谱需要多元线性回归与导数光谱法共同判断混合比例的基本趋势, 该光谱在400~800 nm范围内仅有一个交叉点。 最后, 利用钟型(石青)与钟型(石绿)混合颜料反射光谱的特征峰位置, 即可判断出颜料混合比例的特征, 随着混合比例的变化, 反射光谱特征峰在457~524 nm出现了明显的横向移动, 并且混合颜料光谱的峰值强度有明显的减弱。
漫反射光谱 国画颜料 光谱特征 线性解混 Diffuse reflectance spectrum The traditional Chinese painting pigment Spectral characteristics The linear unmixing 光谱学与光谱分析
2021, 41(12): 3915
1 北京信息科技大学 a.光电测试技术及仪器教育部重点实验室
2 b.光纤传感与系统北京实验室, 北京 100192
针对纤芯包层复合结构光纤布拉格光栅(FBG)制备难度较大的问题, 文章首先分析了复合结构FBG的结构特征, 然后从光纤耦合模理论出发, 利用Rsoft结合Matlab软件分别模拟了单独存在的纤芯、包层光栅以及复合结构光栅的反射光谱, 并且通过改变光栅周期、栅区长度以及调制深度, 对复合结构FBG的反射光谱特性进行了仿真分析。仿真结果表明, 光栅周期为541 nm并固定其他参数时, 单独的纤芯与包层光栅中心反射波长分别为1 563.4和1 558.0 nm, 复合结构光栅获得了具有相同中心波长的双峰反射光谱; 复合结构光栅的光栅周期、光栅长度和调制深度会对反射谱的中心波长、强度与半高宽度造成规律性的影响。研究结果可以给光栅刻写与应用提供参考与理论支撑。关键词:
纤芯包层复合结构光栅 光纤布拉格光栅 反射光谱 耦合模理论 仿真研究 core-and-cladding integrated grating FBG reflectance spectrum coupled-mode theory simulation study
