光学学报
2023, 43(15): 1530001
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
鄂豫陕地区是我国重要的绿松石产区, 其中陕西白河位于秦岭东部, 是绿松石的重要矿点之一。 选取陕西白河县小东沟绿松石矿床的黄白色和绿色伴生矿样品, 对其进行薄片观察、 X射线粉晶衍射测试、 红外光谱仪和拉曼光谱仪分析的矿物学和谱学研究。 测试结果表明样品为明矾石, 还含有少量磷铝矾和高岭石。 可观察到其呈脉状结构产出, 表明具有多期次形成阶段, 后期结晶颗粒较好, 具有典型假立方体状的菱面体的结晶特点； 该矿物红外光谱谱带主要分布在3 697~3 488 cm-1以及1 638~433 cm-1范围内, 在3 697和3 620 cm-1处具有高岭石中OH导致的弱红外吸收谱峰； 明矾石的拉曼光谱谱峰由SO2-4振动导致, 此外在3 700和3 626 cm-1处出现高岭石中OH的伸缩振动导致的峰位。 结合该地区绿松石矿床风化淋滤特点, 判断该区明矾石矿脉形成于低温富碱性环境下, 当含矿溶液或围岩中形成绿松石所需成分不足时, 趋向于形成明矾石, 以脉状、 块状形式产出, 并共生有磷铝矾和高岭石矿物, 为研究本区绿松石矿床特点提供依据。
绿松石 明矾石 X射线粉晶衍射 红外吸收光谱 拉曼光谱 Turquoise Alunite X-ray powder diffraction Infrared absorption spectrum Raman spectrum 光谱学与光谱分析
2023, 43(4): 1088
1 山东大学新一代半导体材料研究院, 济南 250100
2 山东大学晶体材料国家重点实验室, 济南 250100
3 专用集成电路国家级重点实验室, 石家庄 050051
4 中国电子科技集团公司第十三研究所, 石家庄 050051
随着金刚石作为散热材料在大功率半导体器件、激光器、微波器件和大规模集成电路等领域中的应用愈加广泛, 通过对金刚石局部进行精确测温以评价其散热性能是一个重要的研究课题。本文使用拉曼光谱仪对不同掺杂类型的高温高压(HTHP)样品和化学气相沉积(CVD)样品在228~678 K进行检测, 得到了金刚石样品TO模拉曼峰位、半峰全宽等与温度的一一对应关系, 并通过理论计算模型明确了热膨胀、三声子、四声子随温度变化对拉曼峰位、半峰全宽的贡献。理论和实验测试结果发现: 不同掺杂以及不同类型样品的拉曼光谱峰位无明显区别; 随温度升高, 半峰全宽宽化, 主要影响因素为声子衰减导致的非简谐效应, 同时受载流子的电离率、浓度、类型, 以及缺陷和杂质影响; 声子寿命主要受到声子的非简谐衰减作用影响, 基本不受杂质散射的影响。本研究为金刚石材料的温度检测提供了一种无损、非接触、高空间分辨率的方法。
单晶金刚石 拉曼光谱 掺杂 温度相关性 声子衰减 声子寿命 single crystal diamond Raman spectrum doping temperature dependency phonon decay phonon lifetime
1 厦门大学航空航天学院, 福建 厦门 361005
2 厦门大学环境与生态学院, 福建 厦门 361005
针对传统的反向匹配方法中存在的强弱峰权重差异和噪声峰的干扰问题, 提出了改进式反向匹配方法, 通过引入权重衰减函数来优化强峰和弱峰之间的权重占比关系, 使得谱图中各特征峰的权重分布在合理的范围内, 避免了强峰权重掩盖弱峰的情况; 通过概率分布函数动态滤噪的方法, 实现了噪声峰的自适应过滤, 从而提升了反向匹配方法的识别性能。 实验以大量的常规拉曼和表面增强拉曼的谱图为验证样本, 基于大型常规拉曼与表面增强拉曼数据库进行拉曼谱图识别验证。 实验表明该方法在大量数据测试下综合准确率达到91.52%, 相比于命中质量指数方法(51.08%)和传统的反向匹配方法(16.57%)有大幅度的提升。
拉曼谱图 反向匹配 光谱识别 权重衰减函数 自适应滤噪 Raman spectrum Reverse matching Spectrum identification Weight decay function Adaptive noise filtering
1 中国地质大学（武汉）珠宝学院, 湖北 武汉 430074
2 云南国土资源职业学院, 云南 昆明 652501
产于加拿大的宝石级铬钙铝榴石（又称沙弗莱石）, 常具有特殊的绿色团状色带, 其黑色或深绿色的核心往往被边缘的翠绿色色带包围, 形似“蛙卵”。 为了探究加拿大具“蛙卵”状色带沙弗莱石的宝石学性质以及谱学特征, 通过常规宝石学测试、 LA-ICP-MS、 紫外-可见-近红外光谱、 拉曼光谱对该区样品进行了系统研究, 旨在探明色带的颜色成因以及不同色区成分和谱学的变化。 化学成分分析表明, 加拿大沙弗莱石均以钙铝榴石成分为主（核部: Grossular>55.64 mol%; 边缘: Grossular>83.90 mol%）, 但不同颜色区域的Cr2O3含量存在明显差异。 在色带中心的深色核心区域呈现较高的钙铬榴石成分（Uvarovite平均为21.49 mol%）, 其中黑色的核心还具有较高的Ti含量（TiO2>1.9 Wt%）。 除此之外, 样品还均含少量的Fe以及微量的V, Mg和Mn。 紫外-可见-近红外光谱研究表明, Cr为主要的致绿色元素、 Fe为致黄色元素。 位于蓝紫区435 nm左右和红区603 nm左右的吸收带主要是由于Cr3+所致。 700 nm左右出现的双峰可作为区别V3+的Cr3+特征峰。 Fe3+在370 nm左右产生吸收峰, 同时对蓝紫区435 nm处的吸收带也有贡献, 1 220 nm处宽缓的吸收带是由Fe2+所致。 通过分析Fe2O3与Cr2O3+V2O3含量比值能够有效地区分不同绿色调的钙铝榴石。 当Fe2O3与Cr2O3+V2O3的比值小于或在1.61附近时, 常显示较为纯正的翠绿色色调; 当Fe2O3与Cr2O3+V2O3的比值在2.71附近时, 常显示黄绿色色调; 当Fe2O3与Cr2O3+V2O3的比值在4.38附近时, 常显示绿黄色色调。 拉曼光谱分析表示, 样品中黄绿色至翠绿色区域均显示出典型的钙铝榴石谱。 800～1 100 cm-1之间的拉曼峰主要是由［SiO4］四面体的伸缩振动引起的; 400～700 cm-1之间的拉曼峰主要是由［SiO4］四面体的弯曲振动引起的; 400 cm-1以下的拉曼峰主要是由晶格振动引起的。 通过样品不同色区的拉曼光谱与天然钙铬榴石拉曼光谱的对比表明, 从样品的边缘至黑色核心, 随着矿物结构中Cr3+含量的增加会导致拉曼峰位发生规律性的偏移。
铬钙铝榴石 沙弗莱石 色带 颜色成因 紫外-可见-近红外光谱 拉曼光谱 Cr-grossular Tsavorite Color zoning Color genesis UV-Vis-NIR spectrum Raman spectrum
1 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光电测试技术及仪器教育部重点实验室，北京 100192
2 中国北方化学研究院集团有限公司，北京 100089
拉曼光谱能够反映生物组织的分子结构变化，可用于舌鳞癌组织检测。然而，现有方法仅能够鉴别舌鳞癌组织属性，判断组织是否发生癌变，无法定位舌鳞癌组织拉曼光谱的重要谱带区域。因此，提出一种基于深度学习的舌鳞癌组织拉曼光谱重要谱带区域分割方法。首先，利用光纤拉曼光谱采集设备采集22位病人44块肿瘤组织的拉曼光谱数据，对数据进行预处理、标注，并分为训练集和测试集；然后，建立谱带区域深度卷积神经网络模型，该模型包括三个基本模块，即拉曼光谱特征提取网络、重要谱带推荐网络以及重要谱带回归网络。其中拉曼光谱特征提取网络用于提取舌鳞癌组织光谱特征，重要谱带推荐网络和重要谱带回归网络用于分割舌鳞癌组织光谱的重要谱带区域。实验结果显示，在交并比为0.7的判断标准下，所提方法对舌鳞癌组织重要谱带分割的平均精度为99%。
拉曼光谱 舌鳞癌 卷积神经网络 光谱分割 Raman spectrum tongue cancer convolutional neural network spectral segmentation 激光与光电子学进展
2023, 60(2): 0230001
激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0130001
首都师范大学物理系, 北京市纳米光电子学重点实验室, 北京 100048
金属纳米结构中传导电子的集体振荡所产生的表面等离子体不仅可以使电磁场在时间和空间上重新分布, 还可以使被激发的载流子重新分布。 采用机械剥离法制备了石墨烯材料, 借助拉曼光谱扫描技术(Mapping)研究了石墨的层数在二维区域内的分布情况。 研究了2-萘硫醇(2-NT)作为探针分子在石墨烯衬底上的SERS增强特性。 结果表明2-NT分子的拉曼信号在石墨烯表面得到增强, 且石墨烯的SERS增强效果随着层数的越少而增强。 基于石墨烯催化基底, 借助表面增强拉曼光谱(SERS)技术具有指纹谱的优势, 实时监测以对硝基苯硫酚(4NBT)作为探针分子在局域表面等离子体的驱动下发生光催化反应生成4,4’-二巯基偶氮苯(DMAB)。 随后, 原位引入硼氢化钠在相同的实验条件下, 可以将生成物DMAB在等离子体的驱动下再一次发生逆向化学反应生成对氨基硫酚分子(PATP)。 在石墨烯催化基底表面上组装一层分布均匀的探针分子4NBT, 用一束一定波长的聚焦激光进行照射使其发生光催化反应生成新的分子DMAB。 通过这种手段就可以在微纳尺度上绘制出特定有DMAB分子分布的图形或者字母、 汉字信息, 实现微纳尺度的图形绘制和信息加密。 随后, 可以借助Mapping, 以DMAB分子的特征峰强度进行二维成像就可以实现所绘制图形的显现和信息解密。 此外, 可以在加密基底上引入硼氢化钠同时在表面等离子体和激发光的作用下发生逆向光催化反应, 从而实现微纳尺度图形和加密信息的擦除。
石墨烯 光催化 拉曼光谱 对氨基硫酚 4,4'-二巯基偶氮苯 Graphene Photocatalysis Raman spectrum PATP DMAB 光谱学与光谱分析
2022, 42(4): 1058
