安徽省农业科学院土壤肥料研究所, 安徽 合肥 230031 养分循环与资源环境安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230031
店埠河农业小流域是南淝河最大的支流, 探究该流域水体溶解性有机质(DOM)的时空演变机制对于了解其水生生态系统至关重要。 该研究结合水体的三维荧光光谱和紫外-可见光谱, 采用平行因子分析(PARAFAC)方法对测定的三维荧光光谱矩阵进行组分提取, 分析该流域特定时段的水体DOM荧光组分及比例, 结合荧光参数(荧光指数FI、 自生源指标BIX以及腐殖化指标HIX)和紫外-可见光谱吸收特征参数(α254、 E2/E3)分析店埠河农业小流域水体DOM时空特征。 实验结果显示: 店埠河农业小流域在该特定时段(2020年9月-2021年4月)水体DOM包含2个有效的荧光组分, 分别为1种类腐殖质物质(类富里酸组分)和1种类蛋白质物质(低激发类色氨酸组分), 两个组分各占比例分别为53.9%和46.1%; 水体三个荧光参数(FI、 BIX、 HIX)在不同季节(9月秋季、 1月冬季和4月春季)之间的荧光参数呈现显著的季节变化差异, 指明DOM总体上受陆源和内源物质的综合影响, 具有强腐殖化、 弱自生源特征; 紫外-可见光谱吸收特征参数(α254、 E2/E3)表明1月冬季水体的DOM相对浓度和分子量大小均低于其他两个季节(9月秋季和4月春季), 而各采样点DOM分子量大小和相对浓度从河流上游到下游均未呈现明显的区域变化趋势。 该研究综合流域水体三维荧光光谱特征和紫外-可见光谱吸收特征, 示踪了店埠河农业小流域水体特定时段DOM的组分来源, 分析了其时空分布特征, 从而为该流域的生态环境综合治理提供可靠的理论依据。
店埠河流域 溶解性有机质(DOM) 三维荧光光谱(EEMs) 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis) The watershed of Dianbu River Dissolved organic matter (DOM) Fluorescence excitation emission matrix spectrosco UV-visible absorption spectrum (UV-Vis) 光谱学与光谱分析
2023, 43(9): 2983
1 中国农业大学食品科学与营养工程学院, 北京 100083 北京市农林科学院信息技术研究中心, 北京 100097农产品质量安全追溯技术及应用国家工程实验室, 北京 100097
2 北京市食品风味化学重点实验室, 北京工商大学, 北京 100084
3 北京市农林科学院信息技术研究中心, 北京 100097农产品质量安全追溯技术及应用国家工程实验室, 北京 100097
4 中国农业大学食品科学与营养工程学院, 北京 100083
金属有机骨架材料（MOFs）是一类高比表面积、 结构多样性、 可修饰性较强的无机配位多孔骨架材料, 在挥发性有机化合物的吸附、 传感等领域有巨大应用前景。 新鲜度的评价对于肉类工业发展具有重要意义, 肉类在品质劣变时会产生挥发性物质, 是指示其新鲜度变化的灵敏的信息。 据此, 研究制备了一种基于荧光传感的冷鲜猪肉新鲜度指示MOFs复合膜, 并且依据膜对劣变挥发性化合物的响应信息、 对应猪肉样品的新鲜度指标（TVB-N值）建立PLS定量分析模型, 证实其有望成为冷鲜肉品质劣变监测的新技术。 主要结论如下: 以六水硝酸锌∶对苯二甲酸=2∶1的比例, 并向其中添加浓度为2×10-3 mol·L-1的罗丹明B, 制备得到RhB@MOF-5, 并对其进行表征。 根据RhB@MOF-5吸附冷鲜猪肉劣变气味前后的红外光谱变化, 推测其中可能有胺类物质。 之后以MOF∶PVDF(w/w)=4∶5的比例按照混合基质法制得MOFs复合薄膜。 并通过贮藏期实验验证了MOFs复合膜的贮藏稳定性, 证明其能在4 ℃避光环境中维持至少60 d的荧光稳定性。 此外, 利用MOFs 复合膜结合荧光传感技术对冷鲜猪肉整个劣变期间的挥发性化合物进行吸附、 响应, 观察其荧光性质的变化。 同时采用三维荧光技术观察到吸附后MOF-5相关峰和罗丹明B相关峰强度减弱, 分析是由胺类物质引起的罗丹明B电子云改变, 从而产生荧光猝灭。 采集激发波长340 nm处的表面荧光光谱可同时得到两个发射波长分别为435nm和550nm的特征峰与TVB-N值的响应信息, 使用偏最小二乘算法（PLS）建立新鲜度指标（TVB-N）预测模型, 建模结果R2c为0.908, R2p为0.821, RMSEC和RMSEP分别为3.435和3.647 mg·(100 g)-1, 具有良好的预测精度。 表明功能化MOFs复合膜可用于冷鲜猪肉的新鲜度预测。
冷鲜猪肉 金属有机骨架材料 挥发性化合物 荧光光谱 新鲜度检测 Chilled pork Metal-organic Framework materials Volatile compounds Fluorescence spectrum Freshness detection 光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 2105
Author Affiliations
Abstract
Ministry of Education Key Laboratory for Nonequilibrium Synthesis and Modulation of Condensed Matter, Shaanxi Provincial Key Laboratory of Quantum Information and Quantum Optoelectronic Devices and Shaanxi Provincial Key Laboratory of Optical Information Technology, School of Physics, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China
Multimode photonic quantum memory could enhance the information processing speed in a quantum repeater-based quantum network. A large obstacle that impedes the storage of the spatial multimode in a hot atomic ensemble is atomic diffusion, which severely disturbs the structure of the retrieved light field. In this paper, we demonstrate that the elegant Ince-Gaussian (eIG) mode possesses the ability to resist such diffusion. Our experimental results show that the overall structure of the eIG modes under different parameters maintains well after microseconds of storage. In contrast, the standard IG modes under the same circumstance are disrupted and become unrecognizable. Our findings could promote the construction of quantum networks based on room-temperature atoms.
elegant Ince-Gaussian mode hot atomic ensemble antidiffusion Chinese Optics Letters
2023, 21(7): 072701
1 国网安徽省电力有限公司经济技术研究院, 安徽 合肥 230000
2 国能通惠(北京)科技有限公司, 北京 100071
在光伏发电等可再生能源发电下, 供需平衡能力问题应该在未来的电力系统中进行评估和解决。改进现有的平衡措施和新技术, 如电力供需双侧协同和储能将解决这个问题。在这种情况下, 远程电力系统供需分析应具有评估平衡对策的能力。基于负荷持续时间曲线的供需分析, 与时间序列分析相比该方法具有一定的局限性。但有一个很大的优点是在维护各种电气设备时可以进行供需评估。采用机器学习和深度学习的模型, 为预测消费者需求和分布式可再生能源提供了新的解决方案。提出的动力系统供需分析模型ESPRIT为电力供需双侧平衡提供了新的解决方案。
机器学习 深度学习 电力供需 协同优化 微电网 machine learning deep learning power supply and demand collaborative optimization micro power grid
1 南华大学, 湖南衡阳 421001
2 军事科学院军事认知与脑科学研究所, 北京 100850
3 北京脑科学与类脑研究中心, 北京 102206
4 中国科学院自动化研究所, 北京 100190
小型民用无人机预警探测是公共安全领域的热点问题, 也是视觉目标检测领域的研究难点。采用手工特征的经典目标检测方法在语义信息的提取和表征方面存在局限性, 因此基于深度卷积神经网络的目标检测方法在近年已成为业内主流技术手段。围绕基于深度卷积神经网络的小型民用无人机检测技术发展现状, 本文介绍了计算机视觉目标检测领域中基于深度卷积神经网络的双阶段算法和单阶段检测算法, 针对小型无人机检测任务分别总结了面向静态图像和视频数据的无人机目标检测方法, 进而探讨了无人机视觉检测中亟待解决的瓶颈性问题, 最后对该领域研究的未来发展趋势进行了讨论和展望。
计算机视觉 目标检测 视频目标检测 无人机检测 深度卷积神经网络 computer vision object detection video object detection civil drone detection deep convolutional neural networks
西安交通大学 物理学院 物质非平衡合成与调控教育部重点实验室 陕西省量子光学与光电量子器件重点实验室，西安 710049
偏振在光与物质相互作用中扮演着重要的角色。过去几十年里，绝大多数研究工作都基于偏振单一且均匀分布的标量光场。近年来，随着光场产生与操控技术的不断发展，空间偏振非均匀分布的矢量光场逐渐引起人们的关注。矢量光场具有多维可调控的自由度以及独特的焦场属性，在经典与量子通讯、光学操控和显微成像等领域具有重要的研究价值与广泛的应用前景。矢量光场与物质相互作用的研究不仅丰富了人们对光场矢量特性的认识，也推动了基于不同介质实现光场调控的新发展。原子介质对光场偏振具有较高的敏感性，容易形成原子极化，并且具有更多的调控自由度，是探索矢量光场特性与实现矢量光场调控的理想平台。本文回顾了近年来矢量光场与原子介质相互作用的研究进展，重点介绍了原子介质与矢量光场在空间极化调控、相干调控、频率转换和非线性传输等研究领域的相关工作，并对该领域的未来发展趋势进行了展望。
矢量光场 原子介质 各向异性 量子相干 四波混频 Vector beam Atomic medium Anisotropy Quantum coherence Four-wave mixing 光子学报
2022, 51(10): 1026001
安徽省农业科学院土壤肥料研究所, 安徽 合肥 230031
氮素是作物生长发育必需的营养元素之一, 作物的全氮含量是表征其氮素状况的主要指标。 田块尺度的冬小麦全氮含量空间分布监测可以辅助其精准定量追肥, 减少环境污染。 无人机高光谱遥感具有分辨率高、 时效性高、 成本低等优势, 可为作物长势信息反演提供重要数据源。 XGBoost(extreme gradient boosting)作为一种新兴集成学习算法, 运行效率高, 泛化能力强, 可以有效的应用于构建冬小麦全氮含量遥感反演模型, 预测田块尺度冬小麦全氮含量空间分布。 以农业部蒙城砂姜黑土生态环境站内拔节期冬小麦为研究对象, 开展以下工作: (1)以低空无人机搭载高光谱成像仪获取冬小麦拔节期冠层成像光谱影像, 结合地面采样数据, 获取126个样点全氮含量数据; (2)分析拔节期冬小麦冠层光谱特征, 并根据Person相关系数分析176个波段的光谱反射率与全氮含量之间的相关性; (3)构建基于XGBoost算法的不同土壤肥力条件下拔节期冬小麦全氮含量无人机高光谱反演模型。 结果表明: (1)176个波段(400~1 000 nm)的光谱反射率与冬小麦全氮含量之间具有较强的相关性, 除了735.5 nm外其他波段光谱反射率与全氮含量之间的相关系数均大于0.5; (2)基于XGBoost算法构建的拔节期冬小麦全氮含量无人机高光谱遥感反演模型具有较高的反演精度(R2=0.76, RMSE=2.68); (3)基于XGBoost算法的冬小麦全氮含量反演模型可以获取不同土壤肥力条件下田块尺度的全氮含量空间分布图, 总体上呈现较为显著的空间差异。 该研究可为冬小麦精准定量追肥提供一定的科学依据, 也为发展无人机高光谱遥感的精准农业应用提供了参考。
冬小麦全氮含量 无人机高光谱 遥感反演 Winter wheat total nitrogen content (TNC) UAV hyperspectral data XGBoost Remote sensing estimation XGBoost 光谱学与光谱分析
2022, 42(10): 3269
1 安徽省农业科学院土壤肥料研究所, 安徽 合肥 230031
3 芜湖市农业技术中心, 安徽 芜湖 241000
店埠河农业小流域是巢湖的主要水源地之一, 研究该流域水体溶解性有机质(DOM)组分及来源对了解巢湖水生生态系统至关重要。 本研究结合水体的三维荧光光谱, 利用平行因子分析(PARAFAC)方法对测定的三维荧光光谱矩阵进行拉曼及瑞利散射校正、 组分提取等相关处理, 实现对店埠河农业小流域水体DOM的分析, 包括三维荧光光谱特征分析、 三维荧光组分比例分析、 三维荧光特征参数分析以及荧光特征与水质参数的相关性分析, 以探究该流域水体DOM的组分及来源。 实验结果显示: 店埠河农业小流域水体DOM包含两个有效的荧光组分, 分别为类蛋白质物质(类色氨酸组分)和类腐殖质物质(类富里酸组分), 荧光组分比例表明类色氨酸组分是该流域水体DOM的主要组成部分; 水体的荧光指数FI、 自生源指标BIX以及腐殖化指标HIX指明该水体中DOM具有强自生源特性和弱腐殖化特征, 其内源主要来源于藕塘内部植物及水体其他微生物代谢活动, 外源来自于生活污水及养殖饲料的输入, 其中内源为水体DOM来源的主要贡献; 溶解性有机碳(DOC)与DOM中类色氨酸组分C1呈现极显著正相关, 类蛋白质荧光组分可用于该流域水体的DOC动态追踪; pH值与类富里酸组分C2呈现正相关, 故水体pH值和类富里酸组分同步增加, 说明该流域内水体碱化会伴随着溶解性有机质中类腐殖质物质的增加; 溶解氧(DO)与类色氨酸组分C1呈现负相关, 说明类色氨酸组分受到水体溶解氧含量的影响。 该研究示踪了店埠河农业小流域水体DOM的荧光特征及其组分来源响应机制, 可以更好的理解其在生态系统的功能及其环境地球化学循环过程, 从而为该流域环境综合治理提供一定的科学依据。
店埠河农业小流域 溶解性有机质(DOM) 三维荧光光谱(EEMs) 平行因子分析(PARAFAC) The agricultural watershed of Dianbu River Dissolved organic matter (DOM) Fluorescence excitation emission matrix spectroscopy (EEMs) Parallel factor analysis (PARAFAC)
中电科技集团 重庆声光电有限公司, 重庆 400060
滤波组件作为当代通信系统中不可或缺的重要部分, 高性能、高集成、低损耗是未来的发展方向。该文针对在小体积多通道声表滤波组件设计中如何减少系统受到电磁干扰的核心问题, 采用了抗干扰设计, 并重点研究了射频（RF）电路中多层电路板的布局和布线。通过实验验证了其各通道性能指标均能有效地正常工作,且各通道间无相互串扰的现象, 解决了电磁干扰的问题, 从而提高电磁兼容性, 实现了小体积多通道声表滤波组件正常工作。
小型化 声表面波滤波器 射频电路 抗干扰 电磁兼容 布局与布线 miniaturization SAW filter radio-frequency circuit anti-interference electromagnetic compatibility layout and wiring
华南师范大学光电子材料与技术研究所, 广东 广州 510631
量子点因其独特优异的光学特性而被广泛应用于发光领域, 其中最突出的特点是光谱调谐方便, 只需要改变材料的尺寸, 就可实现发光光谱的调谐。 结合实际应用的需要, 选取CdSe材料作为主要研究对象, 通过改进工艺, 采用希莱克技术隔绝水氧, 使用高温热注入法, 调整原料中镉源和锌源, 硒源和硫源的比例, 获得了尺寸分别约为6.0和4.2 nm, 发光峰分别为625和525 nm, 半高宽分别为30和28 nm, 荧光量子产率分别达到82%和61%的粒径均一、 色纯度高且高效稳定核壳结构CdSe/ZnS红光和绿光量子点材料。 然后对量子点LED在背光显示中的应用进行了研究, 采用合成的红光和绿光量子点材料替代传统工艺中的荧光粉材料, 通过改进封装方式, 对量子点光转换层采用双层环氧树脂AB胶保护, 同时引入PMMA透镜包覆, 从根本上隔绝水氧。 最终得到的量子点白光LED, 红绿蓝光发射峰分别为630, 535和453 nm, 半高宽别为20, 28和30 nm, 三段光谱发射峰两侧对称性良好, 有效解决了传统荧光粉白光LED在红色光谱波段缺失的问题, 并同时实现了单色性好、 色纯度高、 色彩饱和度高等优点。 在LED积分球光色电测试系统中20 mA电流条件下测试, 得到了CIE色坐标为(0.329, 0.324)的白光量子点LED, 这是非常接近标准白光的色坐标。 其色温为5 094 K, 光效达到94.72 lm·W-1, 显色指数Ra可达78.6, 寿命超过400 h。 最后对量子点LED灯条进行封装得到背光源, 根据测试获取的白光量子点LED发射光谱, 可以得到sRGB颜色三角形, 即色域, 通过对比NTSC1931标准色域, 得到了色域覆盖率可以达到109.7%的高色域量子点LED背光源。 开发的LED背光由240个白光量子点LED制成, 并且首次成功演示了29英寸液晶电视面板, 这一结果将进一步开发量身定制的量子点, 特别是在高性能显示器应用领域。
量子点 发光二级管 背光源 高色域 Quantum dots Light-emitting diode Backight High color gamut 光谱学与光谱分析
2020, 40(4): 1113
