利用荧光光谱研究了三种异黄酮类化合物染料木素、 鸡豆黄素A和 3’,4’,7-三羟基异黄酮与不同异构体人血清白蛋白的相互作用机制。 计算了异黄酮与蛋白质形成复合物的各种结合参数(猝灭速率常数、 结合常数及结合位点数), 结果表明三种异黄酮类化合物在人血清白蛋白上只有一个结合位点, 位于结合位点site Ⅰ, 结合常数在0.17×105~1.20×105 L·mol-1之间。 荧光增强光谱结果显示, 与蛋白质作用后药物的荧光强度明显增加, 说明了药物与人血清白蛋白发生了结合, 在此基础上讨论了三种异黄酮与人血清白蛋白的结合机理。

从玉米籽粒胚的朝向, 中长波漫反射分析和短波透射分析, 进样方式三个方面进行了研究, 通过比较不同的测量方法对品种识别模型性能的影响来选择最佳的玉米单籽粒光谱测量方式, 进而鉴定玉米单籽粒品种真实性。 原始光谱经过预处理后, 使用判别式偏最小二乘法(PLS-DA)对数据进行特征提取和降维, 选取前9个因子建立8个玉米品种的仿生模式识别模型。 结果表明, 玉米籽粒胚正对光源优于胚背对光源, 中长波漫反射分析优于短波透射分析, 小样品池效果好于小光阑。 采用最优测量方法(籽粒胚正对光源, 使用小样品池和中长波漫反射分析)获取玉米单籽粒的近红外光谱, 建立的品种识别模型对本品种样品的平均正确识别率达到94.6%, 对其他品种样品的平均正确拒识率达到96.5%。

运用三维荧光光谱、 紫外可见分光光谱以及傅里叶红外光谱等手段研究了蛋白与黄酮分子的相互作用, 并结合相关性分析的统计学手段分析了蛋白与黄酮分子相互作用方式对黄酮稳定性的影响。 实验结果表明, 疏水相互作用是三种蛋白与黄酮分子之间主要的作用力, 在牛血清白蛋白与黄酮的结合中有氢键的参与, 同时发现在牛血清白蛋白体系中黄酮的稳定性明显增强。 通过相关性分析证明蛋白对黄酮稳定性的提高与两者之间的分子间氢键有关, 氢键结合作用越强蛋白对黄酮保护越明显。

提出并演示了一种光泵预选态的原子光谱测量方法, 并对Ba原子的6s5d 3D态与6p5d 3F态的超精细结构及该跃迁的同位素移动进行了直接测量。 首先利用791 nm的激光激发Ba原子特定同位素及特定超精细结构的6s6s 1S0→6s6p 3P1跃迁, 并利用6s6p 3P1→6s5d 3D2的自发辐射有选择地分别将这些同位素制备到6s5d 3D2态不同的超精细能级上, 再用778 nm的激光扫出对应的6s5d 3D2→6p5d 3F2跃迁的荧光光谱, 通过这几组光谱之间的对比直接实现了对22条超精细谱线的认定和归属, 从而得到了135Ba和137Ba的6s5d 3D2能级与6p5d 3F2能级的超精细结构常数及该跃迁的同位素移动。

利用同步辐射红外显微光谱研究6-hydroxydopamine(6-OHDA)毁损内侧前脑束所致帕金森病大鼠脑海马区神经元的生物化学成分改变。 研究样本为6-OHDA诱导的帕金森大鼠模型海马区神经元。 与正常大鼠海马区神经元比较, PD大鼠样品在属于脂类的CH2 反对称和对称伸缩振动的2 924和2 850 cm-1的振动吸收积分面积以及在峰值位于1 736 cm-1的伸缩振动吸收积分强度比正常大鼠都有增加, 提示PD样品脂质含量升高, 而在属于核酸的PO2反对称伸缩振动和对称伸缩振动的强度比正常大鼠样品下降, 提示PD样品中核酸的含量比正常样品减少。 蛋白质的振动没有发现异常。 该研究表明帕金森病大鼠模型海马神经元存在生物化学成分改变, 这种改变可能与神经元的病理改变密切相关。

尼龙6是一种多晶型的半结晶高聚物。 实验采用蒸沉法制备出尼龙6, 首先通过XRD和FTIR的手段进行表征, 与采用沸水处理的尼龙6样品表征结果对比, 确定其为γ晶型, 然后在130～211 ℃的温度范围内进行热处理, 通过DSC研究其在低于熔点热处理时的整个热行为变化过程, 并运用FTIR观察其在不同条件下热处理发生的晶型变化。 发现蒸沉法制备的γ晶型尼龙6随着热处理温度的升高, 整体结晶完善度以及晶片厚度随着处理温度的升高而增加。 而且在这个过程中, 样品厚度不同的晶片在不同温度下发生了γ晶型向α晶型的转化, 最终在接近熔点(211 ℃)热处理时, 样品变为以α晶型为主。

使用激光共聚焦显微拉曼光谱仪测取膀胱肿瘤和正常膀胱组织的拉曼特征谱, 应用主成分分析/支持向量机(principal component analysis, PCA/support vector machines, SVM)分类器对数据进行判别分析, 最后使用弃一交叉验证法(leave-one-out cross validation, LOOCV)测试判别结果的准确度。 结果发现膀胱肿瘤组织与正常膀胱组织的拉曼光谱存在明显差异, 肿瘤组织在782和1 583 cm-1等核酸特征谱带处峰高显著增强, 而正常组织在1 061, 1 295, 2 849, 2 881 cm-1等蛋白质和脂质特征谱带处峰高显著增强。 PCA/SVM可良好区分膀胱肿瘤组织和正常膀胱组织的拉曼光谱, LOOCV测试分类器显示肿瘤诊断的敏感度86.7%、 特异度87.5%、 阳性预测值92.9%、 阴性预测值77.8%。 由此得出结论: 拉曼光谱可以良好诊断膀胱肿瘤的体外组织, 展现了优越的临床应用前景。

测量了BiB3O6晶体从常温到熔融态的拉曼光谱, 考察了其温致结构变化和预测了熔体的结构基元。 同时, 采用量子化学从头计算和密度泛函理论对拉曼光谱进行了计算和结构分析。 结果表明, 随着温度的升高, 对包含阳离子Bi的外部晶格和［BO3］3-硼氧三角形基团结构的温致结构影响有限, 却有效地削弱了［BO4］5-硼氧四面体基团结构, 其松弛度增加, 稳定性变差, 并在熔体结构中彻底消失。 研究表明BiB3O6熔体主要以硼氧六元环［B6O12］6-的形式存在, 阳离子Bi起电荷平衡作用, 其氧配位数为3, 有别于晶体中的6。

利用激光拉曼指纹图谱对石油产品进行特性测试与分析。 通过比较主要指纹峰的拉曼位移和相同拉曼位移处的拉曼强度比值, 鉴别了不同种类的石油产品； 对不同社会加油站相同型号汽油的拉曼光谱进行测试, 检测了汽油的质量。 该方法在油品鉴别和质量检测中取得了良好效果, 具有快速、 简便、 灵敏度高、 对样品无损伤等优点。

利用三维荧光光谱研究了pH值改变对雨水中溶解有机物(DOM)荧光组分及荧光指数的影响。 2009年夏季在厦门湾采集了一个具有正常pH值的雨水样品, 利用平行因子分析(PARAFAC)识别出雨水DOM具有6个荧光组分, 包括4个类腐殖质 (C1, C3, C4和C5)、 1个类蛋白质(C2)以及1个未知组分(C6)。 当pH值从初始的5.7增加到10.7, C1, C3和C5的荧光强度均呈增加趋势, 而C4及C6的荧光强度则不断减小, 导致类腐殖质组分所占比例不断增大； 而当pH值减小、 酸性增强时则呈相反的变化趋势, 且未知组分C6所占比例占优势。 类蛋白质组分C2的荧光强度及所占比例随pH变化基本保持不变。 荧光指数(FI)、 腐殖化指数(HIX)和自生源指标(BIX)也都受到pH值变化的影响。 本研究表明, 在雨水DOM光谱研究中, 应同时测定、 报道样品的pH值以便评估雨水荧光特性的“pH效应”。

腐烂是发生在柑橘类水果中最普遍、 最严重的病害, 早期腐烂果的自动化检测有助于提高水果加工业的市场竞争力。 然而, 目前没有有效的自动化检测技术。 以脐橙为研究对象, 利用荧光高光谱成像检测早期腐烂果。 最佳指数OIF理论用于识别腐烂果的最优波段组合(498.6和591.4 nm)。 基于最优波长的比图像及双阈值分割算法, 识别率达到100%。 研究表明, 该方法能有效克服梗伤果及果梗在紫外线诱导下所产生的荧光效应对腐烂果识别的影响。 该研究为基于多光谱成像技术对早期腐烂果的在线检测系统的开发奠定了基础。

用稳态荧光和时间分辨荧光研究了一种新型酰腙配体2-羟基甲醛-5-氯水杨酰腙(H3L)及Sn配合物(n-Bu2)Sn(HL)晶体、 溶液和旋涂膜的光谱特性与分子结构的关系。 实验结果表明, 对H3L而言, 与其稀溶液相比, 晶体及旋涂膜的荧光强度依次增强, 荧光峰位都有所红移, 荧光寿命有所延长, 其单分子跃迁能为240.2 kJ·mol-1； 对［(n-Bu2)Sn(HL)］而言, 其晶体稳态荧光强度比在溶液中强且荧光峰位红移, 旋涂膜产生了荧光猝灭, 单分子跃迁能为230.4 kJ·mol-1； 与H3L相比较, (n-Bu2)Sn(HL)晶体的荧光强度要强接近4倍, 荧光寿命变长。 这些现象的物理机制是分子的共轭体系越大、 分子的刚性越大其荧光强度越强, 荧光寿命越长。

不同双原子分子电子态的势能(或振动能谱)的展开性质可能不同, 文章将固定阶数的代数方法(AM)改进为可变阶数的代数方法, 使得该方法可以研究各种不同性质(不同能量展开阶数)的双原子分子电子态, 也可以解决光谱计算中可能出现的“蝴蝶效应”问题。 利用阶数可变的AM方法研究了原来固定阶数的AM方法难以给出正确结果的Ｎ２－ａ′１Σ－ｕ, Ｌｉ＋2－２ ２Σ＋ｇ, ４ＨｅＤ＋－Ｘ 1Σ＋和３９Ｋ ８５Ｒｂ－(２)３Σ＋等不同双核体系的完全振动能谱与离解能, 不但得到了与实验数据精确相符的理论结果, 还正确地预言了许多由于实验条件与技术原因而未能测得的物理数据。 研究表明阶数可变的AM方法能够更广泛地用于研究各类双核电子态体系的完全振动能谱和体系离解能。

以太湖水样三维荧光光谱数据为例, 提出在采用平行因子分析法(PARAFAC)处理后的荧光数据中提取荧光峰强度计算荧光峰比值进行水环境分析评价的方法, 较直接在水样原始荧光谱图中获取的荧光峰强度更加准确客观。 天然水体中各水样间由于受荧光团复杂多样性等因素的影响, 某类荧光物质荧光峰的激发发射波长位置并不是固定不变的, 就同一水样而言各类荧光峰之间的相互重叠干扰也将影响到荧光峰强度和位置的准确判断。 而在PARAFAC模型各因子中提取相应荧光峰值可以保证各水样间同类荧光物质荧光峰在同一位置又有效减弱同一水样中各类荧光物质荧光峰之间的相互干扰, 更加高效准确的利用荧光峰比值进行水环境分析。 区域差异性分析时水样因子得分比值的区域变化与原始荧光峰比值变化趋势是一致的。

采用混合溶剂制备了四苯基卟啉(TPP)及其铜配合物(TPPCu)和氯化对甲氧基四苯基铁卟啉(TMPPFeCl), 将三种卟啉化合物和富勒烯的衍生物(PCBM) 分别共混, 制备异质结太阳能电池。 器件结构是ITO/porphyrin∶PCBM/Al, 研究此类电池的性能。 结果显示基于TPP∶PCBM的器件性能最优, 其短路电流密度(JSC)是0.98 mA·cm-2, 开路电压(VOC)是0.52 V, 填充因子(FF)为30.1%。 TPP是三种卟啉化合物中最佳的给体材料。 进而考察了TPP∶PCBM的不同浓度配比对器件性能的影响。 TPP∶PCBM的最佳浓度配比为1∶1, 增加或减少TPP的量都会使器件的短路电流和开路电压降低, 对填充因子的影响不大。

运用荧光、 圆二色谱及紫外光谱手段, 研究了六种不同物理或化学条件处理后, 牛乳铁蛋白(Bovine lactoferrin, bLF)三级、 二级结构及二硫键的变化。 荧光结果显示: 6 mol·L-1盐酸胍、 8 mol·L-1尿素和50 mmol·L-1二硫苏糖醇三种处理后bLF溶液的最大发射波长从333 nm红移至354 nm, 疏水基团大量暴露, 三级结构发生明显变化； 100 ℃加热5 min、 超声(450 W, 5 s, 6个脉冲)、 1%巯基乙醇处理后, bLF溶液荧光强度明显减弱, 最大发射波长几乎无变化。 圆二色谱结果表明: 经盐酸胍处理, bLF中α-螺旋结构消失, 其余五种处理, 二级结构的变化较小。 紫外光谱数据表明: 二硫苏糖醇对bLF二硫键破坏最严重, 超过总二硫键含量的55%, 超声次之, 盐酸胍、 巯基乙醇和加热破坏较少。 结果对进一步明确乳铁蛋白的构效关系提供了一定的依据。

通过水热反应合成了一种新颖的稀土2-羟基烟酸的配合物{［LaL(HL)(H2O)3］1/3(SO4)2/3(H3O)2H2O}(H2L=2-hydroxynicotinic acid)。 X-ray单晶衍射分析可知, 2-羟基烟酸通过羧基O和羟基O原子桥连La离子, 形成二维层状结构, 层与层之间通过弱作用力拓展为三维结构。 二维相关光谱分析表明N—H面外弯曲振动和C—H面外弯曲振动对磁微扰比较敏感, 这可能是吡啶环上π电子云在磁微扰下变形引起C—H和N—H面外弯曲振动的响应, SO2-4的ν4振动和羧基不对称伸缩振动对磁微扰也比较敏感； 热微扰下N—H伸缩振动比较敏感。 此外还对化合物进行了紫外和热重分析。

用紫外连续光谱对烟气排放有害成分的在线监测的关键和难题是: 如何从连续的混合气体吸收光谱信号中分离并解算各气体的浓度, 为此基于朗伯-比尔定律我们提出了一种递推迭代反演解算算法, 该算法利用各气体在190～290 nm波段的特征吸收峰, 结合吸光度的二元叠加性, 在某种气体的一个特征吸收点上假设其他气体没有吸收, 推出该气体的初始浓度, 然后切换到另外一个特征吸收点上, 将该气体吸收光子数从测出的总吸收光子数中减去, 得到另一气体的初始浓度, 依此类推得到各气体的初始浓度； 然后再回到第一种气体的特征吸收点上, 从吸收的总光子数中减去其他各气体的吸收光子数, 再次得到第一种气体的一次迭代浓度, 依此类推得到其他气体的一次迭代浓度, 重复迭代直到相邻两次得到的浓度差小于某一值为止, 得到的各气体的浓度即为各气体的精确浓度。 实验结果表明: 该方法能够一次同时解算出多种有害气体浓度且精度达±2%, 算法简单满足实时性需求, 抗干扰能力强, 适合工程实际应用。

近红外漫反射光谱和紫外吸收光谱分别用于燃油的辛烷值和单芳香族化合物含量的测定, 偏最小二乘回归(partial least squares regression, PLSR)用于光谱多元校正模型的构建。 基于互信息(mutual information, MI)理论的变量筛选方法用于模型优化以提高模型的预测精度, 降低模型的复杂度。 结果表明, MI-PLSR可以有效的提高燃油品质模型的预测精度, 简化分析模型。 辛烷值的预测均方根误差(root mean square error of prediction, RMSEP)由0.288减小为0.111, 预测相关系数R从0.985提高到0.998, 建模变量由401减小为112； 单芳香族化合物含量的RMSEP从0.753减小为0.478, R由0.996提高为0.998, 建模变量由572缩减为37。 说明振动光谱结合MI-PLSR方法可用于燃油品质检测, 具有高效率低成本的特点。

流量标准化是光谱数据挖掘中的一个基本环节, 他对挖掘结果的精度和系统的效率均有重要影响, 常用方法存在效率较低的问题, 为此研究了光谱数据挖掘中流量标准化的算法设计和效率比较问题。 首先, 探讨了光谱流量标准化技术不同实现方案的渐进效率, 给出了实现高效计算的算法, 并分析了它们的时间复杂度和空间复杂度。 然后, 通过SDSS(sloan digital sky survey) 的实测光谱数据, 横向比较了不同流量标准化算法的效率差异。 在光谱流量标准化算法的纵向理论研究中, 主要考虑的是计算效率随数据规模增长的变化规律, 是在极限意义下进行探讨。 在横向实验比较中, 考虑重点是不同算法中基本操作时间复杂度的差异及其对算法效率的影响。 理论研究和实验结果表明, 虽然四种标准化方法Smax, Smedian, Smean和Sunit的渐进效率的类型相同, 但对常见的观测规模光谱数据来说, Smax和Smean的效率远远高于Sunit和Smedian, 且常用的Sunit标准化方法效率最低。 该研究对于在光谱数据挖掘和开发中, 如何根据数据的规模, 具体需求, 从整体上考虑精度和效率的折衷, 以确定合适的流量标准化方法有重要的参考价值。

研究水表薄油膜厚度与其反射率光谱之间的变化规律, 对于分析海洋油膜污染和油气勘探的遥感探测机理具有十分重要的意义。 建立了水面薄油膜厚度的生物光学模型, 并介绍了单波段和双波段比值简化算法反演薄油膜厚度信息的方法。 通过对原油样品进行油膜厚度定量反演, 研究了遥感反射率随水表油膜厚度的变化规律。 研究发现, 可见光到近红外波段(450~800 nm)反射率对油膜厚度变化最为敏感, 有很高的负相关关系, 并且随着油膜厚度的增加呈负指数形态下降。 对于浅水环境较混浊的水体, ETM1/ETM3双波段比值模型可以较好的消除线性天空散射光的影响, 克服单波段反演模型在不同水质背景下反演效果不稳定的特点, 其反演结果的复相关系数R2可以达到0.98, 是水表薄油膜厚度遥感探测的较好波段选择。

为实现患者血液总胆固醇含量的无创检测, 检测了80例临床志愿者的手指脉动血液的动态光谱, 同时获取其血液内总胆固醇含量的临床化验结果。 对动态光谱加入谐波分量的数据进行了主成分分析, 提取数据中的重要有效成分。 对提取后的数据和总胆固醇实测值进行BP神经网络的建模并预测, 得到预测集相关系数为96.48%, 预测集最大相对误差为25.44%, 预测误差均方根为0.242 6 mmol·L-1。 由于在建模前对建模数据进行了主成分分析, 建模速度得到大幅度提高。 证明了动态光谱法结合主成分分析进行血液总胆固醇含量检测的可行性, 是无创血液成分分析研究的又一进展。

为了解决光谱采集受环境光干扰严重的问题, 首次将光调制技术用于提高光谱法舌诊测量的信噪比。 系统采用调制盘对参考光信号强度进行调制, 运用此装置采集同一被测体在分别叠加绿色、 紫色、 红色激光以及自然环境光干扰情况下的反射光谱, 对采集来的数据运用离散傅里叶变换进行解调, 提取最大谐波分量, 然后对提取的最大谐波分量进行归一化, 绘制解调后的光谱曲线, 通过比较发现, 不同干扰情况下所测同一被测体经过调制解调后的反射光谱曲线走向基本一致, 结果表明光调制技术能够去除舌体反射光谱采集中环境杂散光的干扰, 为高信噪比舌诊光谱数据采集提供了一种新途径。

采用免疫层析金标试纸配合特征光谱吸收法检测前列腺特异性抗原(PSA, prostate-specific antigen)浓度, 采用合适发射光波长(520～535 nm)的LED照射已用PSA标准液处理过的胶体金标记试纸, 用合适接收波长(520～540 nm)的光电二极管测试试纸特定区域的反射光强度, 据此得出表征试纸吸光的量, 再用线性拟合方法确定PSA浓度与试纸吸光度的关系。 研究中采用不同浓度的PSA标准液标定了实验检测系统, 发现在浓度范围为5～50 ng·mL-1时, PSA的浓度与试纸的吸光度成线性关系。 在该浓度范围内对不同于标定浓度的21种PSA标准液做了检测实验, 检测值与真实值的相关系数为0.910。 实验证明, 采用特征光谱吸收法测量PSA浓度的方法是可行的。

根据激光诱导击穿光谱谱线展宽机制, 对NIST标准谱线数据库中的发射谱线进行了模拟, 并与实验光谱进行对比, 在对比分析中引入相似性测度, 得到模拟光谱和实验光谱的相似程度。 对元素谱线的自动归属识别方法进行分析和研究, 通过相似性计算对土壤样品340～345 nm波段光谱进行了识别分析, 利用最小二乘原理计算各谱线之间的比例系数, 实现了光谱识别, 实验结果验证了基于相似性测度的光谱识别方法的可行性及其自动识别的优越性。

给出了在空气环境下基于LIBS(激光诱导击穿光谱)技术的煤中有机氧含量的定量分析技术和方法。 通过激光激发煤样品获得等离子体荧光谱, 结合内标法、 温度校正法、 多线法等措施实现了对煤样品中氧含量的精确测量, 其测量精度不低于1.37%, 满足了燃煤电厂对煤质的分析要求。 这种方法可在地矿、 环保、 医药、 材料、 考古、 食品安全、 生化及冶金等领域推广应用。

反射光谱分析可为植物叶片生理学过程、 叶片表面及内部生化组分、 结构特征等提供丰富信息。 本文以转基因大麦及其原始栽培种为材料, 基于单叶反射光谱检测研究了转基因大麦的反射光谱特征及指数的变化。 研究结果表明, 将不同大麦叶片反射率配对求得反射率比值曲线易于探查出不同大麦品系间反射光谱差异, 且转基因大麦与传统对照差异较大的区域主要集中在650~700 nm的红谷及红边位置附近, 该波段的光谱反射率可能对外源基因的插入扰动反应敏感； 而在550 nm附近的绿峰及750 nm以上近红外区的反射率基本无明显变化。 反射光谱指数λRE, mND, SIPI, RRed/RGreen, PRI及NIRR800的差异性变化呈现出时间特性且取决于品系。 如上述指数显著变化将意味着植物光合生理过程、 功能及状态发生改变。

为监测冬小麦冠层含水量, 根据TM5的波段响应函数, 将不同灌溉条件下地面实测的冬小麦冠层窄波段光谱数据转化为TM5的宽波段反射率, 计算了水分指数(NDWI和WI)； 同时, 利用地面实测数据计算了冠层含水量(FMC和EWTc), 并对水分指数和冠层含水量进行回归分析。 结果表明, TM5的b7比b5波段在反演冬小麦冠层水分含量方面优势明显, NDWI比WI更具优势； 利用最小二乘法建立了NDWI(b4, b7)与冬小麦冠层含水量的最佳拟合方程, 反演FMC和EWTc的复相关系数分别为0.576 9和0.695 6； 在此基础上, 对河北保定部分地区的冬小麦冠层水分含量进行了空间填图, 结果显示, 研究区内冬小麦冠层水分含量具有西高东低的趋势, 冬小麦生长旺盛的孕穗期冠层含水量比乳熟期高。

针对测土配方施肥技术中要求快速、 便捷、 高效地进行土壤养分测试的需求, 文章基于浸入式光纤探头、 平场凹面全息光栅、 二极管线阵检测器开发了一种光纤探头式分光光度计用于土壤养分中非金属元素的快速、 准确测试。 基于国家计量检定规程JJG 178—2007对紫外、 可见、 近红外分光光度计的性能检测方法测试的该仪器的波长最大允许误差与波长重复性、 基线平直度、 透射比最大允许误差与透射比重复性均达到了国标第Ⅲ级别标准, 其最小光谱带宽、 噪声与漂移、 杂散光基本达到了国标第Ⅳ级别标准。 基于该仪器测试的土壤硝态氮、 铵态氮、 有效磷、 有效硫、 有效硼、 和有机质含量与基于商用的国产单光束和进口双光束分光光度计测试的结果呈极显著的线性相关关系, 其回归方程的斜率接近于1, 且对比数据之间无显著性差异。 因此, 该光纤探头式分光光度计可用于土壤非金属养分的快速、 准确测试。

采用三个夹管电磁阀联用代替传统六通阀的样品定量方法, 自制一套多通道流动注射分光光度分析仪, 并优化仪器的最佳测试条件, 实现了海水中总溶解氮含量的测定。 本分析系统结构简单, 操作方便, 测定频率为27个·h-1。 测试结果表明, 总溶解氮的线性范围分别为50.0～1 000.0 μgN·L-3(r≥0.999), 检出限为7.6 μgN·L-3。 加标回收率为87.3～107.2%, RSD为1.35～6.32%(n=6)。 经t检验分析, 本方法与国标方法测定数据不存在显著性差异, 可适用于海水中总溶解氮快速测定分析。

介绍了凝胶电泳(GE)和激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)联用测定蛋白质中微量元素的方法, 对蛋白质分离、 凝胶处理, 包括染色及干燥, 和检测过程中的定量校正等技术问题做了详述, 并综述了LA-ICP-MS在硒蛋白、 磷酸化蛋白及金属蛋白分析中的应用, 指出了这种方法在蛋白质中微量元素检测中存在的问题和发展方向。

2009年12月14日—28日采集了新疆农业大学校园PM10和PM2.5样品, 分析了重金属Cd的形态和风险指数。 该采样点在冬季采暖期间PM10及PM2.5污染非常严重, PM10和PM2.5中Cd的含量分别为3.642和1.964 ng·m-3, 均以残渣态为主, 但PM2.5中Cd的生物有效性高于PM10中Cd的生物有效性。 PM10中Cd的致癌风险为6.56×10-6, 而PM2.5中Cd的致癌风险为3.46×10-6, 均处于可接受的风险水平。

纺织品在加工的过程中会引起多种有害元素的污染, 为了监控纺织品的质量, 建立了微波辅助稀硝酸萃取结合电感耦合等离子体发射光谱同时测定纺织品中砷、 锑、 铅、 镉、 铬、 钴、 铜、 镍、 汞等九种有害元素的检测新方法。 通过萃取剂的筛选和萃取条件的优化, 最终确定了用5%的硝酸30 mL作为萃取剂, 萃取时间为5 min, 萃取温度为120 ℃, 仪器功率为400 W作为微波辅助萃取条件。 并用电感耦合等离子体发射光谱对萃取出的九种有害元素总量进行检测。 结果显示: 本方法的检出限在 2.25～112.5 μg·kg-1之间, 对加标样品的萃取率为73.6%～105%, 相对标准偏差(RSD, n=3)为0.2 %～1.7%。 本方法已成功用于棉布、 毛料、 涤纶、 腈纶四种纺织品样品的检测。

研究原子吸收光谱法在汽车自动变速器故障检测中的创新性应用。 通过原子吸收光谱法测定行驶里程分别为10 000～15 000, 20 000～26 000, 32 000～38 000, 43 000～49 000, 52 000～58 000 km五批奥迪A6自动变速器油液(ATF)中主要金属Fe, Cu, Cr的含量, 建立奥迪A6自动变速器不同行驶里程数ATF主要金属含量的数据库。 研究发现主要金属含量随着汽车行驶里程数上升而增加, 并且其正常含量在两条趋势线之间。 测定有故障症状的ATF主要金属含量, 并与其数据库数值比对, 既可以判断自动变速器的磨损状况, 也可以帮助汽车检测维修人员在不解体状态下诊断汽车自动变速器的故障原因, 降低汽车维修成本, 提高维修质量。

采用X射线荧光(XRF)、 等离子体发射光谱(ICP-OES)和X射线衍射(XRD)等方法对不同来源藏药矾石的化学成分和结构组成进行分析。 XRF和ICP-OES 分析表明, 藏药矾石主要元素为Ca, O和C, 还含有少量Mg, Al, Na, Si, K, Ag, Ba, Fe, Mn, S, Sr, Zn等元素。 XRD结构分析表明, 其体系中主要存在三方晶系(MgxCa1-x)CO3 (空间群为R-3c)或三方晶系CaCO3 (空间群为R-3c), 此外还含有少量的斜方晶系CaCO3(空间群为Pmcn)和六方晶系SiO2 (空间群为P3221)等物相。 通过X射线荧光、 等离子体发射光谱和X射线衍射等分析, 获得了藏药矾石元素成分和结构组成数据, 为其物质基础的揭示和质量标准的制定提供了科学依据。

以1 064 nm波长Nd∶YAG脉冲激光为激发光源, 采用高分辨率、 宽光谱段的中阶梯光栅光谱仪和ICCD为谱线分离与探测器件, 实验研究了水体中痕量镍元素的激光诱导等离子体光谱发射特性和检测限； 为了延长水体中金属元素的激光等离子体光谱发射时间、 提高光谱检测灵敏度并减小ns激光作用下水滴溅射的影响, 实验中以固体圆饼状石墨块为样品基体进行元素富集, 通过在基体表面固定区域滴定固定量的已知不同浓度的硝酸镍溶液, 烘干并制备待测样品。 研究表明, 镍的最佳探测延迟时间在700 ns左右, 元素谱线强度随着样品浓度的增加而增大并在较低浓度下呈现良好的线性关系, 计算得到水体中Ni元素的痕量检测限为0.28, 研究结果为进一步开展水体痕量重金属的激光诱导击穿光谱测量提供了方法。

以Vario Ⅲ元素分析仪分析金华佛手C, H, O, N含量, 以PW2400波长色散X射线荧光光谱仪定性扫描佛手样品, 采用IQ+分析法分析Mg, Al, P, S, Cl, K, Ca, Mn, Fe, Sr元素含量。 结果表明, 将C, H, O, N元素含量作为固定项处理, 结果较为理想； 为防止样品表面脱落而采用Mylar膜将样品包裹技术, 通过对膜系数的校准, 分析结果比较理想。

变星对人类研究宇宙的起源与发展具有重要意义, 对于变星研究的困难首先源于对变星的筛选和识别, 即如何从海量恒星光谱数据中有效识别变星光谱。 传统的异常数据定义试图通过不同的方式寻找异常数据与一般模式之间的偏差, 进而予以定量分析和筛选。 然而, 这种方法的时间复杂度过大, 且结果存在不可理解和无法解释的问题。 文章利用熵可以反映系统有序程度与稳定程度的特性, 引入信息熵作为衡量数据集一般模式的标准, 提出了基于信息熵的变星光谱快速识别方法。 该方法显著降低了算法的时间复杂度, 有效地消除了人为主观因素对识别结果的影响。 采用国家天文台提供的Sloan数字巡天数据实验验证了该方法的可行性和有效性。

基于多级微反射镜的空间调制型傅里叶变换光谱仪在光场的横向空间同时采集所有光程差的干涉图信息, 所以光场能量的空间分布特性影响着系统的性能。 文章将空间分布函数引入到光谱仪系统中, 通过仿真实验得到, 分布函数调制后的干涉图对比度下降, 同时复原光谱中出现边频谱线。 理论分析表明, 干涉图调制度下降来源于调制度函数对光程差采样空间的周期性变化； 而边频谱线则是光源的单色谱线对调制度函数的空间频谱进行频率搬移的结果。 最后, 提出了平场校正的差影算法与反向恢复算法。 仿真结果表明, 反向恢复算法可以更好的复原出干涉图和光谱。

光栅分辨本领检测设备的焦距通常达几米甚至十几米, 采用直接测量法难度大、 成本高, 利用衍射波前间接求取光栅分辨本领是解决该问题的有效途径之一。 在光栅光谱成像傅里叶变换理论基础上, 建立了利用泽尼克多项式拟合系数求解衍射光栅分辨本领的归一化模型, 揭示了光栅衍射波前与分辨本领的求取关系, 提出了依据泽尼克多项式拟合系数求取衍射光栅分辨本领的新方法。 根据该方法实测了一块衍射光栅的分辨本领, 并与直接测量法进行对比测试。 结果表明该方法误差小于4.42%, 降低了分辨本领的测试难度, 是衍射光栅分辨本领求取的有效手段, 应用于ZYGO干涉仪等仪器中, 通过简单的波前测试即可得到定量的衍射光栅分辨本领指标。

超光谱成像仪是谱像合一的新型光学遥感仪器, 其光谱定标的主要任务就是确定超光谱成像仪各通道中心波长和光谱带宽。 利用超光谱成像仪光谱采样间隔和大气吸收带中明显的吸收峰对超光谱成像仪进行光谱定标, 并通过与定标好的光纤光谱仪结果进行比对, 结果显示利用该方法对超光谱成像仪进行光谱定标的定标精度可达1 nm。 该方法用于棱镜色散型超光谱成像仪光谱定标具有容易实现的特点, 并且可以达到较高的定标精度。

目前, 高温测量中, 多光谱高温计具有高分辨率与高信噪比的优点, 但无源温区(大于3 000 ℃)标定方法的发展却远滞后于多光谱高温计制造水平, 并已严重影响高温计的测量精度和应用范围。 为突破高温测量领域中无源温区标定方法的瓶颈, 文章提出了一种多光谱高温计无源温区的标定方法。 此方法利用已知温度点的多光谱高温计的输出电压U建立了一种基于幂函数的温度-电压(T-U)模型。 在此基础上应用导数最小二乘法对模型参数求解, 实现对无源温区的标定。 理论和实测数据都验证了此方法的有效性与精度。 在多光谱高温测量应用的光谱范围(0.4~1.1 μm)内, 对精度优于3‰, 1%和3%的无源温区标定范围做出理论上的划分。

近年来在哈达玛变换成像光谱仪研究领域中最重要的技术革新在于数字微镜器件在这种光谱仪中的应用, 但同时也带来了一些相应的技术问题需要克服。 详细的描述和分析了由于数字微镜器件在哈达玛变换光谱仪中的应用导致的编码图像上的部分像素点出现的一种交错编码现象； 这种特殊的像素点, 编码过程不符合哈达玛变换, 在光谱复原过程中需要特殊处理。 针对这种交错编码像素点, 提出了一种标识方法和解码方法。 实验中, 向光谱仪中导入一束激光并充满整个视场, 在编码的激光图像中确定交错编码像素点的位置。 然后变换编码模板上哈达玛编码码道的空间位置, 采集两组针对目标的编码图像, 通过观察编码图像上一个像素点的灰度值组成的列向量中非零常量与零元素的个数, 可以分辨它是否是一个交错编码像素点。 其中一组编码图像上交错编码像素点光谱曲线可以通过对另一组编码图像上相应位置的像素点进行哈达玛反变换得到。 实线结果证明了这一方法的可行性。

利用成像光谱可同时获得水果的成像信息和光谱信息, 实现水果外部和内部品质的高精度、 无损伤、 无污染的大面积瞬态检测。 为了获得水果的成像光谱, 设计了一种以自主研发的凸面光栅作为核心元件的小型成像光谱仪, 它具有成像质量好、 体积小、 重量轻等优点, 光谱分辨率在578 nm波长处达2.1 nm, 光谱谱线弯曲和色畸变均小于0.6%。 对该小型成像光谱仪进行了检测和苹果成像光谱测量实验, 结果表明: 该成像光谱仪满足设计要求且可以快速的获得苹果的高精度成像光谱, 从而进行水果的品质检测。

自行研制的紫外光电离-离子迁移谱装置, 对碳链异构、 官能团异构和官能团位置异构的11种同分异构体挥发性有机物进行了实验研究, 结果表明, 这些有机同分异构体能够在离子迁移谱中实现分离。 得到了11种挥发性有机物离子的约化迁移率, 对实验所研究的同分异构体而言, 迁移率大小符合以下规律: 直链<分支<环状, 一级<二级<三级, 对位<间位<邻位, 醇类<酮类<芳香类。 实验中用指数稀释法对11种样品进行了定量分析, 利用该方法得到装置检测限达到ppb～ppm量级。 其中对丙醛、 叔丁醇、 乙苯、 乙醚等同分异构体的光电离离子迁移谱研究均为首次报道。

大气压射频等离子体是近几年发展起来的一种新型非平衡等离子体。 以氮气掺杂少量氩气为放电气体, 实现了大气压射频介质阻挡放电。 利用发射光谱对放电进行在线诊断研究, 并分析谱线线型, 从中分离出谱线的Stark线型, 从而计算出放电通道的电子密度。 研究了单个放电通道中电子密度的空间分布并测量了通道同一位置的电子密度随放电输入功率的变化。 结果显示, 在放电通道中部, 当放电输入功率由138 W增加至248 W, 电子密度由4.038×1021 m-3升高至4.75×1021 m-3。

为了改善激光诱导击穿光谱质量, 采用Nd∶YAG激光器输出的纳秒脉冲激光激发土壤样品, 由光栅光谱仪和光电检测系统记录激光诱导等离子体发射光谱, 研究了激光输出能量(100～500 mJ)对等离子体辐射强度的影响。 实验结果表明, 在激光能量为200 mJ的优化条件下, 可以提高光谱强度和信背比。 当激光束被适当散焦以后激发样品时, 能够进一步改善光谱质量, 散焦位置为+6 mm时元素Mg, Al, K和Fe的谱线强度比未散焦时分别提高了46%, 63%, 59%和45%, 而光谱信背比分别提高了11%, 31%, 35%和38%。 这为检测土壤样品中痕量杂质元素奠定了基础。

以1.573 μm窄线宽可调谐半导体激光器作光源, 结合高精细度光学谐振腔的离轴腔增强吸收光谱技术, 选择CO2在6 357.311 6 cm-1的吸收谱线, 对实际大气CO2分子进行了测量。 为了得到更准确的有效方程, 对谐振腔吸收程长的标定方法进行了研究, 给出了一种简单、 实用的标定方法。 实验结果表明, 高精密度光学谐振腔的有效吸收程长为～1 195.73 m, 测得实际大气CO2的浓度为～388.3 ppm(S/N≈22), 最小可探测浓度为17.65 ppm。 将波长调制技术与OA-CEAS技术结合后, 最终将CO2分子的最小可探测浓度提高到0.36 ppm(S/N≈1 064)。

聚氯乙烯制成的一次性医疗器械在生产加工过程中, 常使用环己酮作为部件粘结剂。 由于残留的环己酮可释放到医疗器械管道和储存的溶液中, 并可能对病人产生一定的副作用, 因此, 医疗器械中环己酮的快速检测日显重要。 利用自主研制的紫外光电离-离子迁移谱装置对环己酮进行检测, 检测限为15 ppb, 检测线性动态范围达到三个数量级。 分别对三个品牌一次性输液器包装中的气体进行迁移谱测量, 获得包装内环己酮的平均浓度分别为16.78, 17.59和46.69 ppm。 该方法可以用于一次性医疗器械中环己酮等有机溶剂的快速检测, 进行医疗器械产品的质量监控。

无极灯是一种长寿命、 低汞害、 无频闪的新型电光源, 其光效在很大程度上取决于253.7 nm共振谱线的辐射效率。 通过原子发射光谱分析, 实验研究了冷端温度对253.7 nm共振谱线的影响规律。 研究发现, 253.7 nm共振谱线的辐射效率随冷端温度变化近似呈正态分布, 即无极灯工作存在一个最佳冷端温度。 运用气体放电理论对实验结果进行了定性分析, 对无极灯光效的提高具有指导意义。

研究了以芴类蓝光材料PFO为主体, 通过掺杂MEH-PPV得到单层的白光有机电致发光器件, 并从掺杂浓度对器件的光谱特性和色坐标稳定性的影响方面对其发光性能进行了分析研究。 在MEH-PPV以2.5 Wt%掺杂时, 器件开启电压为3 V, 发光色坐标可达到标准白光等能点(0.33, 0.33), 器件发光色坐标在5～20 V很宽的范围内随电压变化幅度很小, 基本稳定在白光区。

制备了分别含有MgF2, CaF2, SrF2或BaF2的Er3+/Tm3+/Yb3+共掺氟氧锗酸盐玻璃试样和包含BaF2纳米晶的玻璃陶瓷试样, 所制备试样均具有良好的透光性。 对试样的热稳定性和上转换发光特性进行了研究。 通过分析试样的吸收光谱发现, 随着所含二价阳离子原子量的增大, 试样的紫外吸收截止波长明显向短波方向移动。 结果显示: 通过改变所含二价碱土金属离子的种类能够对激发光的颜色进行调节, 特别值得关注的是Mg2+的影响； 结果证实: 通过对包含二价碱土金属的玻璃进行微晶化处理或者增加二价碱土金属的含量均能提高上转换发光的强度。

采用水热法合成了一种非稀土上转换发光材料, 由钠铝氟化物和BaF2组成。 采用X射线衍射(XRD)、 傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对其进行了表征, 分析表明, 钠铝氟化物主要以NaF和Na3AlF6两种晶态存在于BaF2晶体表面, 形成化学复合, 呈现包覆结构。 荧光光谱测试表明, 样品在583 nm可见光和863 nm近红外光室温激发下, 均能产生304和324 nm的宽波段紫外光发射。 时间分辨光谱表明, 发光均有一个上升和衰减过程, 衰减大约自15 ms开始, 磷光寿命大于18.4 ms。 借助上转换发光能量转换过程对发光机理进行了研究, 分析表明, 发光源于量子限制效应的带间光吸收和界面缺陷的光吸收, 发光机制属于量子限制效应-界面发光中心复合发光。

采用高温固相法合成了Sr3Al2O6∶Eu2+, Dy3+长余辉发光材料。 用X射线衍射仪及荧光分光光度计对材料物相及光谱性能进行了分析。 结果表明: 所得样品为Sr3Al2O6的纯相, 在360 nm波长的激发下, 得到波峰为537 nm的宽带发射光谱； 在468 nm波长的激发下, 得到波峰为590 nm的宽带发射光谱； 在波长为394 nm的激发下, 537和590 nm的峰同时出现。 根据晶格场效应和电子云膨胀效应, 对不同激发波长对Sr3Al2O6∶Eu2+, Dy3+发射光谱的影响进行了解释。 结果表明: 在Sr3Al2O6∶Eu2+, Dy3+中发光中心因其5d能级劈裂幅度不同及4f65d1能带重心不同而导致发光颜色的不同。

设计中心波长为520 nm, 改变有机层厚度, 即空穴传输层NPB和发光层Alq3的厚度, 分别由10 nm逐渐增加至100 nm, 器件的总体厚度也随着改变, 分别计算模拟出有机电致发光器件(OLED)和微腔有机电致发光器件(MOLED)的电致发光谱(EL), 并对光谱的积分强度、 峰值强度、 半峰全宽、 峰值位置的三维分布图进行比较分析。 综合考虑光谱的峰值位置(中心波长)、 最大的峰值强度和积分强度(与亮度、 效率相关)、 最小半峰全宽(色纯度高)进行合理的设计, 可以找到最佳厚度。 发现: NPB和Alq3的厚度分别为70和62 nm时, 器件性能最佳, 并且微腔器件的结果尤为明显。 结果表明, 通过模拟计算, 可以深入探索MOLED和OLED发光特性, 设计出合理的器件结构。

运用电致发光(EL)和光致发光(PL)实验, 分析了图形化蓝宝石衬底(PSSLEDs)和常规平面蓝宝石衬底(C-LEDs)InGaN/GaN多量子阱发光二极管的光谱特性。 对比EL谱, 发现PSSLEDs拥有更强的光功率和更窄的半峰宽(FWHM), 说明PSSLEDs具有较高的晶体质量。 其次, PSSLEDs的EL谱半峰宽随电流增加出现了更快的展宽, 而这两种LED样品的PL谱半峰宽随激光功率增加呈现了基本相同的展宽变化, 说明在相同电流下, PSSLEDs量子阱中载流子浓度更高, 能带填充效应更强。 另外, 随着电流的增加, PSSLEDs和C-LEDs的峰值波长都发生蓝移, 且前者的蓝移程度较小, 结合半峰宽的对比分析, 说明PSSLEDs量子阱中的极化电场较小。 最后, 对比了PSSLEDs和C-LEDs的外量子效率随电流的变化, 发现PSSLEDs拥有更严重的efficiency droop, 说明量子阱中极化电场不是导致efficiency droop的主要原因。

该文建立了新的流动注射-化学发光快速测定莱克多巴胺的分析方法。 基于碱性介质中莱克多巴胺对鲁米诺-铁氰化钾体系化学发光的增敏作用, 研究了各因素对化学发光的影响。 结果表明, 在最佳发光条件下, 相对发光强度与莱克多巴胺浓度在4.0×10-9～8.0×10-7 g·mL-1范围内呈良好的线性关系, 检出限为2.5×10-9 g·mL-1, 相对标准偏差为5.6%。 应用该方法成功分析了猪肉和尿样中莱克多巴胺的含量, 回收率为69.3%～101.3%, 结果令人满意。

在实验室对石英砂岩进行单轴压缩加载, 利用红外光谱辐射计(观测波段8~14 μm)对加载过程中试样的红外光谱辐射变化特征进行观测, 研究岩石红外辐射对应力响应的敏感波段。 实验结果显示, 当岩石被加载时, 红外光谱随之发生变化, 但不同波段变化特征不同, 在8.0~11.5 μm范围(尤其在8.6~9.1 μm)石英砂岩的红外光谱辐射强度随载荷增加而增加, 二者间近似呈两次曲线关系, 且光谱辐射强度的“信噪比”较高； 在其它波段光谱辐射强度与载荷的相关性差且“信噪比”较低。 由此表明, 8.0~11.5 μm是石英砂岩红外辐射对应力响应的敏感波段, 也是岩石应力与灾变红外遥感监测的优势波段, 而最佳监测波段是8.6~9.1 μm。

在分析中远红外双波段(氟化氘与一氧化碳)激光器发射光谱的基本特征和分光型谱仪存在高级次光谱混叠等问题的基础上, 选定Tensor37干涉型遥测光谱仪并利用黑体标定出仪器响应函数； 对中、 远红外双波段激光器光谱进行了模拟测量和实际测量, 分析评估了双波段激光器的谱线成分、 峰值变化、 测量精度和相对强度等, 为双波段激光器的介质参数计算、 运转参数优化以及红外应用提供有效数据。

精准农业是近年来国际上农业科学研究的热点领域, 是现代信息技术和传统农业紧密结合的产物。 近红外光谱技术(NIRS)作为一种无损、 实时、 准确的分析手段, 在土壤学领域的应用逐渐得到了人们的重视, 是实现精准农业的有效手段之一。 对其目前在土壤学领域的应用进行了介绍和分析,认为NIRS在土壤学领域的发展方向应该是田间信息实时采集技术, 即在田间条件下利用便携式NIRS分析仪对土壤养分和农作物苗情进行实时分析和处理, 另外NIRS还可以与空间遥感技术相结合, 宏观掌握农作物所需营养及其长势信息, 从根本上改变我国粗放型农业现状。

运用热红外技术监测地表温度已获得成熟的发展, 城市化进程的加快使得城市热岛效应日益显现, 有关城市典型地物热辐射特性的研究对于分析城市热岛现象的成因和分布具有重要意义。 本文通过对保定市地面实测数据的研究发现, 地物类型、 观测时间和墙面朝向是影响城市典型地物热辐射亮度温度的主要因素。 结果显示, 地物类型的不同显著影响其亮度温度, 但仍存在同谱异物现象； 不同时间观测到的地物热辐射强度不同, 且在很大程度上影响其在各通道上的亮温差异； 不同朝向墙面的亮温也有差异, 且这种差异随观测时间而改变。 对城市典型地物热辐射特性的研究具有理论和实践意义, 为热红外遥感监测城市热岛效应提供了依据。

将聚乙烯醇(PVA)、 聚乙烯(PE)、 乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)吹制成膜, 分别研究了三种薄膜的光学性能、 红外透射率及其对农业温室增温、 保温能力的影响。 PVA薄膜雾度值较PE和EVA薄膜分别降低了15%和12%, 可有效提升薄膜覆盖温室的白日增温能力； 在温室夜晚辐射散热集中的7～14 μm波长范围内, PVA薄膜的红外透射率仅为16.2%, 比EVA棚膜低20%, 比PE棚膜低50%, PVA薄膜覆盖温室可大幅提高温室保温能力。

以福建龙岩高岭土为主要原料, 用沉降的方法得到平均粒径为1.75 μm的沉降高岭土。 用DMSO插层高岭土, 后用苯乙烯单体取代前驱体中的DMSO分子, 产物经四氯化碳洗涤后, 在马弗炉中270 ℃本体聚合2 h得到高岭土/聚苯乙烯复合物。 红外在1 453, 1 499和1 606 cm-1的吸收振动峰证明了聚苯乙烯的存在。 XRD结果显示高岭土层间距0.712 nm, 苯乙烯聚合后片状结构已经被剥离。 热重显示聚苯乙烯占复合物质量的40%, 还有约5%的未除去DMSO和4.8%的羟基, 估算出高岭土∶聚苯乙烯=1.375∶1(质量比)。 扫描电镜也验证了这种剥离。