通过测量绿萝、 银杏、 苹果三种叶片的多角度偏振光谱, 采用斯托克斯矢量法计算了叶片的多角度光谱偏振度, 并通过PROSPECT模型反演得到叶片的叶绿素、 水分含量, 进而分析了叶绿素、 水分含量对叶片多角度光谱偏振度的影响, 探索了观测几何条件与不同波段叶片偏振度间的关系。 结果表明, 相对于近红外波段, 红光波段的偏振度受叶绿素含量变化的影响较小, 而水分含量对这两个波段的偏振度基本均无明显影响。 在反映叶片偏振度随观测几何变化方面, 近红外波段较另外两个波段有着更好的敏感性和稳定性, 但其偏振度值较另外两个波段偏小。

采用沉淀法制备In/ZnO纳米粉, 通过XRD和光致发光谱等分析手段, 详细讨论了不同In掺杂浓度、 煅烧温度、 反应物配比, 以及沉淀剂种类对In/ZnO纳米粉微结构及光致发光特性的影响。 实验结果表明, 随着In掺杂浓度的增加, In/ZnO纳米粉的结晶性能和紫外发光强度因杂质缺陷的增多而逐渐减弱; 同时观察到该发光峰位从389 nm红移至419 nm, 这可能是由于施主能级和导带的合并, 以及杂质能级的潜在波动因素的影响所致。 当煅烧温度从500 ℃升至600 ℃时, 晶粒尺寸逐渐变大, 紫外发射强度也因结晶性的增强而逐渐增大; 当温度继续升高至800 ℃时, 结晶性的进一步提高导致紫外发射强度增强, 同时由于温度的升高使得ZnO晶格中离子动能变大而更易于产生氧空位, 从而导致525 nm绿光发射也大大增强; 当温度升高至1 000 ℃时, 紫外发射强度由于过多的氧空位而被极大抑制, 此时525 nm绿光发射成为了发光主成份。 随着反应物NH4HCO3/Zn(NO3)2摩尔比的增加, 由于反应速率的加快, 使得In/ZnO纳米粉晶粒变小, 紫外发光强度下降。 沉淀剂种类(NH4HCO3或NaOH)对前驱体粉末的结晶性能有着显著的影响, 但对最终纳米粉产物的发光性能影响不大。

高温固相法制备了Yb3+/Tm3+共掺的Sb2O4发光粉体, 研究了其上转换发光性质。 在980 nm半导体激光器的激发下, 样品发射较强的近红外(800 nm)和较弱的蓝色(480 nm)及红色(680 nm)上转换发光。 粉末样品中稀土Yb3+及Tm3+浓度对上转换发光性质具有显著的影响, 随着Yb3+或Tm3+浓度的增加, 上转换发光增强; Tm3+掺杂浓度达08%时其上转换发光强度达到最大, 之后上转换发光随Tm3+浓度的增加而减弱, 这是由于浓度猝灭引起的。 探讨了粉末样品的上转换发光机理, 在980 nm激发下Tm3+的蓝光和近红外上转换发光均属于二光子的上转换发光过程。

采用溴化钾压片法及傅里叶变换红外光谱技术对中药三七(Panax notoginseng)的剪口、 主根、 筋条、 绒根等不同部位以及表皮、 韧皮部、 形成层和木部等不同组织的红外光谱及其二阶导数谱进行了研究。 三七不同部位及组织红外光谱的整体峰形相似; 在3 400, 2 930, 1 645, 1 155, 1 080和1 020 cm-1附近有淀粉的特征吸收峰, 其主体成分均为淀粉。 但各部位和组织的红外光谱及其特征性化学成分有差异。 剪口在1 077和1 152 cm-1处峰的强度比大于其他部位, 皂苷的含量最高。 剪口及其表皮在1 317和780 cm-1特征峰明显, 含草酸钙; 并且剪口表皮中草酸钙的含量比剪口中的含量高。 绒根在1 384和825 cm-1处有硝酸盐的特征峰, 说明绒根富含硝酸盐类成分。 主根表皮在2 926, 2 854和1 740 cm-1处的吸收峰较强, 酯类成分的含量较高。 形成层的红外光谱中酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅱ带峰明显, 富含蛋白质。 由此可见, 三七不同部位和组织的红外光谱及其二阶导数谱各有特征, 不仅揭示了整体化学成分, 还能提供有机大分子、 无机小分子等特征性成分信息。 红外光谱可用于三七及其不同部位和组织的准确、 快速鉴别及质量评价。

近红外(NIR)定量分析通常涉及多个组分, 采用遗传算法和自适应建模策略, 建立了能够对多组分同时定量的多目标最小二乘支持向量机(LS-SVM), 并将其应用于玉米中四个组分和连翘中两个活性成分的NIR分析。 结果表明多目标遗传算法配合自适应建模策略可保证优化收敛于全局最优解。 所建玉米多目标LS-SVM模型明显优于PLS1和PLS2模型; 连翘多目标LS-SVM模型与PLS模型均可取得较好的校正和预测效果。 两组数据中, 径向基神经网络(RBFNN)模型均出现过拟合现象。 多目标LS-SVM和单目标LS-SVM性能相近, 但多目标LS-SVM建模运行一次即可得到结果, 在NIR多组分定量分析中具有潜在应用优势。

利用近红外光谱技术结合定性偏最小二乘法(DPLS)和定量偏最小二乘法(QPLS)分别实现了小麦条锈病菌和叶锈病菌的定性识别和定量测定。 获取两种锈菌单一夏孢子样品各50个以及条锈病菌纯度为25%～100%的混合样品120个。 采集样品光谱后, 将两类样品均按2∶1的比例分为建模集和检验集, 在4 000～10 000 cm-1内采用内部交叉验证法建模。 散射校正预处理方法下、 主成分数为3时, 定性识别模型的建模集和检验集识别准确率均为10000%。 “极差归一+散射校正”预处理方法下、 主成分数为6时, 定量测定模型建模集的决定系数(R2)、 校正标准差(SEC)、 平均相对误差(AARD)分别为9936%, 231%, 894%, 检验集的R2、 预测标准差(SEP)、 AARD分别为9937%, 229%, 540%。 结果表明, 利用该方法对这两种锈菌定性和定量分析是可行的。 本研究为植物病原菌的定性识别和定量分析提供了一种基于近红外光谱技术的新方法。

表面光泽度是天然高分子材料(如木材)及其制品的重要视觉参数之一, 实现天然高分子材料及其制品表面光泽度的快速测定对其表面质量的在线控制与评价具有重要意义。 为了实现近红外光谱技术对木材表面光泽度的快速测定以及拓宽近红外光谱技术在高分子材料表面质量控制领域的应用, 本研究利用近红外光谱技术结合偏最小二乘法对天然高分子材料木材表面光泽度的模型预测值与实测值的相关性进行研究, 探讨了近红外漫反射光谱技术快速测定天然高分子材料木材表面光泽度的可行性。 结果表明: (1)木材表面光泽度与其近红外漫反射光谱密切相关, 说明木材表面近红外光谱特征中包含表面光泽度的信息; (2)通过偏最小二乘法建立木材表面光泽度的近红外光谱预测模型, 模型对木材表面光泽度的预测值与实测值的相关系数可达090; (3)通过改变采谱光纤与木材样品表面的夹角获得不同的漫反射光谱数据, 分别建立不同的木材表面光泽度预测模型发现, 采集光谱的光纤与样品表面的角度变化对结果影响不显著, 光纤与样品表面夹角为90°时的结果相对较好。

血细胞压积和平均血红蛋白浓度的检测对于心脑血管疾病以及贫血等疾病的预防和治疗起着非常重要的作用, 为了能够无创、 准确的对血细胞压积和平均血红蛋白浓度进行检测, 本研究提出了一种基于光谱技术的检测方法。 经解剖学研究表明, 在微循环中, 血流变的异常以及血液粘稠度的改变均能引起舌象的变化, 即舌象和血液成分之间存在一定的相关性, 所以本研究通过采集240例志愿者舌尖反射光谱, 同时拍摄志愿者舌体图片和记录生化分析结果。 在进行数学建模前, 首先将240例志愿者随机分为校正集和验证集, 运用偏最小二乘分别建立数学模型, 校正集预测值和生化分析真实值之间相关系数分别为0998和0938, 运用所建数学模型对验证集未知样本进行预测, 验证集未知样本的预测结果与生化分析真实值之间相关系数分别为0979和0883, 平均相对误差分别为165%和188%, 均方根误差分别为4066和4139, 由实验结果可见, 所建立的模型可以较好的对HCT和MCHC进行预测, 同时实验结果也表明近红外光谱分析结合偏最小二乘方法有可能能够为血细胞压积和平均血红蛋白浓度的检测提供一种无创的检测方法。

采用近红外光谱技术建立了一种快速无损的乌龙茶品种识别方法。 收集闽南地区不同茶场中铁观音、 黄金桂、 本山、 毛蟹与梅占等5个品种共210份具有代表性的乌龙茶样品, 采集近红外光谱数据, 选用1 100～1 300 nm, 1 640～2 498 nm作为检测波长范围, 利用主成分分析法(principal component analysis, PCA)建立模型, 并在实验过程中比较多元散射校正(multiplicative scatter correction, MSC)与标准正态变量校正(standard normal variate, SNV)两种数据预处理方法对模型的影响。 实验结果表明, 多元散射校正对模型的影响优于标准正态变量校正, 对校正集的识别准确率达到了96%, 对预测集中样品的识别准确率达到了90%。 实验结果证明了采用近红外光谱技术可以快速无损识别闽南地区乌龙茶, 具有较强的实用价值和推广价值。

木材防腐处理可改善人工林木材易腐朽、 虫蛀等缺陷, 其中热处理方法不仅环保无污染, 还可提高木材耐腐性、 尺寸稳定性等。 研究以植物油为导热介质对杨木和樟子松进行油浴热处理, 对热处理木材进行室内耐腐性能研究, 通过傅里叶变换红外光谱分析处理前后木材化学组分的变化, 分析热处理对木材耐腐性能的影响及主要作用机制。 结果表明: 经过油热处理杨木的质量损失率由未处理材的1937%下降至5%, 樟子松的质量损失率由未处理材的823%下降至315%, 油热处理可以有效提高木材的耐腐性能。 木材腐朽菌之所以能够在木材中生长繁殖从而败坏木材, 是因为木材能够提供木材腐朽菌比较好的生存条件, 如营养物质、 水分、 氧气等, 而木材中的纤维素、 半纤维素等是木材腐朽菌的主要营养来源。 由红外光谱分析可知, 热处理后木材中羟基等亲水性基团大量减少, 吸水性减弱, 减少了木腐菌生长所必需的水分; 热处理后木材的纤维素、 半纤维素等化学组分发生了降解, 减少了木腐菌生长需要的营养物质。 油热处理可以减少纤维素、 半纤维素等木腐菌的营养物质, 从而达到了提高木材耐腐性能的目的。

采用中红外光谱分析技术对香菇产地进行识别研究, 并将相关向量机(relevance vector machine, RVM)算法应用于中红外光谱判别分析之中, 取得了较好的效果。 通过采集香菇粉末的中红外透射光谱, 去除光谱噪声明显部分, 对剩下的3 581～689 cm-1透射谱线采用多元散射校正(multiplicative scatter correction, MSC)进行预处理, 并基于预处理谱线建立了香菇产地识别的偏最小二乘判别分析(partial least squares-discriminant analysis, PLS-DA)、 簇类独立软模式分类(soft independent modeling of class analogy, SIMCA)、 K最邻近算法(K-nearest neighbor algorithm, KNN)、 支持向量机(support vector machine, SVM)、 RVM模型等五种判别分析模型。 所有模型的识别正确率均高于80%, KNN, SVM和RVM判别分析模型取得了相近的结果, 建模集和预测集识别正确率高于90%。 基于全谱的PLS-DA模型的加权回归系数, 利用加权回归系数法选取了6个特征波数, 并基于特征波数建立了PLS-DA, KNN, SVM和RVM模型。 基于特征波数的PLS-DA模型的建模集和预测集识别正确率均低于80%, 而KNN, SVM和RVM模型的建模集和预测集的识别效果相近, 且都高于90%。 基于全谱和特征波数的模型中, RVM算法表现出较好的效果, 识别正确率优于90%。 结果表明, 基于中红外光谱技术能用于香菇产地的识别, 特征波数的选择以及RVM算法可以有效的用于中红外光谱判别分析中。 本文成功将中红外光谱用于香菇产地识别研究, 为香菇品质以及其他农产品品质分析提供了一种新的想法, 具有实际意义。

针对传统近红外光谱波长选择方法忽略模型中非线性因素的缺陷, 采用具有非线性处理能力的最小二乘支持向量机, 结合间隔策略的波长选择方法和联合区间的思想, 提出了一种非线性模型下的波长筛选算法—联合区间最小二乘支持向量机(synergy interval least squares support vector machines, siLSSVM)。 以苹果糖度近红外光谱数据为例, 与传统siPLS波长筛选方法相比, 新算法的预测集均方根误差(RMSEP)在PLS模型和LSSVM模型预测时分别提高了3743%和4788%, 预测集相关系数(RP)在PLS模型和LSSVM模型预测时分别增加了604%和731%。 实例表明, 对于存在非线性因素较强的光谱数据, siLSSVM算法能够有效的挑选最优波长区间与提高模型的预测精度和鲁棒性, 为近红外光谱在非线性因素下筛选波长提供了新前景。

借鉴生物先天性免疫与适应性免疫的协调作用机制, 综合考虑中波红外图像的光谱成像机理和频域模板统计特征, 提出一种免疫模板聚类目标提取算法。 借鉴先天性免疫对抗原表面分子模式的识别作用, 以最大类间方差, 将模糊中波红外图像初分割为目标像素集、 背景像素集和模糊像素集; 借鉴先天性免疫的特征提呈作用, 提取中波红外图像模糊像素的频域模板特征, 将图像的像素灰度特征空间映射为频域模板特征空间; 基于提呈得到的模板特征, 对模糊像素集进行适应性免疫聚类, 将模糊像素划分为目标像素或背景像素。 用手部痕迹的模糊中波红外图像进行实验, 并与经典边缘检测模板法和传统区域模板法进行了效果比较和定量评价, 结果表明免疫模板聚类算法的目标提取率、 与参考标准的重合度、 绝对误差率均优于现有模板方法, 能够有效实现模糊中波红外图像的目标提取。

马铃薯是世界上最重要的食物之一, 快速无损的进行马铃薯品种鉴别对其在应用中更好的发挥品种优势具有重要作用。 研究了以近红外荧光光谱和近红外拉曼光谱的土豆品种鉴别, 并对两者进行了比较。 实验采用3个品种共98个土豆样本, 随机将其分成校正集(74个)和预测集(24个)。 首先使用785 nm近红外激光激发, 采集所有样本的荧光和拉曼混合光谱, 然后从混合光谱中分别提取荧光光谱和拉曼光谱, 最后对荧光光谱和拉曼光谱进行偏最小二乘判别分析(PLS-DA), PLS-DA模型采用留一法和全交互验证。 结果显示, 荧光光谱与拉曼光谱都能够对三个马铃薯品种进行鉴别, 其中荧光光谱的PLS-DA模型预测Favorita品种效果较好(灵敏度为1, 特异性086, 准确性092), 但Diamant品种(灵敏度为075, 特异性075, 准确性075)和Granola品种(灵敏度为016, 特异性089, 准确性071)预测的效果较差, 而拉曼光谱图很好的解释了马铃薯中的主要营养成分, 基于拉曼光谱的PLSDA模型的预测效果(三个品种预测灵敏度, 特异性, 准确性均为1)比荧光光谱判别效果显著提高。

研究工作主要以多孔整体柱材料作为SERS基底, 赤藓红作为研究对象, 通过调整不同实验条件获得最佳SERS增强效果, 其中包括体系酸碱度及混合时间等, 最终选取了最佳pH值506, 混合时间25 min。 对比了其与传统金胶基底的增强效果, 利用该实验条件将整体柱基底应用于SERS检测色素赤藓红, 对不同浓度的赤藓红样品进行SERS检测, 对赤藓红的的检测限可达到01 μg·mL-1。 该方法利用了金纳米粒子在整体柱介孔材料的有效负载, 形成的结构有利用SERS信号的增强, 并且具有制作简单, 稳定性好等特点, 为SERS技术应用于违禁添加色素的快速筛查提供了有利的理论基础。

三聚氰胺毒牛奶事件对中国乳制品行业造成了巨大冲击。 为保证食品安全, 贯彻国家相关管理规定, 在乳制品收购环节开展液态乳中三聚氰胺快速检测具有重要的现实意义。 研究通过絮凝过滤进行液态乳中三聚氰胺快速分离的前处理方法, 样品使用碱式氯化铝(PAC)絮凝后经水性滤膜过滤, 即可有效去除液态乳中的脂肪等非水溶性干扰物, 得到澄清滤液用于后续检测。 通过实验确定碱式氯化铝的添加质量比例为2%～3%时有较高的过滤效率; 当混合液为弱碱性条件下具有较好的絮凝效果。 采用高效液相色谱方法实验测得样品回收率在90%以上, 并估算了回收率的置信区间。 采用本方法前处理所得样品与离心前处理方法相比更澄清, 采用增敏拉曼方法获得的光谱曲线基线更平整, 除杂质效果更好。 该前处理方法通用性好, 分离效果好, 比现有三聚氰胺检测标准方法前处理过程更简单、 快速, 如用于现有快速液相法和拉曼光谱法中前处理步骤将使检测效率大大提高。

重叠三维荧光光谱的解析是荧光光谱解析中的难点, 非负矩阵分解(NMF)作为一种有效的盲分离方法, 能够提取光谱的局部特征和内在联系, 克服光谱严重重叠带来的干扰, 在解析重叠光谱中具有不可比拟的优势。 首先用模拟三维荧光光谱验证了NMF在三维荧光光谱解析中的有效性, 然后将四种不同的NMF算法(乘性迭代算法、 交替最小二乘算法、 二阶方法、 投影梯度算法)用于实测的酚类化合物(百里酚、 间甲酚、 苯酚)三维荧光光谱的解析中, 并讨论了在酚类化合物分离应用中四种NMF算法的收敛速度和计算复杂度的差异。 实验结果表明, 四种方式的NMF标准偏差均在006%以下, 其中交替最小二乘算法在收敛行为和鲁棒性上最为优越。

荧光光谱因与水样一一对应而被称为“水质荧光指纹”, 越来越多地被用于水环境监测。 研究了大流量河道A河的水质荧光指纹特征及变化。 结果表明, 该河的三维荧光光谱中含有三个典型的荧光峰, 分别在230/340, 280/320和250/450 nm附近, 而三个峰的强度变化很大, 而且有突变的现象。 同期的CODMn没有明显变化。 研究表明, 荧光指纹很适合显示大流量水体的水质变化, 且可以弥补常规参数不能反映成分变化的不足, 是水质预警的好工具。

利用平行因子分析法(PARAFAC)解析了滇池水样的三维荧光光谱, 揭示了其有色溶解性有机质(CDOM)组分的分布特征, 并利用主成分分析法对影响滇池水体的CDOM的主控因素以及其相对贡献进行了研究。 结果表明, 滇池水体CDOM可分为四个组分, 分别为类腐殖质荧光组分C1(240, 415), C3(265, 525), C4(255, 505)和类蛋白荧光组分C2(230/280, 330); 空间分布呈现北部和入湖河口处等污染较重的区域CDOM组分荧光强度最高, 而其区域较低的趋势, 且四个组分呈现正相关(p<001), 说明其来源相同。 主成分分析表明, 滇池水体CDOM四个组分均来源于陆源有机质(贡献率7418 %); 同时, DTN, DTP, DON受四DOM组分的控制比较明显, 显示出强烈的陆源性质。 滇池水体CDOM组分可以与溶解性营养盐较好的多元非线性拟合, 进而通过CDOM的三维荧光光谱研究, 可以在一定程度上指示滇池水体富营养化水平。

石化废水排放量大、 污染物成分复杂, 对环境的危害较大。 采用三维荧光光谱扫描技术分析了某大型石化企业综合污水处理厂各处理单元(水解酸化+A/O+接触氧化工艺)进出水的荧光光谱特征。 污水厂总进水包含四个荧光峰Peak A, Peak B, Peak D, Peak E, 分别位于λex/λem=220/300, 225/340, 270/300, 275/340 nm附近, 荧光物质主要来自工业废水, 水解酸化池出水各荧光峰强度有所降低, 位置基本不变, 厌氧池出水λex/λem=250/425 nm附近出现新荧光峰Peak C, 好氧池出水荧光峰Peak C处荧光强度有所增强, 二沉池出水Peak A消失, 二沉池之后水样荧光谱图变化不大; 该处理工艺对荧光有机物的总去除率为920%, Peak A, Peak B, Peak D, Peak E附近的荧光有机物去除率分别为1000%, 912%, 803%, 920%; 污水厂进水IPeak B/IPeak E值波动较大而出水变化不大, 表明该污水处理厂运行稳定, 其处理工艺具有较强的抗冲击负荷能力。

在光敏面上镀制荧光薄膜将紫外光转变为可见光, 是提高CCD和CMOS图像传感器紫外响应灵敏度的一种有效方法。 针对荧光薄膜入射界面的散射和反射损耗降低荧光发光强度的分析, 研究在荧光薄膜上镀制增透膜和阻隔膜的灵敏度增强特性。 采用真空热阻蒸发的镀膜方法分别制备了单层Lumogen荧光薄膜和MgF2/Lumogen复合膜。 利用原子力显微镜, 紫外可见近红外分光光度计, 荧光光谱仪对两种样品的表面粗糙度, 漫反射和透射光谱以及荧光发光光谱分别进行对比测试分析。 结果表明: MgF2保护层降低了表面粗糙度, 减小了入射界面的漫反射损耗, 对500～700 nm的可见波段具有明显增透作用, 也增强了Lumogen薄膜对紫外波段受激发射的荧光强度; 同时, MgF2薄膜的抗损伤及水汽隔离性能对荧光薄膜紫外响应能力具有保护作用, 为延长紫外CCD薄膜及器件的工作寿命提供了有效手段。

真空紫外波段存在几个可用于研究电离层物理现象的重要光谱, 其中1356 nm的夜气辉是重要的探测谱段, 通过对该波段辐射强度的探测可反演出电离层电子密度(TEC)及F2层峰值电子密度。 夜气辉发射线中, 1304 nm的发射线与1356 nm光谱间隔很近, 发射强度与1356 nm强度相当, 因此, 要实现对1356 nm夜气辉探测需要抑制1304 nm气辉辐射。 分别对05和1 mm厚的真空紫外级别的氟化钡晶体窗口透过率随温度变化特性进行研究, 结果表明, 氟化钡晶体的短波截止波长随温度的升高向长波方向偏移, 在一定温度范围内, 氟化钡晶体可以很好地抑制1304 nm辐射, 并在1356 nm波段有较高的透过率。 与国外相关文献所报道的通过加热SrF2晶体来抑制1304 nm辐射的方式相比, 利用氟化钡晶体作为短波截止滤光片, 可以将1304 nm的杂散光完全抑制, 同时可以降低仪器功耗, 对于电离层光学遥感探测有着重要的意义。

以邻苯二甲酸氢钾配制的化学需氧量标准液为实验对象, 采集1～800 mg·L-1标准液的紫外吸收光谱, 运用偏最小二乘法(PLS)建立了不同谱区的校正模型, 结果表明, 265～310 nm谱区模型的相关性最高, 误差最小; 为了消除硝酸盐与温度对化学需氧量测量的影响, 分别研究了不同浓度的硝酸钠与不同温度条件下标准液的紫外吸收光谱的变化情况, 结果表明硝酸钠在208～238 nm有明显的吸收, 265～310 nm谱区模型不受硝酸钠吸收的影响, 温度的升高会导致标准液的紫外光谱吸光度的增大, 通过预测分析建立了不同校正模型下的温度补偿函数。

利用分光光度计, 通过对多菌灵及橙汁-多菌灵混合体系的紫外-可见吸收光谱进行研究, 得到橙汁中不同农药含量下的吸收光谱特征, 分析了吸光度与多菌灵农药含量的关系。 研究表明: 多菌灵药液在285 nm处有较强的特征吸收峰。 通过向橙汁中逐量添加028 mg·mL-1多菌灵标准溶液, 与纯多菌灵药液吸收光谱比较, 发现峰值位置出现了小幅度蓝移(285～280 nm), 说明橙汁和多菌灵发生了相互作用, 通过对280 nm波长处的吸光度与多菌灵药液含量进行最小二乘法线性拟合, 建立了橙汁中吸光度与多菌灵农药含量之间的预测模型, 发现吸光度与多菌灵药剂含量具有很好的线性关系, 其线性函数模型为: I=241+926x, 相关系数为0996, 回收率在81%～102%之间。 根据该回归模型, 可以得到橙汁中多菌灵农药残留量的准确值, 从而验证了利用紫外-可见吸收光谱测定橙汁中多菌灵残留量的方法的可行性。 研究表明, 利用光谱技术直接对果汁中农药残留检测方法是可行的, 能够满足快速分析的需要, 本研究为农药残留检测提供了新的途径。

以pH 40 HAC-NaAC缓冲溶液为介质, 用硼酸碘化钾溶液(BKI)作为O3吸收剂。 O3将I-氧化生成为I2, 溶液中过量的I-与I2 又可形成I-3, 有阳离子表面活性剂(CS)如氯代十六烷基吡啶(CPCl), 溴代十四烷基吡啶(TPB), 十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB), 十四烷基苄基二甲基氯化铵(TDMAC)存在时, CS与I-3形成稳定的 (CS-I3)n缔合微粒, 在470 nm处有一个较强的共振瑞利散射峰(RRS), 随着O3浓度的增大, 体系中的I-3增多, I-3与CS形成的(CS-I3)n缔合微粒越多, 470 nm 处的RRS强度I增强, O3浓度与其增强值ΔI成线性关系, 各体系的线性范围分别为15～50, 50～100, 5～25, 1～50 μmol·L-1, 回归方程分别为ΔI=881c-401, ΔI=544c-311, ΔI=1539c-155, ΔI=1688c+051, 检出限分别为49, 12, 285, 056 μmol·L-1 O3。 实验考察了共存物质的影响, 当O3浓度为25×10-6 mol·L-1, 相对误差在±10%内时, 40×10-5 mol·L-1 Hg2+, 87×10-5 mol·L-1Fe3+, 50×10-5 mol·L-1 Ca2+, 25×10-5 mol·L-1 Zn2+和Cu2+, 28×10-6 mol·L-1 Pb2+和Cr3+, 42×10-5 mol·L-1 Mg2+, Mn2+和Ba2+对体系的测定无干扰。 说明该方法具有良好的选择性。 选用TDMAC体系检测空气中的O3, 结果令人满意。 采用激光散射技术研究了(TDMAC-I3)n缔合微粒体系的粒径分布。 当通入O3后, 过量KI与O3反应形成I-3, I-3与TDMAC反应生成(TDMAC-I3)n缔合微粒, 其粒径集中分布在1 106～3 091 nm之间。

大气校正是遥感数据定量化应用的关键步骤, 国产环境与灾害监测预报小卫星星座(简称HJ-1)CCD相机数据在进行大气校正时, 面对数据量大、 观测角度变化大、 气溶胶多变等各种问题。 本文针对HJ-1 CCD相机的波段特征, 利用Hsu等提出的深蓝算法借助地表反射率库反演得到气溶胶光学厚度, 结合辅助角度数据计算观测几何, 利用核驱动模型完成了BRDF校正, 提出了针对HJ-1 CCD数据的在植被、 裸土等地表类型通用的大气校正算法; 在数据处理中, 采用查找表和双线性插值的方法分块计算HJ-1 CCD图像的大气参数, 利用IDL语言的矩阵运算大大加快了大气校正速度, 实现了快速大气校正。 以2012年7月3日过境中国华北平原的1景CCD数据进行了算法实验, 结果表明, 该算法较好的校正了大气对地表反射率的影响, 能够在8 min内快速完成1景数据量约为1 G的CCD数据的大气校正, 校正后的土壤和植被等典型地物的反射率更接近其光谱特征; 同时, 将校正结果与同期过境的MODIS地表反射率产品进行了比对, 由于分辨率的较高, HJ-1的结果细节表现要优于MODIS, 而二者获得的典型地物反射率相关性较好(相关系数大于09)。 误差分析表明, 气溶胶类型的误判会对近红外波段地表反射率带来较大的误差, 在005左右, 而地表反射率库002的误差, 会对红波段和绿波段的大气校正结果带来001左右的误差。

由于大气环境的变化, 大气气溶胶污染对光学遥感器成像品质的影响越来越受到载荷研制部门的重视。 天基光学遥感系统成像过程中, 受到大气气溶胶退化的影响使得光学遥感器成像品质的恶化。 大气导致图像质量降低主要原因之一是气溶胶混浊介质引起的前向光散射。 根据气溶胶辐射特性, 利用混浊介质辐射传输方程, 推导了包含气溶胶光学特性的大气点扩散函数模型。 根据此模型, 定量化分析与评价其对光学遥感器成像的大气模糊效应。 研究发现气溶胶介质除了对遥感器成像过程中大气透过率能量衰减影响外, 更重要的是由于散射对成像质量产生退化作用, 大气气溶胶光学厚度的增加使得气溶胶散射强度的增强, 气溶胶光学厚度的变化同样强烈的影响着点扩散函数的空间分布范围, 正是因为气溶胶在空间域内对图像产生的退化作用, 使得遥感图像质量降低, 尤其是图像清晰度的下降。 同时, 该模型也为遥感图像仿真中, 大气链路环节的优化与改进提供了参考依据与模型方法。

细菌总数是生鲜肉的最主要安全参数之一, 肉品的光学扩散特征反映其细菌总数。 对高光谱扩散数据利用不同的拟合算法处理与分析, 并比对生鲜猪肉细菌总数建模的相关性差异, 确定了用于最终建模的最佳扩散特征参数, 为后续的装置开发提供建模依据。 冰箱调至4 ℃恒温, 在里面放置63个分割好的猪肉样品, 每天间隔固定时间从里面随机取出4~5块样品, 获取猪肉表面的400~1 100 nm波长范围内高光谱散射图像, 从高光谱图像中提取猪肉的扩散光谱曲线, 利用Lorentz函数和Gompertz函数以及修正后的函数, 拟合处理与分析扩散数据, 拟合后的不同参数可以代表样品的特征光谱, 细菌总数的标准值用平板计数法获得, 然后单独用各单个参数、 多个参数结合的方式, 多元线性回归的统计方法, 与细菌总数分别建立模型。 实验结果表明, Lorentz三参数结合, Lorentz四参数结合, Gompertz四参数拟合的模型相关系数较高, 其校正集和预测集相关系数分别为093, 096, 096和090, 090, 092, 标准偏差分别为047, 044, 039和056, 046, 042, 其中, 相关性最好的是Gompertz四参数结合, 在装置的开发中可以优选相关性和稳定性最好的模型导入装置系统中。

基于近地高光谱成像技术结合化学计量学方法, 实现了黑豆品种的鉴别。 实验以三种不同颜色豆芯的黑豆为研究对象, 采用高光谱成像系统采集380～1 030 nm波段范围的高光谱图像, 提取高光谱图像中的样本感兴趣区域平均光谱信息作为样本的光谱进行分析, 建立黑豆品种的判别分析模型。 共采集180个黑豆样本的180条平均光谱曲线。 剔除明显噪声部分之后以440～943 nm范围光谱为黑豆样本的光谱, 采用多元散射校正(multiplicative scatter correction, MSC)对光谱曲线进行预处理。 分别以全部光谱数据、 主成分分析(principal component analysis, PCA)提取的光谱特征信息、 小波分析(wavelet transform, WT)提取的光谱特征信息建立了偏最小二乘判别分析法(partial least squares discriminant analysis, PLS-DA), 簇类独立模式识别法(soft independent modeling of class analogy, SIMCA), 最邻近节点算法(K-nearest neighbor algorithm, KNN), 支持向量机(support vector machine, SVM), 极限学习机(extreme learning machine, ELM)等判别分析模型。 以全谱的判别分析模型中, ELM模型效果最优; 以PCA提取的光谱特征信息建立的模型中, ELM模型也取得了最优的效果; 以WT提取的光谱特征信息建立的模型中, ELM模型结识别效果最好, 建模集和预测集识别正确率达到100%。 在所有的判别分析模型中, WT-ELM模型取得了最优的识别效果。 实验结果表明以高光谱成像技术对黑豆品种进行无损鉴别是可行的, 且WT用于提取光谱特征信息以及ELM模型用于判别黑豆品种能取得较好的效果。

为了精准地估测荒漠化地区的稀疏植被信息, 选取内蒙古苏尼特右旗为研究区, 以天宫一号高光谱数据为数据源, 结合野外实地调查数据, 通过归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)和土壤调节植被指数(soil adjusted vegetation index, SAVI)对研究区内的植被覆盖度和生物量进行反演, 并对比两种植被指数的优劣。 首先, 分析了每种波段组合下的植被指数与覆盖度、 生物量的相关性, 确定了最大相关的波段组合。 覆盖度和生物量与NDVI的最大相关系数可达07左右, 而与SAVI的最大相关系数可达08左右。 NDVI的最佳波段组合的红光波段中心波长为630 nm, 近红外波段的中心波长为910 nm, 而SAVI的组合为620和920 nm。 其次, 分别构建了两种植被指数与覆盖度、 生物量之间的线性回归模型, 所建模型的R2均能达到05以上。 SAVI所建模型R2要比NDVI略高, 其中植被覆盖度的反演模型R2高达059。 经留一交叉验证, SAVI所建模型的均方根误差RMSE也比基于NDVI的模型小。 结果表明: 天宫一号高光谱数据丰富的光谱信息能有效地反映地表植被的真实情况, 并且SAVI比NDVI更能较为精准地估测荒漠化地区的稀疏植被信息。

提出利用布拉格光纤光栅(FBG)非均匀反射谱监测复合材料结构渐进损伤的方法。 对波纹型复合材料蒙皮样件进行有限元分析, 预测蒙皮在拉伸载荷下失效过程和对应临界失效载荷大小, 据此重构FBG传感器的非均匀反射谱, 获得铺层失效与传感器反射谱的对应关系, 并为实验光谱记录提供参考。 构建一种基于FBG非均匀反射谱监测波纹型复合材料蒙皮渐进损伤的监测系统, 进行拉伸实验, 实验结果表明系统实测光谱与重构的反射谱趋势相同, 对应失效载荷与预测值最大误差为86%, 证明了采用FBG传感器监测波纹型复合材料蒙皮渐进损伤的可行性。 该方法通过实时监测预测失效范围内FBG非均匀反射谱的变化, 简单易行, 测量及传导光路实现全光纤化, 无需破坏试件结构, 即可实现对波纹型复合材料蒙皮渐进损伤程度及铺层失效次序精确、 迅速的在线监测, 研究结果为智能蒙皮动态监测领域提供新的思路和实验参考。

在pH 740 的Tris-HCl缓冲溶液中, 利用以蛋白荧光变化为考察对象的传统荧光光谱法和以药物荧光变化为考察对象的弹性散射荧光法, 分别研究了293和303 K温度下格列吡嗪(Gli)与牛血清白蛋白(BSA)之间的反应机理, 两种方法所得结论均一致。 即Gli与BSA之间猝灭方式为动态猝灭; 两者主要通过疏水作用力结合, 结合位点主要位于BSA的疏水区, 结合位点数约为1; Hill系数nH小于1, 表现为弱的负协同作用。 弹性散射荧光法得到的Gli-BSA体系的结合常数均比传统荧光光谱法大, 表明以药物荧光变化为考察对象的研究更准确、 合理, 并通过紫外光谱法对其所得结果的合理性进行了验证。 结果表明: 传统荧光光谱法利用蛋白为研究对象, 研究药物与蛋白之间的相互作用存在一定的不足, 其谱图只能反映蛋白分子与药物相互作用的部分信息, 而弹性散射荧光法利用药物为研究对象, 能够更全面、 准确地表达药物与蛋白之间的作用信息。

建立一种利用分光光度法快速测定过氧化氢溶液浓度的方法。 本方法基于在酸性条件下硫酸铈能够与过氧化氢发生氧化还原反应, 橙黄色的四价铈被还原为无色的三价铈, 从而导致其溶液的吸光度值发生变化, 根据溶液中硫酸铈和过氧化氢的反应定量关系, 可计算得到过氧化氢的浓度。 本方法选择的测定波长为480 nm, 硫酸浓度为05 mol·L-1, 反应时间为30 min。 研究结果表明, 该方法具有较高的精度和准确度, 其重现性实验的相对标准偏差(RSD)为031%, 而准确度实验的RSDs≤091%。 该方法具有操作简单、 快速, 检测灵敏度高, 实验成本较低等优点, 适用于工业快速分析。

土壤碱化严重威胁干旱区农牧业的发展, 传统碱化程度的测定为破坏性取样和实验室分析。 为验证利用普通数码相机的可见光光谱快速准确的估测土壤碱化程度的可行性, 以土壤pH、 野外实测数字照片、 端元光谱数据为基础, 分析了颜色空间(RGB, HLS, CIEL*a*b*)各参数与土壤pH的相关性, 采用偏最小二乘法(PLSR)分别建立了三种颜色空间预测土壤pH的定量模型, 并比较了照片数据与端元光谱数据所建立的模型精度的差异。 结果表明: 三种颜色空间中, 虽然大部分参数与土壤pH间均达到了极显著相关水平, 但CIEL*a*b*空间各参数与土壤pH的相关性最高, 预测模型判定系数R2最高(0795), 并且RMSECV最低(0084)。 预测集也说明了该模型具有较好的精度和稳定性(R2=0781, RMSEP=0158)。 由于CIEL*a*b*颜色空间各参数间数据冗余小, 又避免了RGB空间各参数数值会受设备影响的不足。 因此, 利用其定量提取土壤碱化信息具有一定优势。 数字照片数据与端元光谱数据所建立的预测土壤pH定量模型精度无显著差异。 因此, 数字照片具有提取土壤碱化信息的潜力。

利用三维荧光和紫外-可见吸收光谱对贵州典型植烟区烤烟石油醚提取液进行光谱测定, 获得烟叶化学物质总体特征光谱信息。 光谱总体相似, 但强度存在差异。 三维荧光光谱中观察到三个特征峰, 分别为峰Ⅰ: Ex/Em=297/326 nm, 峰Ⅱ: Ex/Em=250/330 nm, 峰Ⅲ: Ex/Em=225/336 nm。 峰强度表现为峰Ⅰ＞峰Ⅲ＞峰Ⅱ; 紫外-可见吸收光谱在300～500 nm波段呈现4个特征吸收峰, 最大吸收波长λmax分别为329, 419, 445和472 nm。 根据三维荧光及紫外-可见吸收光谱特征峰的相对强度得到表征不同香型风格烟叶的总体化学物质相对含量的差异。 利用三维荧光强度分数(D)及强度比值(R)的光谱数据进行聚类分析, 在一定的距离系数范围内, 能清晰划分贵州典型区域的“清甜香”和“醇甜香”两类特征香型烤烟。 用荧光强度比值聚类较强度分数聚类更能在较小的距离系数内实现分类; 三维荧光法较紫外-可见光谱法聚类的特征性更好。

通过实地光谱测量, 研究了不同碱化程度土壤上向日葵在不同生育期冠层光谱反射率、 红边参数及与对应的土壤碱化度和pH之间的关系。 结果表明, 不同碱化程度土壤上向日葵生育期冠层反射光谱具有绿色植物的光谱反射特征, 随着向日葵生育期的推进, 向日葵冠层光谱反射率逐渐增大, 到开花期在809 nm处形成一个高的反射峰。 在近红外短波范围, 向日葵光谱反射率随碱化程度的减轻而增大。 用红边一阶微分光谱特征参数分析, 向日葵冠层反射光谱红边位置在整个生育期处于702～720 nm之间, 并随着碱化程度的加重, 红边位置和红边斜率呈“蓝移”现象; 而在同一碱化程度水平上, 随向日葵生育期的推进, 红边位置和红边斜率均出现先“红移”后“蓝移”的现象。 相关分析和回归分析显示, 土壤碱化度、 pH与红边位置均呈极显著正相关和二次多项式关系, R2值分别为0745 6和0615 3。

微波具有萃取效率高、 加热均匀、 节省时间等特点, 而恒能量同步荧光法应用于多环芳烃的检测可提高选择性, 导数技术又能放大窄带灵敏度, 抑制宽带, 改善分辨能力。 本文结合恒能量同步荧光扫描技术与导数技术, 采用家用微波炉, 建立了食品中苯并(α)芘(BaP)的微波辅助萃取-二阶导数恒能量同步荧光法。 探讨了影响微波萃取效率的主要因素, 如萃取溶剂的类型及使用量、 微波萃取时间及冷却时间、 微波辐射功率等, 并与超声萃取做了比较。 对低脂肪样品直接用混合溶剂微波萃取即可进行光谱扫描检测食品中的BaP; 对高脂肪样品将皂化和微波辅助萃取这两步操作同时进行, 简化操作步骤, 缩短样品的前处理时间, 使样品的整个分析过程可在1 h内完成。 该方法操作简单、 快速、 费用低廉, 已应用于实际样检测, 低脂肪样品的加标回收率为900%～1050%, 高脂肪样品的为833%～946%, 方法重现性好, 结果令人满意。

为制备腈菌唑(M)分子印迹聚合物, 建立了选择合适的功能单体以及功能单体添加量的方法。 利用紫外光谱法研究α-甲基丙烯酸(MAA)、 丙烯酰胺(AM)与M作用形式、 作用强度、 最佳浓度比和形成的结合位点数。 结果表明, M与两种功能单体都会形成氢键; M的三唑环共轭双键的π电子吸收能量跃迁到π*共轭反键轨道, 氢键的形成会使π→π*的吸收带发生迁移, 最大吸收波长随着体系功能单体浓度增加而发生红移。 M与两种功能单体最佳浓度配比分别为: M∶MAA=1∶4和M∶AM=1∶2。 M与两种功能单体都具有结合能力, 且结合力较强。 采用AM为功能单体合成的分子印迹聚合物对M具有更好的稳定性和特异识别能力。

通过开展光谱测试试验, 对黄萎病棉叶光谱测试影响因素进行准确性分析, 明确各因素对黄萎病棉叶光谱识别的影响程度, 优化其光谱测试方法。 结果表明: 黄萎病不同严重程度下, 棉叶病症部位反射率形状和大小在所有波段均高于正常部位, 差异显著; 白板做底板时棉叶光谱值在可见光波段略高于黑板, 其他波段显著高于黑板; 棉叶主茎叶影响较小, 旁叶影响较大; 相同或相邻叶位影响较小, 不同叶位影响较大; 正常叶叶位影响较小, 病害叶叶位影响较大; 棉叶背面光谱反射率在可见光波段高于正面, 近红外波段呈先高后平再低的趋势, 短波红外波段呈先高后低的趋势; 不同测试时间, 测试品种的棉叶光谱特征差异较小, 单一条件下对病害识别的影响在可接受范围内; 不同测试试验区的棉叶光谱特征差异很小, 对病害识别基本无影响。 各因素对黄萎病棉叶光谱识别的影响程度不同, 结果可为作物病害光谱识别的研究人员提供参考。

作为一种常用的等离子体诊断方法, 原子发射光谱法具有非侵入、 在线诊断、 时空分辨等优点, 在等离子体诊断领域得到了广泛的应用。 作为一种单次脉冲离子源, 真空弧离子源具有结构紧凑、 工作压强低、 束流大和可以随时开始工作等其他类型的离子源所无法比拟的优点, 在离子源研究和应用领域受到了极大的关注。 为了研究真空弧离子源的放电过程, 对其放电生成等离子体的特性进行详细描述, 并为进一步的离子源研究和改进奠定基础, 采用原子发射光谱法对其放电生成等离子体的参数进行诊断。 本文结合原子发射光谱的斯塔克(Stark)展宽和Saha-Boltzmann方程, 发展了两种针对光谱仪采集到的发射光谱数据的处理方法, 可对等离子体的电子温度、 电子密度、 离子温度以及热运动状态进行诊断。 对阴极为Ti(H)材料时真空弧离子源放电生成的等离子体, 分别采用这两种方法对其进行了诊断, 对诊断结果的有效性进行了判断。 此外, 还对光谱采集过程中, 实验室背景辐射对诊断结果的影响进行了讨论。

目前岩土工程性能的测试多为破坏性试验, 不能用于固土现场的在线监测。 激光击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy, 简称LIBS)技术具有快速、 实时在线等特点。 利用自行搭建的一套LIBS检测系统对不同配比的离子土固化剂(ionic soil stabilizer, ISS)水溶液改性滑带土进行了时间演化研究, 并通过与改性后土壤的塑性指数、 粘聚力、 压缩系数等工程性质的比对, 发现在现有的三个配比(1∶100, 1∶200, 1∶300)中1∶200的ISS改性过程中阳离子交换速度最快, 工程性能指标显示改性效果非常明显, 这些工作为ISS应用于固土工程提供了实验依据, 同时也为岩土工程性质的检测提供了一条新的思路。

研究了电感耦合等离子体质谱( ICP-MS)法测定锰锌铁氧体中硅和磷元素的分析方法。 样品用硝酸+盐酸经微波溶解, 用超纯水稀释后直接进入ICP-MS法进行测定。 通过向八极杆碰撞/反应池(ORS)中引入氦气, 消除高盐基体带来的多原子离子质谱干扰, 采用Y为内标元素校正基体效应所产生的影响, 优化了仪器的最佳工作参数。 采用NIST SRM 362和NIST SRM 364验证了方法的准确性, 测定结果与标准物质所提供的参考值一致。 硅和磷元素的检出限分别为091和027 μg·L-1。

随着现代工业技术的飞速发展以及人类活动的影响, 土壤中重金属污染问题愈发严重, 土壤重金属污染已经成为当前全球面临的很严峻的环境问题, 也逐渐成为了全球土壤和环境研究的重点。 传统的通过点样测量的方法获取土壤重金属含量虽然精度较高, 但是耗时耗力, 成本较高, 且不能大面积、 快速得到所研究区域的重金属含量分布。 遥感技术的发展为土壤重金属含量的研究提供了新的思路, 为了使用遥感技术反演某地区土壤重金属含量, 了解其光谱特征是快速、 准确建立反演算法的基础。 以重庆市万盛采矿区为研究区, 分别在2012年3月和8月用ASD FieldSpec Pro Ⅲ地物光谱仪(350～2 500 nm)对该地区171组和123组土壤样进行了现场光谱测定, 并在第二次光谱采集的时候对其中的40个土壤样进行了土壤化学分析以建立土壤中三种重金属含量的反演模型, 为遥感定量反演研究区土壤As, Cd, Zn三种重金属含量提供科学依据。 结果表明: 在万盛采矿区, 土壤在近红外波段R2320与R1755波段、 R2260与R2210、 R1920与可见光波段R480波段的反射值比值分别和土壤中As, Cd和Zn含量存在较好的相关性, 由此可根据采样点光谱及地理插值获得研究区土壤中As, Cd和Zn含量的分布图。

为了从组织和器官水平研究植物在铅锌矿山开采区尾矿坝土壤中植物中毒和胁迫机制, 使用同步辐射微束X射线荧光技术(μ-SRXRF)研究了K, Ca, Mn, Fe, Cu, Zn, Pb等元素在云南某铅锌矿区尾矿坝土壤中生长的拟南芥幼苗中的分布特征。 发现Pb易富集于植物根部, 也容易富集在植物顶端叶芽部位, 这是很多研究没有发现的。 整株幼苗中Pb都与Mn形成明显的竞争分布特征。 导致植株中毒凋亡的原因可能是Pb造成的拟南芥顶端幼芽的氧化压力, 以及Pb分布对Mn等植物必需元素的吸收和分布的抑制。 为研究Pb在土壤中的形态和植物可利用性, 针对拟南芥及其根际土壤中开展了Pb L3边X射线吸收近边精细结构谱(XANES)研究, 发现尾矿坝土壤种植的拟南芥根际土壤Pb主要以PbO(642%), Pb(OH)2(288%), Pb3O4(63%)形式存在, 而非Pb矿物矿石或有机Pb形式存在, 本尾矿坝土壤中Pb的植物可利用水平不高。 进一步开展土壤中Pb进入植物的过程以及该过程中Pb的形态发生的变化, 尤其是溶解性有机质在其中的角色, 是开展重金属胁迫下植物中毒和解毒机制研究的重要前提。

植物源防腐剂因其环保、 广谱、 高效等特点越来越受到木材防腐行业的重视, 从微观层面探索香樟提取物影响木材腐朽的机理是发展利用植物源防腐剂的重要基础。 试验采用香樟木质部的四种溶剂提取物、 ACQ及樟脑配制成防腐剂进行防腐试验, 结果表明: 10%浓度的香樟木质部甲醇提取物以及4%浓度的ACQ处理试件均达到I级强耐腐水平, 4%樟脑、 10%香樟乙酸乙酯和10%丙酮提取物处理的试件达到Ⅱ级耐腐水平。 通过XRD对比发现结晶区2θ衍射强度由大到小的顺序为: 10%蒸馏水提取物处理材、 马尾松素样、 10%丙酮提取物处理材、 10%甲醇提取物处理材、 10%乙酸乙酯提取物处理材, 四种香樟木质部提取物的防腐效果与相对结晶度大小呈正相关。 通过FTIR研究发现表征纤维素和半纤维素的特征峰值越低, 则被降解的量也越大, 相对应的防腐剂防腐效果越差。 处理试件中表征木质素的一系列特征峰峰高与未处理材相比有所升高。 香樟甲醇提取物以及ACQ处理试件的I1 510/I1 738, I1 510/I1 374, I1 510/I1 160的比值最小, 证明褐腐菌对其综纤维素的降解能力最弱, 防腐效果最好。

颜色釉是景德镇四大传统名瓷之一, 明清时期官窑颜色釉更是其中的杰出代表, 蕴含着丰富的科技和文化内涵。 采用能量色散X荧光仪和色差计, 首次较为系统地分析了景德镇明清官窑紫金釉瓷的胎、 釉化学组成和色度值, 初步探讨了不同时期官窑紫金釉的组成、 配方和呈色特征, 及其内在原因。 研究表明, 紫金釉中钙、 镁含量不同于景德镇同时期其他釉种, 应刻意选用了镁含量较高的赤褐色或褐色石灰石炼制釉灰入釉; 明代紫金釉中镁、 铁含量高于清代样品, 导致其釉层表面富铁晶体的析出, 降低了釉面的明度和光泽度, 这也是景德镇明代官窑紫金釉外观呈色更为深沉古朴的主要原因。 此外, 景德镇明清时期官窑紫金釉瓷胎组成具有“高硅低铝”的特征, 且从明代至清代SiO2/Al2O3摩尔比呈下降趋势, 表明清代紫金釉制品胎体中高岭土的添加比例有所提高。 实验结果填补了我国陶瓷科技发展史研究中关于景德镇明清官窑紫金釉部分的不足, 为全面认识景德镇官窑制瓷技术和内涵价值提供了一定的科学素材。

恒星大气物理参数(有效温度、 表面重力、 化学丰度)的自动测量是天体光谱数据自动处理中的一项重要内容。 由于光谱数据的高维性的特点, 处理运算量非常大, 对于光谱的实时分析及处理会造成延误。 文章提出了一种基于Lick线指数, 利用核偏最小二乘回归(KPLSR) 对恒星大气物理参数进行测量的方法。 可以有效地减少运算量并可达到理想的准确率。 首先计算Kurucz合成光谱的Lick线指数, 利用核偏最小二乘回归方法建立Lick线指数与大气物理参数之间的核回归模型, 并利用DR8实测光谱数据对得到的模型进行测试, 将测试的结果与SEGUE SSPP提供的大气物理参数进行了对比, 取得了比较好的效果。 此外, 为了检验噪声对参数测量的影响, 本文还对Kurucz光谱分别加了信噪比为10, 20, 30, 40, 50, 70, 90, 120的高斯白噪声, 对得到的不同信噪比的Kurucz数据进行了测试, 实验结果表明, 核回归模型对噪声比较敏感, 光谱数据的信噪比越高, 其大气物理参数的预测精度越高。 提出的基于线指数建立核偏最小二乘回归模型的方法运算量小, 训练速度快, 适合用于恒星大气物理参数的测量。

一氧化碳是一种无色、 无味、 有毒、 易燃的危险气体, 且低浓度的该气体可以使人中毒、 窒息、 危及生命。 因此研制一种能够检测一氧化碳气体浓度的检测仪意义重大, 尤其在环境复杂(湿度和粉尘浓度都很大)的矿井下。 本文所述的是一种紧凑型检测仪器, 其能够灵敏、 快速、 连续地监测环境空气中痕量一氧化碳气体浓度。 该仪器采用激发波长为48 μm的中红外量子级联激光器(QCL)和红外碲镉汞探测器的最新半导体技术, 结合中红外光程长度为76 m的多次反射herriott吸收气室, 可以在4 s的采样时间内实现40 nmol·mol-1气体检测灵敏度。 同时, 该仪器利用差分吸收光谱检测原理, 设计了双光路双通道空间光学结构, 消除了电调制光源所带来的不稳定性, 有效地提高了仪器浓度检测下限。 实验表明, 该仪器通过所集成的气体浓度反演算法, 能够在无需校准的情况下, 可以用于环境监测中的实地痕量气体测量, 并且操作人员可以通过替换在不同波长下运行的QCL来测量其他气体。

提出了一种将全景成像系统应用到大气临边探测的光学系统设计方案。 首先考虑到特殊的工作波段以及创新性应用, 根据应用技术指标, 在传统全景环形透镜的基础上, 结合探测器尺寸限制, 精细调整四个球面的曲率半径, 以便得到最佳光学传递函数。 然后基于像差理论设计中继镜组系统, 补偿全景环形透镜产生的像差, 采用折射率n以及阿贝常数ν不同的双分离的正负透镜组合, 负透镜采用熔石英, 正透镜采用氟化钙, 从而使色差最小。 最后运用CODE-V光学设计软件对系统进行优化, 列出重要的公差参数, 为后续加工装调提出要求。 优化结果表明, 光学系统在各个视场的光学传递函数均达到了07以上, 各视场能量集中度为80%的弥散圆直径均小于11 μm, 完全满足设计指标要求, 也证明了将全景环形成像系统应用到紫外波段大气临边探测的方案是可行的。

编码孔径光谱成像仪根据压缩传感理论, 对物体进行光谱成像。 编码孔径光谱数据复原的特点在于能将探测器上所得到的二维编码像复原成三维的数据立方体。 两步迭代收缩阈值算法是在迭代收缩阈值算法和迭代加权收缩算法基础上加以改进而得出的, 采用两步迭代收缩阈值算法对编码孔径光谱数据进行复原, 成功地由二维编码像复原出了三维数据立方体, 具有迭代步数少, 收敛速度快的特点。

大孔径静态干涉成像光谱仪获取图谱数据立方体的过程包含干涉仪调制、 探测器矩形函数卷积采样和光谱反演, 其光谱信噪比评估模型复杂。 从光谱能量调制、 采样、 反演的完整传输过程入手, 根据探测器矩形卷积采样原理, 采用离散傅里叶变换取实部的光谱反演方法, 进行信号与噪声的理论推导, 建立了大孔径静态干涉成像光谱仪光谱信噪比评估模型。 考虑了与波数相关的光学系统透过率、 干涉仪分束面效率、 探测器量子效率等仪器设计参数和主要电路噪声参数, 进行了光谱信噪比仿真计算。 利用LASIS仪器进行了光谱信噪比实验测试, 测试结果与模型仿真计算结果平均偏差为358%, 单谱段信噪比趋势基本吻合, 验证了评估模型的正确性。 评估模型中包含了典型LASIS成像光谱仪由输入光谱辐射到输出光谱数据的各项主要技术环节, 在信噪比计算公式中带入干涉仪分束面干涉效率、 探测器矩形采样方式等因素对仪器光谱信噪比的影响算子, 并利用实际仪器进行了实验验证, 对提高LASIS成像光谱仪工程设计水平具有指导意义。