拉曼光谱仪是一种用于记录和分析拉曼散射光谱的仪器。它由激励光源、样品舱、滤波器、色散系统、探测器和信号处理模块等多个组件组成。根据原理的不同，主要分为光栅分光式拉曼光谱仪和傅里叶变换拉曼光谱仪。随着科学技术的不断进步，拉曼光谱仪的性能和功能不断提升。便携式拉曼光谱仪具有小型化、便携性和实时分析的特点，适用于野外和实地应用。片上拉曼光谱仪利用微纳加工技术，将光学元件集成在芯片上，实现了更小型化和高度集成的设备。拉曼光谱仪在化学成分分析、环境监测、食品检测等领域有着广泛的应用。本文简要介绍了拉曼散射原理和发展历程，以及常见拉曼光谱仪的主要组成部分和典型应用场景。

毛竹向杉木林扩张会引发“林退竹进”、 林权纠纷等生态与经济问题。 利用遥感有效反演毛竹演替过程对于科学管控森林资源意义重大。 为了揭示地面高光谱在毛竹扩张不同阶段叶面积指数（LAI）反演的有效性，以毛竹在杉木林中扩张为研究对象，沿毛竹扩张方向设置四类杉竹比例样方，模拟扩张Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ、 Ⅳ阶段，根据原始光谱及开方、 对数、 倒数、 一阶微分、 二阶微分等10种光谱变换数据与不同扩张阶段LAI相关性选取特征波段，构建归一化植被指数（NDVI）、 黄光波段指数（YI）等7个LAI显著相关植被指数，分别建立光谱信息与植被指数的五类单因素回归模型，基于植被指数利用神经网络、 决策森林回归、 贝叶斯线性回归和线性回归四种机器学习方法构建多因素回归模型，探讨毛竹向杉木林不同扩张阶段LAI高光谱反演模型适用性。 结果表明： 原始光谱的一阶微分、 二阶微分、 对数一阶微分和倒数一阶微分四类微分变换能够丰富光谱信息，更好表征毛竹向杉木林的扩张过程； 植被指数中，YI与毛竹LAI相关系数最大，表现出毛竹扩张过程的高敏感性，NDVI反演效果最佳，但基于传统植被指数建模的总体反演效果不佳； 基于微分变换光谱的二次多项式和幂指数回归模型在各扩张阶段表现更佳，神经网络算法在LAI反演方面优于其他机器学习算法，总体来看，基于光谱变换的传统回归算法优于机器学习建模方法。 扩张第Ⅲ阶段基于对数倒数一阶微分变换光谱构建的模型（y=5.291 4e183.76x）拟合效果最佳，建模集和验证集R2分别为0.735和0.742，RMSE分别为0.733和0.468，nRMSE分别为14.0%和9.9%，建议毛竹扩张管控选在竹林各半的混交林中。 系统开展毛竹不同扩张阶段LAI高光谱反演模型的创新分析，将为科学营林造林管理奠定基础。

疾病诊断、食品安全监测和环境污染检测等领域常涉及细菌等微生物的即时检测，光学显微镜是常用于检测和分析这些微小样品的工具。无透镜显微成像技术是将样品与电荷耦合元件（CCD）或互补金属半导体氧化物（CMOS）芯片等光检测器紧密接触、无需光学元件、直接对样品进行成像的技术，较传统显微装置具有结构简单、体积小巧、操作简便、价格低廉等优点，已被应用于微小组织结构检查、细胞形态数量分析、微生物检测等领域。根据成像原理，无透镜显微成像技术可分为阴影成像、荧光成像及数字全息成像三类。分别阐述了三种无透镜显微成像技术的成像原理和物理结构，并综述了无透镜显微成像技术在即时检测中的应用，最后展望了无透镜显微成像技术的发展。

林龄（龄组）是划分林分结构的主要指标之一, 其对监测森林健康, 推进森林可持续发展具有重要意义。 本文提出一种基于遥感数据的龄组植被指数（AGVI）, 并对其可行性进行验证。 以福建省三明市、 将乐县、 沙县、 南平市、 华安县、 云霄县、 南安市、 安溪县、 莆田市、 长汀县、 建阳市、 宁德市及福清市等13个县（市）518组松林龄组数据及同时相HJ-1 CCD多光谱影像为基础, 对各龄组松林冠层的蓝光、 绿光、 红光、 近红外及NDVI的光谱差异性进行分析, 各龄组在近红外波段表现为幼龄林＞中龄林＞过熟林＞成熟林＞近熟林的特征, NDVI则表现为成熟林＞近熟林＞过熟林＞幼龄林＞中龄林的特征, 由此构建龄组植被指数AGVI; 该指数可以扩大各龄组松林的绝对及相对光谱差异。 采用K-均值法对松林AGVI进行聚类分析, 结果显示, 松林龄组的划分精度为80.45%, 准确率为90.41%。 由此证实本文所构建的龄组植被指数具备有效性。

为了提高DLC(Diamond-like Carbon)类金刚石薄膜与SAE1060碳素钢基材的结合强度, 以延长发动机活塞环的使用寿命, 研制了一种带有复合阳极的RF-DCCVD双电源化学气相沉积设备。利用锯齿结构的辅助阳极产生尖端放电, 制备了具有微米类陨石坑非连续结构的DLC薄膜, 并利用Ball-on-Disk摩擦评价试验机评价了薄膜的摩擦特性。着重研究了极间距S -T对薄膜表面类陨石坑密度的影响; 最后利用拉曼光谱仪分析了薄膜结构和成分。结果表明: 在同样的电压下, 类陨石坑的密度随着电极间距的增加而减小, 最佳电极间距S -T为40～60 mm, 此时不仅具有比较适中的类陨石坑密度, 对DLC薄膜的摩擦特性影响不大, 而且具有较强的界面结合强度。当S-T为50 mm, 施加载荷为3 N时, 薄膜的破坏寿命达到了130万循环, 比光滑表面的薄膜延长了30万循环。得到的结果显示微米类陨石坑非连续结构能够有效地释放膜内的残余压缩应力, 延长SAE1060碳素钢基材上沉积类金刚石薄膜的使用寿命。

针对类金刚石(DLC)薄膜在精密机械零件中的应用，研究了在常温条件下沉积高界面强度的DLC薄膜的技术，以提高DLC薄膜与金属基材之间的结合强度。通过在基材与薄膜之间沉积加入a-Si∶H中间过渡层，研究了在不同金属基材上DLC薄膜的结合强度。采用Ball-on-Disk方法评价了薄膜的摩擦特性并测定其摩擦系数、疲劳破坏寿命和磨耗。实验结果表明：在薄膜与金属基材之间加入a-Si∶H过渡层后，界面的结合(键合)强度得到了明显的改善，在金属基材上沉积的DLC薄膜在磨耗过程中被完全磨穿而没有发生剥离。实验显示，在自制的化学气相沉积RF-DCCVD装置上沉积的DLC薄膜的最大沉积厚度是3.3 μm；在1 μm厚度的薄膜上施加2.94 N的负荷(点载荷)，其疲劳破坏寿命达到了70万循环；DLC薄膜与SiC, Si3N4, SUS304和SUJ2材料之间的摩擦系数为0.1～0.15。得到的结果验证了薄膜与金属间的结合强度和摩擦特性能够满足精密机械零件的使用要求。