使用两种或者更多种类的富勒烯衍生物作为受体可以使poly(3-己基噻吩)（P3TH）系的混合异质结太阳能电池效率明显提升。 这样的提升源于当受体使用富勒烯多重加合物的最低未占轨道（LUMO）提升而使其开路电压升高。 虽然其他聚合物也同样能获得高的开路电压, 但是大多数的聚合物却不像P3TH一样获得性能提升, 在与像苯基-C61-丁酸甲酯 (bis-PCBM)或者the indene-C60 bis-adduct (ICBA)混合后表现出下降的光电流。 在此, 我们研究这些性能改变的原因。 使用［6,6］-苯基C70-丁酸甲酯(PC70BM), ICBA和bis-PC70BM作为受体并且PTB7作为给体, 其结构为: ITO/PEDOT: PSS/活性层/LiF/Al, 聚合物太阳能电池的表现的性能分别为7.29%, 4.92% 和3.33%。 性能的改变可能主要归因于不同受体影响器件激子产生和电荷收集。

微纳光纤环形腔作为传感器件, 具有灵敏度高、 响应快的优点, 因而越来越广泛地应用在传感领域。 环形腔的谐振光谱直接反映外界环境的变化, 因此谐振光谱分析对探测环境参数至关重要。 从理论和实验研究了微纳光纤环形腔谐振光谱与海水温度的关系。 首先, 数值计算了基模（HE11）两个垂直偏振态的传播常数随光纤直径和探测波长的变化关系, 计算结果表明传播常数随光纤直径增大而增大, 随波长增大而减小, 同时计算了传播常数随海水温度的变化, 海水温度越高, 传播常数越大, 表明海水温度的变化会影响到模式的传播常数, 因而可以通过测量谐振光谱的变化得知海水温度的变化。 其次, 搭建了海水温度传感实验系统, 获得了微纳光纤环形腔海水温度的谐振光谱, 实验发现同时存在两套谐振峰, 分别对应基模的TE模和TM模, 两个偏振模式的传感灵敏度分别为5.54和5.24 pm·℃-1。 最后, 探讨了基模两个偏振态谐振光谱的产生原因, 由于结型耦合区的扭曲耦合使得两个偏振态分离, 并对两个偏振模式的谐振强度进行了分析。 两个模式的谐振强度不同, 而且随着波长的增加, 一个模的谐振强度不断增强, 另一个模的谐振强度逐渐减弱。 这是由于不同耦合态的耦合系数和衰减决定的, 而且他们随着波长而改变。 实验结果与理论计算相吻合。

在核能谱分析中, 高斯函数最小二乘拟合法是计算单能峰净峰面积常用的方法, 该方法精度较高, 但噪声敏感性较强, 导致拟合出的高斯函数在峰位附近的残差向量较大。 针对该问题, 对高斯函数最小二乘拟合法进行了详细推导, 分析了峰位附近残差向量较大的原因, 提出了一种基于高斯函数最小二乘拟合法的高斯函数加权最小二乘拟合法, 即在高斯函数最小二乘拟合法的基础上, 引入了权重因子。 该权重因子与取对数后数据权重削弱趋势相反或与数据本身趋势相符, 以减小噪声敏感性。 由于在求解高斯函数参数的过程中涉及到求逆矩阵运算, 计算量较大, 耗时较长, 为了提高实时性, 将求逆矩阵的运算过程转换为了简单的方程组运算, 并给出了高斯函数的幅值、 中心及方差参数的快速求解公式。 将这两种方法用于55Fe的特征X射线单能峰的实际拟合中, 结果表明, 高斯函数加权最小二乘拟合法效果均较好, 这说明该方法降低了噪声敏感性, 减小了高斯函数在峰位附近的残差向量, 进一步提高了拟合精度。 另外, 使用快速求解公式, 也减小了运算量, 增强了实时性, 为在便携式设备中的有效使用提供了可能。

大气水汽含量（precipitable water vapor, PWV）对遥感定量化及生态环境方面研究具有重要意义。 针对传统水汽探测方法存在的问题, 提出一种基于多通道表观反射率的ICIBR（improved continuum interpolated band ratio）水汽遥感反演方法。 该方法结合MODIS数据第17, 18和19三个近红外通道的水汽吸收特点, 利用MODTRAN模型模拟大气含水量与三个通道ICIBR之间的关系, 构建了适用于MODIS数据的ICIBR大气水汽含量定量反演模型。 基于提出的ICIBR水汽反演方法, 选择北美洲南部典型干旱、 半干旱区德克萨斯州、 俄克拉荷马州等地区为研究区, 使用不同时间的四期MODIS 1B数据进行水汽反演实验。 同时, 选择SuomiNet提供的GPS水汽地基观测数据对反演结果进行精度验证以及MODIS大气水汽产品（MOD05）进行对比评价。 验证和对比结果表明: 该算法水汽反演结果与GPS水汽实测数据具有较高的一致性（r=0.967）, 均方根误差为0.276 cm, 有71.08%的观测点对满足水汽反演误差精度（EE~±0.05+0.15PWVgps）要求, 同时与MOD05大气水汽产品相比, 该方法在反演精度和准确估计方面有了较大提高, 能够有效降低61%的水汽反演高估现象。 该方法较传统算法更为简易、 实用, 具有较高的整体水汽反演精度。

介绍了一种基于差分光学吸收光谱技术对上海城市大气中HCHO和CHOCHO进行高时间分辨率的测定方法。 针对HCHO和CHOCHO的不同吸收结构, 选择适当的光谱分析波段, 扣除干扰气体的吸收, 有效降低残差, 得到了用于反演目标气体的光学厚度, 并进一步获得2013年10月HCHO与CHOCHO的浓度变化特征。 HCHO, CHOCHO平均浓度分别为(4.0±1.6)和(3.4±1.2) μg·m-3。 受人为源的影响, HCHO工作日平均浓度高于假期平均浓度, 而CHOCHO的浓度相差不大。 两者浓度的日变化趋势相似, 早晨06:00—07:00出现最大值后迅速下降, 到09:00左右出现最小值后又缓慢上升, 并在夜间至日出前保持相对稳定的浓度水平。 为探索大气HCHO可能的来源和生成过程, 选取夜间稳态阶段, 早高峰阶段, 光化学反应阶段和晚高峰阶段等四个典型时段对HCHO的来源进行解析。 NO2作为HCHO的一次源指示物; 同时作为光化学反应的中间产物, HCHO和CHOCHO生成机理具有相似性, 因此以CHOCHO作为解析HCHO的二次源指示物, 利用线性回归模型来源解析结果所得HCHO浓度与实际观测值具有较好的相关性, 相关系数r为0.60～0.81, 分析得出上海城区二次来源对环境HCHO浓度的贡献约为三分之一。

制备了一系列不同比例的12CO2/N2和13CO2/N2混合物, 对样品进行显微激光拉曼测试分析后发现气体拉曼特征峰峰面积比与其摩尔分数比成正比例关系, 拟合方程的斜率被认为是拉曼量化因子F12CO2和F13CO2。 用气相组分中只含有12CO2和N2的流体包裹体验证了当F12CO2为1.163 49时, 根据气体的拉曼特征峰峰面积比能估算出其摩尔分数比。 由线性拟合后的方程斜率得出F13CO2和F12CO2分别为1.610 86和1.163 49, 它们的比率F13CO2/F12CO2是1.384 5。 在确定稳定同位素分子的拉曼参数和实验条件基础上, CO2气体碳同位素摩尔分数比C12/C13可根据A12CO2/A13CO2 (拉曼峰峰面积比)和F13CO2/F12CO2的乘积求出。 此外, 用已知摩尔分数比(C12/C13)的人造包裹体验证了此方法具有一定的可行性, 可以建立起定量分析CO2气体碳同位素激光拉曼测试方法。

Y2SiO5∶Ce3+(YSO∶Ce)具有高密度、 不吸潮以及良好的光输出和快速衰减的特性, 是一种重要的闪烁材料。 研究采用高温固相法制备Y2SiO5∶Ce3+0.2%（YSO∶Ce）。 在低温及室温下, 对闪烁体YSO∶Ce的时间分辨发射光谱、 激发光谱以及衰减曲线进行了测量和分析。 YSO∶Ce主要有两类发射, 一是晶体的缺陷发射, 发射中心在320 nm; 二是掺杂的Ce3+的5d→4f发射, 发射中心在440 nm。 只有当激发能量(Ex)大于材料带隙宽度（Eg）时才能够激发出晶体缺陷发射, 对应慢速的激发发射过程, 且低温时发射强度较大, 当温度升高时有温度猝灭, 在室温下时间分辨发射光谱中几乎观察不到晶体缺陷发射。 对于发射中心位于440 nm Ce3+的5d→4f能级发射, 在60~300 nm范围内能够观察到多个激发峰, 其中能量小于材料禁带宽度的激发是属于Ce3+ 5d能级的直接激发带, 对应快速的激发发射过程。 在低温时能够观测到发光中心位于392和426 nm分立的发射峰, 对应Ce3+的5d→4f（2F5/2, 2F7/2）的发射。 当温度升高到室温时, 光谱宽化, 无法观测到分立的发射峰。 在温度200和300 K时, 当激发光的能量大于带隙宽度, 衰减曲线有明显的上升沿, 说明有能量传递给Ce3+。

利用循环伏安法、 油水分配系数和红外光谱（FTIR）、 XRD射线粉末衍射以及圆二色谱（CD）对于绿原酸协同抗氧化的机理进行了研究, 并通过ABTS自由基清除能力对于绿原酸单体和复配混合物的抗氧化活性进行了测定。 结果表明, 复配绿原酸分子之间抗氧化活性差距越大, 抗氧化活性高的绿原酸含量越高, 协同效果越好; 协同过程中并未发现绿原酸复配混合物氧化电势的改变, 说明协同作用时分子间的氧化偶联作用并不存在; 转移电量与抗氧化指标之间具有很高的相关性（0.92）, 协同作用发生时体系的实际转移电量高于理论转移电量, 证明了高抗氧化活性绿原酸分子即双咖啡酰奎宁酸的重生; 油水分配系数绝对值差为0.13时的绿原酸复配组合具有良好的界面效应和高的协同效果; 红外光谱、 XRD射线粉末衍射以及圆二色谱并未发现绿原酸复配混合物中反映绿原酸分子相互作用和规则性排列的信息。 因此绿原酸分子之间重生机制和体系的界面效应是绿原酸发生协同抗氧化现象的主要原因。

分析并提供了一个利用MODIS窄波段数据, 估算地表宽波段（8～14 μm）比辐射率的最优估算方程, 并根据该方程获得了塔克拉玛干沙漠地区地表比辐射率特征分布情况。 首先, 沿塔克拉玛干沙漠的两条南北穿越公路, 使用傅里叶变换热红外光谱仪（FTIR）, 选取20个观测点, 获取实测的地表宽波段比辐射率。 其次, 利用MODIS温度产品MOD11A1和MOD11C1热红外区域第29, 31和32波段和MOD09A1近红外区域第7波段数据, 建立待定系数的地表宽波段比辐射率多元线性回归估算方程。 通过FTIR的观测值和MODIS数据确定该估算方程的系数, 并进行误差分析。 研究发现, 使用FTIR观测值, 由MODIS第29, 31和32波段数据的线性回归方程, 可以产生高精度的地表宽波段比辐射率。 加入MODIS第7波段后, 新的线性回归估算方程的精度更高, 均方根误差RMSE为0.004 5, 平均偏差Bias为0.000 1。 与文献中的其他六种估算方程横向对比, RMSE和Bias分别比其他六种估算方程低1和2个数量级。 最后, 利用该估算方程获得了研究区的地表比辐射率分布图, 结果显示, 沙漠中心区域的值为0.880～0.910, 平均值为0.906; 有稀疏植被区域的值为0.910～0.940; 靠近沙漠边缘的绿洲的值为0.950～0.980。

野生近缘种在丰富种质资源以及改善栽培物种品质产量方面具有十分重要的意义和作用。 采用傅里叶变换红外光谱对三七及其野生近缘种亲缘关系进行探讨, 以期为三七的品种改良及种质资源开发利用提供理论基础。 采集三七及其4个野生近缘种（珠子参、 屏边三七、 越南人参、 羽叶三七）、 三七总皂苷标准品红外光谱, 将三七及其野生近缘种红外光谱进行自动基线校正、 平滑、 纵坐标归一化、 二阶导数预处理, 结合主成分分析、 偏最小二乘判别分析及系统聚类分析进行亲缘关系研究。 结果显示, 三七与三七总皂苷标准品红外光谱在3 400, 2 930, 1 635, 1 385, 1 075, 927 cm-1等附近存在多个共有峰, 推测这些共有峰强度与皂苷含量之间有一定关系; 三七及其野生近缘种原始光谱较为相似, 存在C—H, CO, O—H, C—N, C—O等官能团吸收峰, 不同物种的二阶导数红外光谱指纹区（1 800～500 cm-1）具有较大差异, 如1 385和784 cm-1等特征吸收峰差异明显; 选取指纹区光谱数据进行主成分分析、 偏最小二乘判别分析, 通过比对两种方法的3D得分图, 偏最小二乘判别分析对物种的区分效果优于主成分分析; 前6个主成分数据的系统聚类分析表明, 三七与越南人参、 珠子参亲缘关系较近, 与屏边三七、 羽叶三七亲缘关系较远。 利用傅里叶变换红外光谱结合化学计量学的方法能有效对三七及其野生近缘种进行亲缘关系分析, 同时为药用植物种质资源相关研究提供借鉴与参考。

提出了一种基于木材表面光谱反射率的新型木材树种分类识别系统, 它解决了下面三个问题。 首先, 考虑到实际采集的光谱反射率曲线在某些波长噪声较大, 这些波长应该被删除。 另外, 木材光谱反射率曲线波段为350~2 500 nm, 原始实验数据为一个2 150维的向量（光谱采样间隔设定为1 nm）, 所以要对光谱数据进行特征选择和降维处理。 为高效和同时地解决这两个问题, 使用了一种散步矩阵求解特征值方法进行了光谱特征波长的特征选择, 同时还对噪声波长进行了滤波处理。 该方法收到了较好的效果, 具有一定的新颖性。 最后, 为了使光谱仪采集到的光谱反射率曲线具有最佳的模式可分性信息, 还对室内照明光源的安装高度进行了最优化设计, 使用遗传算法求解出光源的最佳安装高度, 使得采集的光谱反射率曲线具有最佳的树种分类信息。 因此, 提出的这种照明光源安装高度优化设计方法, 在一定程度上提高了树种分类识别的精度, 它具有较好的可行性和一定的新颖性。 针对东北地区常见的五种树种（白松、 樟子松、 落叶松、 杨木和桦木）木材进行大量的（约10万次）分类测试, 实验结果表明五种树种木材的混合识别率达到了95%以上, 具有较好的分类识别精度和速度。 特征选择的波长主要集中在近红外波段。

以SiO2为载体材料、 脂肪酸为相变材料制备具有相变调温性能与储湿调湿性能的SiO2基相变储湿复合材料。 采用等温吸放湿法和步冷曲线法测试不同脂肪酸用量的SiO2基相变储湿复合材料相变调温性能与储湿调湿性能。 利用傅里叶红外光谱测试SiO2基相变储湿复合材料的结构组成, 分析SiO2与脂肪酸的嵌合机理。 以SiO2基相变储湿复合材料的傅里叶红外光谱特征吸收峰作为输入层, 以SiO2基相变储湿复合材料的脂肪酸用量、 相对湿度52.89%下SiO2基相变储湿复合材料吸湿平衡含湿量与放湿平衡含湿量的平均值、 SiO2基相变储湿复合材料从30～15 ℃降温所需的时间作为输出层, 以S型激活函数作为隐含层, 利用BP神经网络建立结构参数与综合相变储湿性能的SiO2基相变储湿复合材料性能优选预测模型。 结果表明, SiO2基相变储湿复合材料中SiO2与脂肪酸仅为物理嵌合, 未发生化学作用; 当脂肪酸用量0.079 mol时, 所制备的SiO2基相变储湿复合材料具有最优的综合相变储湿性能, 即在相对湿度52.89%下的吸湿平衡含湿量为0.132 3 g·g-1、 放湿平衡含湿量0.147 5 g·g-1、 平衡含湿量的平均值为0.139 9 g·g-1, 从30～15 ℃降温所需的时间为1 305 s; SiO2基相变储湿复合材料的性能优选预测模型吻合性较好, 具有较高的精确度, 其预测值与实测值的相对误差为-2.07%和2.45%, 可以用于优选预测SiO2基相变储湿复合材料的储湿调湿性能和相变调温性能。

针对近红外光谱应用, 提出了一种基于高斯过程(GP)模型的波长选择算法, 即联合区间高斯过程(synergy interval gaussian process, siGP)算法。 首先将全光谱区域划分为一系列无重复且间距相等的区间, 再选取最优的若干个区间联合建立GP模型, 由于GP模型具有非线性处理能力, 因此该方法可以减少非线性的影响。 以红曲菌固态发酵过程中过程参数水分含量和pH值的检测为例, 新算法对水分含量、 pH值的预测集相关系数(rp)分别为0.956 4和0.977 3, 预测均方根误差(RMSEP)分别为0.012 7和0.161 0, 参与建模的数据点由全谱的1 500个分别减少到225个、 375个, 在对独立样本的预测上, 表现出较好的精度。 与传统联合区间偏最小二乘(siPLS)波长选择算法对比, siGP算法预测效果更好: 对水分含量和pH值, rp在GP模型预测时提高了3.37%和3.51%, RMSEP在GP模型预测时提高了29.4%和34.8%。 表明siGP结合GP模型能够有效选择波长区间以及提高近红外模型的准确性, 对进一步实现近红外光谱技术在线检测具有参考价值。

植物修复法是重金属污染场地修复的重要手段, 这种“绿色修复技术”得到了学者们的广泛关注和期待。 在重金属胁迫条件下, 植物自身会出现相应的响应反映, 进而逐渐适应并有效减缓重金属的直接毒害作用。 这种微尺度的调控行为往往多维度和不可见, 需要借助精密仪器分析技术加以剖析。 现阶段, 相关方面的研究还略显欠缺。 以黄土修复植物金盏菊幼苗为研究对象, 分析Pb/Cd复合胁迫对其表观形貌的影响, 采用傅里叶变换红外光谱法（FTIR）识别其地下和地上部分样本的官能团性质, 初步推断金盏菊对Pb/Cd胁迫的响应途径和耐受机制。 研究表明: 随着Pb/Cd胁迫程度的加剧, 金盏菊根冠弯曲萎缩, 根毛数量明显减少, 而其地上部分形貌差异很小。 Pb/Cd胁迫对金盏菊幼苗地下和地上部分的FTIR图谱影响较大: 3 573 cm-1附近的—OH峰强减弱且发生移动, 随着Pb/Cd胁迫浓度的增加, 峰形更趋复杂化; 这表明Pb/Cd与—OH间存在配位结合效应, Pb/Cd胁迫干扰了有机物的合成和分泌。 饱和C—H振动峰整体红移, 可能与细胞膜的膜脂氧化程度有关。 1 631和1 574 cm-1处吸收峰强下降, 说明与之关联的蛋白质组分特性可能有异。 1 385 cm-1处峰位有所偏移, 推测金盏菊通过改变果胶质和油脂的甲基化程度, 完成细胞组织对Pb/Cd胁迫的“直接排斥→逐步适应→增强抗逆性”的过程转变。 FTIR对于识别土壤重金属的植物修复机制具有重要指导意义。

为寻找药品近红外通用性定量模型在建立过程中用于确立最优模型的关键评价参数组合, 收集整理了目前各种商品化化学计量学软件及文献中的13个常用于评价近红外定量模型的统计学参数, 结合人用药品注册技术要求国际协调会对于药品定量分析方法验证基本要求, 对92个药品近红外通用性定量分析模型的这些参数进行了计算和分析。 通过对各个参数之间相互关系的研究, 确定了适合于药品近红外通用性定量分析模型评价的参数组合, 并统计出了这些参数的数值范围: 用于模型准确性评价的关键参数为交叉验证均方根误差/预测均方根误差、 平均相对偏差和相对分析误差; 大部分交叉验证均方根误差/预测均方根误差结果在3%以内, 其中交叉验证均方根误差在数值上与平均绝对偏差相当, 大部分相对分析误差值大于2, 而平均相对偏差的数值与所建模型的类型（剂型、 样品的包装形式）和待测成分含量的分布有关。 模型线性评价关键参数为决定系数; 大部分模型的决定系数在80%～100%之间。 模型耐用性关键评价参数为预测均方根误差与交叉验证均方根误差的比值, 大部分模型该参数在1.5以内。 精密度评价关键参数为重复测定结果的标准差; 该参数对于规范近红外的操作, 以及考核模型能否在不同仪器间传递具有重要的意义, 但目前药品近红外通用性定量模型对于分析精密度的关注较少, 无法估计出具体数值范围。 该研究不仅为药品近红外通用性模型的建立者和使用者提供了评价模型优劣的依据, 也为完善药品近红外光谱通用性定量分析模型的参数评价体系提供了基础数据。

聚硅酸基混凝剂是重要的水处理剂之一, 在混凝过程中扮演重要的作用, 但易于产生自聚反应、 形成硅胶、 失去稳定性。 因此, 制备稳定的聚硅酸基混凝剂受到广泛关注。 为获得一种稳定的聚硅酸基混凝剂, 提出一种新型稳定的固体硅酸基混凝剂（PSPF）的制备方法。 采用红外光谱与扫描电镜表征PSPF的结构与形貌; Ferron逐时络合比色分光光度法分析PSPF中Fe的形态; 通过微污染源水的处理评估PSPF的混凝性能。 以硫酸亚铁、 硅酸钠、 磷酸二氢钾、 碳酸钠等为原料, 确定硅铁摩尔比（nSi/nFe）、 磷铁摩尔比(nP/nFe)与碱化度（nOH/nFe）对PSPF的制备影响。 结果显示在60 ℃水浴30 min条件下, PSPF最优合成条件为: nSi/nFe为1∶4, nP/nFe为1∶6与nOH/nFe为1∶10。 表征分析显示, PSPF是一种高分子聚合物, 含有的新基团键（例如, Si—O—Si与Fe—O—Si）, 其有助于增大PSPF分子量与分子链与增强PSPF的混凝性能; PSPF形貌团簇, 呈网状结构, 有助于吸附架桥和网捕卷扫; Si含量增加提高了PSPF中Fe(b)和Fe(c)的含量, 增强了PSPF的聚合度与固化效果。 PSPF的混凝性能受PSPF投加量与水环境pH影响显著; 在pH为6与投加量为8 mg·L-1时, 残余浊度和UV254去除率分别可达0.33 NTU与58.6%。 实验研究显示, 混凝剂多因素（Si, Fe与P）调控对增强固体聚硅酸基混凝剂的固化效果、 稳定性以及混凝性能具有良好的效果。

为探寻一种快速可靠的分析方法用于橄榄油中掺杂煎炸老油含量的测定, 实验采用可见和近红外透射光谱分析技术结合区间偏最小二乘法(interval partial least squares, iPLS)、 联合区间偏最小二乘法(synergy interval partial least squares, SiPLS)和反向区间偏最小二乘法(backward interval partial least squares, BiPLS), 对掺杂不同含量煎炸老油的橄榄油建模分析, 并对不同模型比较优选。 采集样品400~2500 nm范围内的光谱, 对光谱数据进行Savitzky-Golay(SG)平滑去噪。 剔除奇异样本后, 采用sample set partitioning based on joint X-Y distance(SPXY)法划分样本集, 以不同的iPLS优选建模区域, 建立煎炸老油含量预测模型。 结果表明: 对掺杂不同含量煎炸大豆油的橄榄油, 采用划分20个区间, 选择2个子区间［4, 16］建立的SiPLS模型预测效果最好, 相关系数(Rp)达0.998 9, 预测均方根误差(RMSEP)为0.019 2。 对掺杂不同含量煎炸花生油的橄榄油, 采用划分20个区间, 选择2个子区间［2, 16］组合建立的SiPLS和BiPLS模型具有相同的预测效果, 预测均方根误差(RMSEP)为0.0120, 均优于iPLS模型。 此外, 与SiPLS模型相比, BiPLS模型运算量少, 速度快。 由此可见, 基于掺杂油样品的可见和近红外透射光谱, 分别采用组合区间偏最小二乘法(SiPLS)和反向区间偏最小二乘法(BiPLS)优选建模光谱区域, 可以对橄榄油中掺杂煎炸大豆油和煎炸花生油含量进行准确测定。 而且, 实验过程无需对掺杂油样品进行预处理, 无环境污染, 操作简单, 快速无损。

林药复合种植是一种缓解中药资源减少及提高土地利用率的方法。 采用傅里叶变换红外光谱法对70份不同种植模式的滇龙胆进行研究, 通过Omnic8.0软件对原始光谱进行基线校正、 归一化、 二阶导数光谱预处理; 对样品与龙胆苦苷标准品的二阶导数光谱进行分析; 利用各类样品的平均光谱建立两个光谱数据库Lib1和Lib2, 其中Lib1在1 800～600 cm-1光谱范围内进行专家检索, Lib2在全谱范围内进行相关性和平方微分差检索。 结果表明, 样品的红外光谱较为相似, 难以直观分析鉴别; 样品与龙胆苦苷标准品具有多个共有峰, 其中1 611和1 076 cm-1为标准品的特征峰, 各样品在1 076 cm-1处峰形差异较小, 通过对1 611 cm-1处峰面积的比较, 种植于核桃林下的样品龙胆苦苷含量最高, 荒坡种植及与木瓜复合种植的样品有效成分含量最低; 不同种植模式样品中有效成分的不同表现为光谱匹配值之间的差异, 与核桃树、 旱冬瓜、 桉树、 茶树、 杉树复合种植的样品间匹配值的差异小于与木瓜复合种植及荒坡种植的样品, 专家检索法对样品的误判数为11, 相关性检索和平方微分差检索法对样品的误判数分别为4和9, 即在全谱范围内相关性检索法对样品鉴别效果最佳, 正确识别率为94.29%。 红外光谱法结合二阶导数光谱、 光谱检索对不同复合种植模式滇龙胆的鉴别效果较好, 为不同复合种植中药药源鉴别提供理论依据。

基于可见-近红外光谱分析技术, 提出了一种快速鉴别马铃薯品种的方法。 以三种不同品种共计352个样本的马铃薯作为主要研究对象, 随机将其分为建模集（307个样本）和预测集（45个样本）。 对其中的建模集样品进行可见-近红外光谱分析, 将获取的光谱图像通过多元散射校正（MSC）和窗口大小为9的Savitzky-Golay（S-G）一阶卷积求导方法预处理, 消除颗粒大小、 表面散射及光程变化对漫反射光谱影响, 降低原始光谱曲线的随机噪声影响。 然后用偏最小二乘法（PLS）对数据进行降维、 压缩, 使用主成分分析方法（PCA）获得的前4个主成分累计贡献率达到96%以上, 并从前4个主成分图谱中提取20个吸收峰作为输入变量, 经过试验, 得到一个20（输入）-12（隐含）-3（输出）结构的3层BP神经网络。 最后利用该模型对预测集样本进行品种鉴别, 识别正确率达到100%。 此方法能较为快速、 准确地鉴别马铃薯的品种, 为马铃薯品质检测与鉴别提供了新思路。

运用傅里叶变换红外光谱、 二维相关谱及主成分分析对7种同属牛肝菌进行分析鉴别。 结果显示: 7种牛肝菌的原始光谱总体特征相似, 主要由蛋白质、 多糖等的吸收峰组成, 但在吸收峰强度、 位置仍存在差异。 对样品进行二维相关红外光谱分析, 在二维相关红外光谱1 680～1 300 cm-1范围内, 茶褐牛肝菌和双色牛肝菌出现了6个明显的自动峰; 小美牛肝菌出现了5个明显的自动峰; 灰褐牛肝菌和美柄牛肝菌出现4个明显自动峰; 美味牛肝菌和铜色牛肝菌自动峰相对较少, 只出现了3个明显的自动峰; 而且自动峰和交叉峰的强度、 位置也存在较大差异。 同样在二维相关红外光谱1 150～920 cm-1范围内, 不同牛肝菌的同步谱中自动峰和交叉峰的数量、 强度和位置也不同。 对光谱1 800～800 cm-1范围内的二阶导数进行主成分分析, 所有样品均区分开, 其分类正确率达100%。 结果表明, 傅里叶变换红外光谱结合二维相关红外光谱或者主成分分析可以有效地区分茶褐牛肝菌、 小美牛肝菌、 双色牛肝菌、 灰褐牛肝菌、 美柄牛肝菌、 美味牛肝菌和铜色牛肝菌。 该方法对于分类鉴别蘑菇是一种快速、 准确、 有效的方法。

基于等离激元增强拉曼光谱技术, 研制出适合现场分析检测的食用合成色素快速检测系统, 适用于饮料、 肉制品、 蜜饯等食品中合成色素的快速检测。 检测系统的硬件部分主要由双CPU（ARM和FPGA）主控板、 样品前处理模块（含有增强粒子施加装置）、 半导体激光光源、 光谱数据采集模块构成; 软件部分控制样品前处理模块自动运行, 并可读取被测样品的拉曼谱图。 利用快速检测系统对三种实际样品（蜜饯、 汽水、 火腿肠）中的食用合成色素胭脂红、 柠檬黄、 诱惑红进行检测, 以验证该系统在食用合成色素检测中的性能。 样品检测结果的相对标准偏差小于±5%, 表明此检测系统具有良好的灵敏度和重现性, 且检测时间短, 能够满足食品中合成色素现场快速检测的要求。

拉曼光谱气体检测技术能利用单一波长的激光对气体样品进行无接触、 无损耗检测, 适用于油浸式变压器油中溶解气体检测。 结合拉曼光谱检测机理, 分析了拉曼光谱谱线特征, 建立了由洛仑兹函数与高斯函数卷积表示的拉曼光谱Voigt线型模型, 其表现出较好的拉曼谱峰线型轮廓基本特征。 以谱峰高、 中心位置、 半峰全宽等为代表的拉曼谱峰线型轮廓基本特征是寻峰的主要目标, 其根本目的在获取样本定性及定量检测分析依据。 故针对拉曼光谱实验数据设计了基于比较法的自动寻峰模型以实现检测目标。 对引入到Voigt线型模型中的寻峰模型进行的模拟实验结果表明, 模拟中谱峰高、 中心位置等数据均与模型输出数据相吻合。 依托实验室构建的变压器油中溶解气体拉曼光谱检测平台, 分析检测实验数据表明, Voigt线型模型中半峰全宽参数实际取值区间为（8.7, 11.5）（cm-1）, 模型与其存在偏差。 修正该参数取值为10.257 cm-1, 并对比研究表明: 修正后的Voigt线型模型及寻峰模型具有更好的适应性及实用性。 结合实验平台的拉曼光谱气体检测数据的寻峰结果, 有效地完成了七种变压器故障特征气体的检测及分析。 针对甲烷气体, 获得单位气体含量、 拉曼特征峰强度与面积三者之间的线性关系, 为变压器油中溶解气体拉曼光谱检测定量分析奠定基础。

三苯基锡（TPhT）是目前已知的内分泌干扰物中唯一的两种金属化合物之一, 被广泛应用于工业、 农业和交通领域, 其大量使用会对土壤、 海洋和内陆淡水环境造成不同程度的影响。 本实验采用激光共聚焦拉曼光谱采集固体TPhT的拉曼光谱信号, 尝试将该方法用于TPhT检测, 探索该方法的可行性, 并进行检测参数的优化选择。 将拉曼光谱分析检测方法与TPhT的物性研究相结合, 根据TPhT分子中不同官能团振动模式的不同, 将拉曼谱图分为高、 中、 低3个波数区(1 500～3 200, 900～1 500和100～900 cm-1)进行拉曼谱峰的归属与分析, 得到了TPhT的特征振动模式和拉曼特征峰, 并建立一套TPhT的标准拉曼图谱库, 光谱范围在100～3 200 cm-1之间。 结果表明, 当激光功率选择为衰减到原激光功率(500 mW)的0.5%、 曝光10 s、 累积2次时, 得到的拉曼谱图信噪比高且检测时间短。 在212, 332, 657, 997和1 577 cm-1处出现的信号强度较高的拉曼峰, 可作为固体TPhT拉曼检测的特征峰, 657和997 cm-1处拉曼特征峰的同时出现即可认为复杂的环境样品中存在TPhT。 实验结果给出了辨别TPhT存在的标志, 这些结果将为拉曼光谱用于实际环境样品中TPhT的残留检测提供理论依据和数据基础。

为了进一步降低柴油机燃用生物柴油的颗粒排放, 利用激光拉曼光谱技术, 研究了柴油机应用废气再循环（EGR）前后, 燃烧柴油（B0）、 生物柴油（B100）及其调和油（B50）的颗粒微观结构, 采用五带拟合法对一阶拉曼光谱进行拟合, 并计算了颗粒石墨微晶尺寸和石墨晶格C—C键长。 结果表明: 随着生物柴油掺混比的增加, 颗粒D1带的半高宽增加, 颗粒化学异相性增强; ID1/IG逐渐减小, 颗粒中有序石墨结构含量增加, 石墨化程度提高。 引入EGR会使得颗粒D1带的半高宽增加, 颗粒化学异相性增强; ID1/IG升高, 颗粒有序石墨结构含量减少, 石墨化程度降低, B0, B50和B100颗粒的ID1/IG在应用EGR前后分别降低了约8.5%, 10.6%和11.8%。 六种颗粒的缺陷类型主要属于石墨烯层边缘缺陷, 掺混生物柴油和引入EGR均会使得颗粒碳层边缘缺陷浓度增加, 颗粒中挥发性有机物的官能团含量增加, 增强了颗粒氧化活性。 掺混生物柴油使得颗粒石墨微晶尺寸增加, EGR使得颗粒石墨微晶尺寸减小, 生物柴油和EGR对柴油机颗粒石墨晶格C—C键长影响不大, C—C键长约为0.142 nm。

烃类包裹体被用于含油气盆地中油气的生成、 运移、 聚集等研究中, 确定其中的烃类分子类型具有重要意义。 激光拉曼光谱技术作为单个流体包裹体非破坏性分析技术受到广泛重视, 但在烃类包裹体研究方面受到两个方面的制约, 一是油气烃类物质的复杂性导致不好识别; 二是大部分烃类包裹体会发荧光而覆盖了拉曼信号。 通过对大量石油组分常见的烃类分子拉曼光谱特征统计, 总结了饱和链状烷烃和芳香烃的拉曼特征。 结果显示, 碳数大于10的正构烷烃可通过1 438, 2 890和2 850 cm-1三个拉曼峰组合识别, 而异构化烷烃（以C8H18为例）C—C（1 450 cm-1±）和C—H（2 875 cm-1±）的最强拉曼峰组合可作为识别含一个支链的异构烷烃的标志, 含两个支链的异构烷烃有一个稳定的拉曼强峰在2 875 cm-1。 含一个苯环的芳香烃可通过在1 600 cm-1附近的稳定双峰确定; 以1 005 cm-1和3 060 cm-1两个特征峰组成的强拉曼组合峰可识别苯环上含单个支链的芳香烃; 1 250 cm-1±和2 910～2 920 cm-1的拉曼强峰组合可识别苯环上含三个支链的芳香烃。 含两个苯环的芳香烃不仅在1 600 cm-1处有稳定的拉曼双峰, 而且在2 800～3 300 cm-1范围内具有一稳定的最强拉曼峰（3 060 cm-1）。 本次总结的规律可以用于识别烃类包裹体中的链烷烃和芳香烃, 而分析结果表明短波长光源（蓝光到紫外光）的拉曼光谱仪分析烃类包裹体可以有效避免荧光干扰。

鼻咽癌是东南亚地区及中国南方地区高发的恶性肿瘤, 具有独特的地理、 种族分布特点, 并且存在恶性程度高、 预后差、 早期诊断困难等问题。 拉曼光谱技术是基于非弹性光散射基本原理的一种快速且无损的检测方法, 能够在分子振动水平上提供生化成分等信息。 综述基于拉曼光谱技术的鼻咽癌组织研究最新进展。 主要介绍了国内外小组采用拉曼光谱及表面增强拉曼光谱（SERS）进行鼻咽癌组织检测研究的概况, 其中重点介绍该研究小组近期在鼻咽癌组织的高波数拉曼光谱、 鼻咽癌组织涂片的拉曼光谱, 以及研发的人活体鼻咽癌组织内镜检测装置及其临床实验情况。 最后, 对鼻咽癌组织拉曼光谱研究的发展前景进行了展望。

3,4-噻吩二羧酸（3,4-H2tdc）, 1,10-邻菲罗啉（phen）和稀土硝酸盐经水热法合成三种配合物Ln2(Htdc)2(tdc)2(phen)2(H2O)4(Ln=Eu 1, Gd 2, Tb 3), 并用X-射线单晶衍射分析方法测定了配合物1-3晶体结构, 配合物1-3为双核分子。 每个金属离子周围有2个3,4-tdc, 1个3,4-Htdc, 1个phen和2个配位水分子, 配位数为9。 配合物1和3在紫外灯下显强红光和绿光, 其荧光发射光谱, 在619和545 nm出现最大发射峰, 分别对应于Eu(Ⅲ)离子的5D0→7F2和Tb(Ⅲ)离子的5D4→7F5跃迁。 配合物2在425 nm观察到来自基于配体的π*→π最大发射峰。 不同溶剂分子对配合物1荧光有不同程度的影响, 基于荧光猝灭机理, 配合物1具有选择性检测硝基苯污染物的能力。

通过荧光光谱实验和理论计算对金属离子在乙醇溶液中的微团簇结构进行了研究。 荧光光谱实验发现在275～330 nm范围存在较强的乙醇分子荧光峰, 当加入盐离子（Zn2+）后该处荧光强度逐渐变弱, 说明盐的加入对乙醇体系的荧光效率产生了影响, 破坏了原有乙醇分子之间的作用, 使得其刚性结构发生改变, 荧光效率降低, 同时Zn2+与乙醇分子通过溶剂化作用形成了新的微团簇, 在350～380 nm之间出现了新峰。 通过对团簇结构［Zn-（H2O)n］2+（n=1～3）进行优化比较, 得到了相对精确及运算成本较低的密度泛函理论B3LYP方法, 并应用于Zn2+在乙醇溶液中团簇结构计算。 结果表明体系的第一溶剂化层存在着n=1～6的微团簇分子, 且最多为6。 比较理论计算荧光光谱与实验荧光光谱, 进一步说明了Zn2+与乙醇形成了新的微团簇及计算方法的可行性。

利用三维荧光光谱（EEMs）结合平行因子分析（PARAFAC）, 对我国春季北黄海海水样品的荧光光谱进行了研究和分析。 结果表明, 北黄海有色溶解有机物（CDOM）中的荧光溶解有机物（FDOM）可分为四个组分, 其中两组为类腐殖荧光组分c1（260, 315/425）和c2（295, 355/490）, 两组为类蛋白荧光组分c3（275/310）和c4（230, 290/345）。 四个组分之间不同程度的线性相关性说明了它们同源相似性, 类腐殖质两组分之间的相关性最高, 类蛋白质两组分次之。 四个荧光组分和总荧光强度在平面分布和垂直分布都呈现近岸高, 远岸低的趋势, 同时除去陆源输入影响, 海洋自身的水团运动和生物活动也影响着北黄海CDOM的分布。 聚类分析进一步说明了北黄海不同区域的总荧光强度分布特征, 也体现了整体上CDOM的均一性。 荧光指数FI、 腐殖化指数HIX和生源指数BIX在一定程度上指示了北黄海CDOM的来源, 说明近岸区域陆源的影响较大, 而向海一侧则受生物活动的作用影响较大, 此结论与前述荧光组分的分布规律吻合。

明确植被叶片反射率对生化参数敏感程度是遥感定量反演生化参数含量的前提。 本文以不同健康状态下的云南松针叶光谱为例, 基于查找表法（LUT）对针叶光谱模型LIBERTY的叶绿素和水分吸收系数进行了标定。 提出了一种新的光谱合成方法和枯黄指数YI, 解决LIBERTY模型不能有效拟合严重受害程度的云南松针叶反射光谱曲线的问题。 并应用EFAST全局敏感性分析方法, 利用标定后的LIBERTY模型定量分析了不同受害程度的针叶生化参数敏感性变化。 结果表明: (1) 标定后的LIBERTY模型能有效拟合健康针叶光谱（R2=0.999, RMSE<0.01）、 轻度（R2=0.991, RMSE<0.02）和中度受害针叶光谱（R2=0.992, RMSE<0.03）; 但是严重受害针叶光谱模拟能力很差（R2=0.803, RMSE>0.1）。 (2) 新光谱合成方法能有效拟合严重受害光谱（R2=0.991, RMSE<0.03）; 枯黄指数（YI）能够定量分析受害程度。 (3) 随着受害程度加深, 针叶反射率对叶绿素、 水分参数敏感度降低, 而基吸收、 白化吸收等参数敏感度增大, 且存在敏感波段。 如在505～565和705～850 nm范围白化吸收对针叶反射率作用明显; 对于严重受害针叶, 除了叶绿素之外白化吸收对可见光区针叶反射率影响也非常显著; 通过引入白化吸收先验知识, 发现如果能进一步确定白化吸收情况, 能够提高严重受害针叶叶绿素反演的精度。

植被含水量是植被生长状态的重要指示因子, 是农业、 生态和水文等研究中的重要参数, 其诊断对于监测自然植被群落的干旱状况、 预报森林火灾等都具有重要意义。 通过对植被光谱反射率与植被含水量的相关性分析, 发现植被波谱不同波段的光谱反射率与植被含水量的相关性差异很大, 其中可见光红光波段（620～700 nm）、 近红外波段（800～1 350, 1 600～1 950, 2 200～2 400 nm）的光谱反射率与植被含水量具有较好的相关性, 选取了660, 850, 1 630和2 200 nm的光谱反射率作为RED, NIR, SWIR1和SWIR2的波段值来建立角度斜率指数; 分析了植被含水量与角度斜率指数的关系, 将角度斜率指数（SANI, SASI, ANIR）作为反演植被含水量的参量, 建立植被含水量与角度斜率指数之间线性回归模型。 通过对近红外角度指数ANIR改进, 提出了近红外角度归一化指数NANI（near infrared angle normalized index）与近红外角度斜率指数NASI（near infrared angle slope index）, 建立植被含水量与NANI和NASI之间线性回归模型, 结果显示: NANI与Palacios-Orueta等提出的角度斜率指数（SANI, SASI, ANIR）相比有一定的优势, 模型可决系数R2从原最高0.791提高到0.853, RMSE也从原最小0.047降低到0.039。 确定了NANI为反演植被含水量的最佳角度斜率指数, 并建立了植被含水量反演模型。 该研究主要创新点: 在前人研究成果基础上, 通过对原角度斜率指数的改进, 提出了NANI和NASI角度斜率指数, 使其在植被含水量反演上具有更高的精度。

草原火灾一直是影响我国草原生态系统的重要因素, 对其展开研究具有重要的现实意义。 遥感技术的发展, 为草原火灾的相关研究提供了详尽准确的数据, 节省了大量的人力物力和财力。 但在实际应用中, 如何识别不同可燃物及裸土一直是难点问题。 试图将分形理论应用到枯草及裸土的光谱识别研究中, 为上述问题寻找新的研究思路和方法。 该研究运用美国ASD公司的FS3地物光谱仪对吉林省长岭县西部草场的优势种羊草（Leymuschinensis）、 芦苇（Reed）、 虎尾草（Chlorisvirgata）、 全叶马兰（Kalimerisintegrifolia）、 蒙古蒿（Artemisia mongolica）的枯萎植株及裸土进行了野外光谱测量。 并利用Matlab工具, 对上述研究对象的平均野外反射光谱曲线进行了包络线提取和分形盒维数的计算。 经过光谱分析, 裸土和虎尾草的野外光谱反射强, 羊草、 芦苇和蒙古蒿的野外光谱反射相对较弱, 但彼此的谱型较为相近, 较难识别区分。 而全叶马兰的平均野外光谱反射强, 且谱型与其他研究对象有较大差异, 可以很好的识别。 通过分形分析, 研究对象的平均野外反射光谱曲线与包络线具有典型的分形特征。 以分维数作为分类指标, 对研究对象进行聚类分析, 完成了不同地物的野外光谱识别。 该方法与传统光谱分析的方法相比, 能够更好地利用数学方法, 客观的通过识别参数对目标进行识别, 为今后进行其他种类枯草的识别和提取研究提供了新的思路和方法。

理清小麦渍害光谱特征是大尺度渍害遥感监测的基础, 也是运用光谱特征实现无损、 快捷鉴别小麦渍害的前期条件, 迄今为止未见对小麦渍害光谱特征的相关研究。 该研究通过田间实验分析了8个小麦品种（郑麦9023、 西农223、 漯6010、 富麦168、 鄂麦23、 鄂麦19、 广源11-2、 农大195）受渍后叶片和冠层的光谱特征与没有渍害小麦光谱特征的差异, 研究表明: 受渍后叶片光谱反射率较正常叶片的差异主要表现在645～680 nm区间（红光波段）, 较正常值偏高; 757～917 nm区间（近红外波段）, 较正常值偏低; 1 428～1 456 nm区间, 较正常值高; 1 641～1 684 nm区间, 较正常值低, 主要原因: 一是渍害导致叶片叶绿素光合作用能力下降, 二是叶片失水引起水势降低, 建议用归一化水指数（NDWI）的差异值反映小麦受渍情况, 同时分析了不同小麦品种受渍时与受渍后NDWI指数随时间的变化特点, 发现其变化特征与小麦品种的抗性有关; 受渍后小麦冠层的所有波段光谱反射率均低于正常小麦, 建议用670～2 400 nm光谱反射率的均值差异反映小麦受渍情况。

叶绿素a浓度(Chlorophyll-a: Chl-a)是内陆水体重要的水质参数之一, 遥感数据为其提供了大范围、 多时相的监测信息, 然而由于内陆湖泊水色要素复杂的光学性质及较大的时空差异, 传统的遥感影像及单一的Chl-a反演模型在应用中存在着局限性。 因此本研究以太湖为研究区, 时间分辨率1小时的静止海洋水色卫星Geostationary Ocean Color Imager(GOCI)为数据源, 在基于层次聚类法实现归一化实测光谱反射率分类的基础上, 利用光谱角测距匹配实现2012年5月6日(08:16—15:16) 8景GOCI太湖影像的水体分类; 并针对不同水体类型分别建立基于GOCI影像的Chl-a反演模型, 实现不同类型水体的Chl-a浓度反演。 结果表明, 太湖水体光谱可分为四类, 类型1光谱体现出漂浮藻类的特征, 可将其作为蓝藻水华的判定依据; 类型2—4体现的特征分别为水体含有较高Chl-a浓度、 较高悬浮物浓度及相对较低Chl-a较低悬浮物浓度; 并且类型2—4与分类前相比, 其分类模型估算的Chl-a浓度误差均得到了不同程度的提高, 平均相对误差分别降低了7%, 12.3%和15.9%; 此外, GOCI影像反演结果不仅可以很好地反映Chl-a浓度的空间分布状况, 也能反映出太湖Chl-a浓度的日变化差异及规律, 表现出了其在富营养化污染动态监测及预警中的应用潜力。 该方法在GOCI影像中的应用, 在提高Chl-a浓度反演精度的同时也提高了模型在实际应用中的适用性, 为日后太湖水体不同时刻Chl-a浓度的精确估算提供了基础。

光谱间微弱信息测度是当今高光谱遥感研究难点之一, 传统光谱测度方法难以区分光谱信息的微弱差异。 研究设计了不同浓度的铅(Pb)污染实验, 并测量了不同浓度铅离子（Pb2+）胁迫下玉米叶片的高光谱反射率、 叶绿素含量及Pb2+含量, 但是从所测结果得出, 不同浓度Pb2+胁迫下的光谱相似性相关系数均达到0.999, 难以区分不同浓度Pb2+胁迫引发的光谱间微弱信息差异和污染程度。 针对这一情况, 基于光谱微分处理、 正切函数增强、 光谱角量度与波谱分段检测等, 提出了一种新型的相似光谱测度方法, 即微分光谱角正切(derivative spectral angle tangent, DSAT)法。 为了验证DSAT在区分相关系数达0.99以上相似光谱的可行性和有效性, 将DSAT用于不同浓度Pb2+胁迫玉米叶片的整体波形与光谱区间子波形的信息差异性度量与检测。 实验结果得到, 波形差异信息与玉米叶片中叶绿素相对浓度与Pb2+含量显著相关。 进而也证明DSAT法在甄别较高相似性光谱间差异上具有更好的实用性和优越性。

采用一步法制备二苄基二硫代氨基甲酸锌(ZBDC), 通过FTIR, UV-Vis, XRD和TG-DSC对其进行检测和表征, 揭示出ZBDC的微观结构和内在规律性。 FTIR揭示了ZBDC分子内部各元素之间的化学键键型, 确定最终产物为ZBDC。 UV-Vis检测出ZBDC在209.8和266.1 nm有二个吸收峰, 分别由n→σ*和π→π*的电子跃迁产生的, 为企业ZBDC产品质量检测, 推测ZBDC的结构提供实验依据。 XRD从晶胞参数、 晶面指数等晶体学数据, 变换出ZBDC晶体微观结构, 完成ZBDC物相组成和结构的定性鉴定。 TG-TG-DSC检测出ZBDC的质量变化与热效应两种信息, 在194.5, 361.1和433.5 ℃存在三个吸热峰, 分别为相变峰和分解峰。 ZBDC分解温度偏高, 为采用硫化仪研究ZBDC的橡胶硫化性能提供参考。

CO主要由火焰或烤炉等碳的不完全燃烧所产生, 是一种常温下为无色、 无臭的有毒气体, 人们受一氧化碳的污染在慢性中毒时完全意识不到它, 有时甚至有舒适的感觉, 这些特性更增加了它的危害性。 因此, 探索简便快速灵敏的CO检测方法具有重要意义。 研究表明, 在pH 7.2 磷酸盐缓冲溶液中, 一氧化碳还原HAuCl4 生成近似球形的金纳米粒子(NG), 其平均粒径为45 nm, 在1.70, 2.20和9.70 keV处产生3个金元素的能谱峰, 在540 nm处产生一个表面等离子体共振(SPR) 吸收峰。 采用分光光度法优化了分析条件, 选择磷酸盐缓冲缓冲溶液的pH为7.2, 磷酸盐缓冲浓度为40 mmoL·L-1, HAuCl4浓度为40.0 μg·mL-1, 反应时间为5 min。 在选定条件下, CO浓度在0.2～8.75 μg·mL-1范围内与其SPR吸收峰峰值成线性关系, 检出限为0.1 μg·mL-1 CO。 考察了共存物质对测定1.0 μg·mL-1 CO的影响。 结果表明, 当相对误差在±5%之内, 200倍的SO2-3, PO3-4, SO2-4、 CO2-3, NO-3; 100倍的Zn2+, K+, BrO-3, Na2S, 乙醇, 甲醇; 80倍的Ni2+, Cr3+, Co2+, Ca2+, Mg2+, Fe3+, 葡萄糖, Pb2+, Al3+, SeO2-3, Na2S2O3, 甲醛; 50倍的Mn2+不干扰测定。 这表明该SPR光度法具有较好的选择性。 采用本法测定了空气样品中CO含量, 结果与气相色谱法一致, 相对误差在1.8%～4.2%之间。

两种半导体耦合能够形成异质结而使系统的电荷分离效率得到提高, 扩展对光谱吸收范围, 以便提高其光催化性能。 半导体耦合在制备过程中容易受到制备方法、 反应温度等影响, 引起耦合半导体晶体结构和表面性质发生变化, 从而使得其光催化量子效率增大。 主要从以下三个方面进行了论述, (1) 卤氧化铋-氧化物偶合体系, 将半导体材料与BiOX进行复合, 能够形成高效异质结型结构能提高光催化降解污染物光催化性能; (2)AgX-BiOX偶合体系, 与纯净的AgI或BiOI相比, 复合光催化材料AgI/BiOI在可见光下具有更高的光催化反应活性。 （3）卤氧化铋与其它化合物偶合体系, Bi2S3与BiOX进行偶合后, 光生电子在两种催化剂中进行迁移, 提高了电子与空穴分离效率, 因而偶合物的光催化性能得到提高。 另外, 本文综述了近年来国内外半导体耦合制备方法、 影响其光催化性能的因素、 提高可见光利用效率的最新研究进展, 并提出在半导体耦合研究中所要解决的主要问题及今后努力方向。

在精准农业领域, 田块尺度土壤理化性质、 作物长势、 产量等存在极显著的空间异质性。 高光谱遥感侧重于光谱维度信息的提取, 未充分利用空间与时相信息, 限制了植被长势、 生物量与产量的监测精度。 传统格网采样与地统计空间插值方法, 耗时费力、 成本高, 难以推广; 而遥感技术可以获取农作物生理参数的时空异质性信息, 可以用于田块尺度的精准管理分区(SSMZ)。 以田块尺度棉花地为研究对象, 获取时间序列航空高光谱遥感影像, 分析不同长势棉花的反射光谱特征, 构建光谱指数, 综合光谱、 时相、 空间维度信息, 利用面向对象方法进行精准管理分区, 建立产量遥感预测模型。 结果表明: 综合多维信息的面向对象分割方法优于基于象元的方法, 可以部分消除遥感与产量数据噪声, 提高棉花估产精度; 不同植被指数与棉花产量的相关系数排序为一阶微分、 NDVI、 OSAVI、 二阶微分; 对于同一尺度、 单一时相, 一阶微分产量预测模型精度较高, 多时相多光谱植被指数也可以得到较高精度; 对于同一输入量、 不同尺度, 较少SSMZ个数的棉花产量预测模型精度更高、 稳定性更好, 这是由于影像与产量数据的空间定位存在一定的误差造成。 研究成果将丰富作物长势、 估产方法, 提高遥感监测精度, 加速无人机遥感在相关领域的应用。

三维荧光光谱是近年新兴的高灵敏度有机污染检测技术。 以此技术, 清华大学研制出污染预警溯源仪, 并在南方A市投入使用, 用于水体荧光水质指纹监测和异常情况污染溯源。 这一新型监测手段打破了传统水质监测技术无法提供污染源指向性信息的局限, 可以有效识别水质异常并快速诊断污染来源。 研究中以污染预警溯源仪捕获的S河中一次水质异常事件为例, 介绍这次事件的污染源诊断过程: 仪器在线监测过程中捕捉到未知类型的水体水纹, 根据水纹峰型及峰强度的变化初步推断污染入侵过程; 随后通过仪器对水体水纹与污染源水纹的比对来实现溯源。 研究采用pH、 苯胺类、 TOC和TN等水质指标的变化来检验诊断结果。 结果表明, 通过监测水纹变化, 水纹预警溯源技术能够快速识别和预报水质异常, 实现比较准确的污染源诊断。 此次水质异常可能是河流上游某化工厂倾倒原料所导致。

借助高光谱成像仪采集贮期白壳鸡蛋的透射高光谱数据, 对比测量常规表征新鲜度的哈夫单位值, 用Matrix Laboratory (MATLAB)和Statistical Analysis System (SAS)等软件, 同时结合化学计量法对样品鸡蛋的高光谱数据进行分析处理, 建立了基于高光谱技术的鸡蛋新鲜度预测模型。 选用高光谱500～1 000 nm的波段作为敏感波段进行研究, 用马氏距离剔除鸡蛋异常样本数据, 并对鸡蛋高光谱数据进行了微分校正, 通过比较发现高光谱二阶微分与鸡蛋哈夫单位值之间的线性度高, 因此选用高光谱二阶微分数据来进一步研究, 并对其进行了小波去噪、 光滑处理及标准化处理。 选用近年新提出来的competitive adaptive reweighted sampling (CARS)变量选取法对高光谱进行降维, 提取出32个特征参数, 建立了白壳蛋基于全波段的偏最小二乘法(partial least square, PLS）预测模型和基于特征参数的多元回归模型, 验证集的相关系数分别为0.88, 0.93, 均方误差分别为7.565, 6.44。 用验证集的蛋对基于高光谱二阶微分全波段的偏最小二乘法预测模型、 基于特征参数的多元回归模型分别进行验证, 两个模型判别白壳蛋新鲜和不新鲜的最高准确率达100%, 88%。

采用热丝化学气相沉积(chemical vapor deposition, CVD)的方法, 以丙酮为碳源生长金刚石薄膜时, 利用等离子体发射光谱对生长过程中的等离子体空间分布进行了在线诊断。 采用SEM, Raman光谱分别对沉积金刚石膜表面、 断面的形貌和质量进行表征。 光谱分析表明, 对于线性阵列布丝情况下, 中心区域与边缘区域的基团分布存在差异, 中心区温度高, 裂解能力强, 基团强度高于两边, 但中心区域基团特征峰强度的变化比等离子球平缓的多; 距离热丝越远, 热辐射减小, 从丙酮分子中裂解出CH和CO等基团以及由原子H激发的Hβ与Hα等强度降低, 反而使得复合生成的C2基团增加。 SEM测试结果表明, 当丝基间距为4.5, 5.5, 6.5 mm时, 所沉积的金刚石薄膜表面由致密规则晶面向混乱转变, 且单位时间内的生长速率也依次降低, 此外, Raman光谱表明随着纵向间距的加大, 金刚石薄膜的质量随之降低。 这与诊断结果中CH和CO强度的降低, C2基团强度增加及基团C2/Hα比强度下降相吻合。

将激光诱导击穿光谱技术（LIBS）应用于煤中热值的检测。 针对传统的通道面积归一化方法未能考虑煤质检测的物理/化学机制、 从而限制了所建模型在精确性、 准确性、 可重复性的情况, 提出了一种新型的基于光谱偏差产生原理的校正模型。 模型选取了19组煤样品, 随机选择其中15组为校正集, 用于建立热值的定量分析模型, 剩余四种为预测集, 用于对所建模型进行检验与评价。 模型从光谱偏差因素的产生因素出发, 通过原子光谱发射理论结合斯塔克展宽公式, 推导出LIBS条件下自吸收效应的影响机制及其所引起的偏差的修正方法。 通过元素间相互干扰结合基体效应的微观机理对基体效应进行光谱的偏差分析, 并根据K系数法的思路对LIBS中元素间相互干扰进行修正, 通过建立光谱的电子密度, 等离子体温度, 元素浓度的数值模型对基体效应引起的光谱偏差进行深度修正。 因而经过自吸收效应—元素间相互干扰—基体效应深度修正后, 模型对于所研究样品范围内其拟合优度R2=0.967, RMSEP=0.49 MJ·kg-1, RMSE=0.45 MJ·kg-1, MRE=2.42%, ARE=1.64%的同时RSD=5.79%, RSDP=8.10%。 相对于传统的通道面积归一化-多元线性回归方法的0.405, 8.28 MJ·kg-1, 4.14 MJ·kg-1, 22.85%, 52.48%, 18.28%, 32.85%, 表明测量的精确度与准确度都得到明显的提高, 证明该模型具有很好的应用价值。

在钢铁冶炼中, 成分含量检测是保证冶炼质量的关键之一, 激光诱导击穿光谱技术（LIBS）具有遥测的特点, 非常适合于炉内钢水成分的检测。 实验室搭建了一熔融合金LIBS检测实验系统, 该系统由 Nd:YAG调Q激光器（重复频率10 Hz, 波长1 064 nm, 脉冲宽度10 ns, 单脉冲能量约240 mJ）, 高频感应电炉（温度1 600 ℃）, 光谱仪（波长范围186～310 nm, 光谱分辨率0.1 nm）, 激光聚焦和信号光收集系统组成。 实现了对钢液中多元素的LIBS光谱检测, 通过内标法建立了相应元素的定标曲线, 并给出了系统的检测限。 采用深紫外镀膜探测器的光谱仪和抗紫外曝光处理的光纤, 在大气环境下得到的C, S, Mn和Cr元素定标曲线的线性相关系数优于0.96, 检测限分别达到169, 15, 58.9和210 μg·g－1。 对比发现, 不同元素得到最佳定标曲线所需延时条件不同。

应用激光诱导击穿光谱分析技术(laser-induced break-down spectroscopy, LIBS)开展了土壤中重金属铬元素含量探测研究。 实验中激光波长为1 064 nm, 脉冲宽度为8 ns, 重复频率10 Hz, 选取Cr 427.4 nm作为光谱分析谱线。 实验结果表明, 在光谱采集相对于激光脉冲延迟时间为4.78 μs, 土壤样品表面位于聚焦透镜焦后1 mm的实验条件下, Cr元素浓度测量的相对标准偏差(RSD)为12.1%, 检测限为2.01 ppm, 元素实验测量与标准值的相对偏差为5.15%。 可以看出LIBS技术具有低检测限、 测量精度高等优点, 这对土壤中重金属污染和监测环境质量的精确、 快速检测等问题具有重要意义。

建立了电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法直接测定食品级壳聚糖中杂质元素的分析方法。 壳聚糖用3%的柠檬酸溶解并加入低浓度盐酸后, 采用ICP-MS法直接测定其中的Be, Na, Mg, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Cd, Sn, Sb, Hg, Pb等20种杂质元素。 盐酸的使用有效地改善了元素的稳定性, 尤其是Hg和Sn。 选择动态反应池（DRC）技术消除了氯离子干扰以及其他质谱干扰, 采用基体匹配法并通过加入Sc, Y, In, Bi内标元素混合溶液补偿了样品传输效率的差异以及有机溶剂蒸发速率的影响。 在选定的工作条件下, 20种元素的标准曲线方程具有良好的线性关系, 线性相关系数不小于0.999 7, 各元素的检出限在0.64～19.01 ng·L-1之间, 加标回收率在89.50%～109.00%之间, 相对标准偏差（RSD）在1.17%～4.05%之间, 实际样品分析结果显示, 食品级壳聚糖中杂质元素的含量较低, 其中重金属元素的含量很低, 食用安全。 该方法能简便、 灵敏、 准确地测定食品级壳聚糖中的20种杂质元素。

原子吸收光谱法（AAS）广泛应用于重金属分析检测领域, 优化测试过程的操作条件, 进而保障分析结果的稳定性和重现性, 直接关系到预期研究目标的有效实现, 建立精准的检测方法往往成为科学研究的首要任务。 以金盏菊为黄土区Pb/Cd复合污染修复植物, 采用湿法消解-AAS法测定金盏菊幼苗体内Pb/Cd含量, 分析所得结果初步揭示金盏菊幼苗对Pb/Cd的富集效应。 研究发现: 湿法消解-AAS法对Pb/Cd的检出限分别为0.104和0.007 mg·L-1, Pb/Cd回收率对应于94.33%～110.78%和97.73%～107.50%之间, 同一样品重复测定（6次）的相对标准偏差（RSD）波动于4.11%～4.75%（Pb）和1.11%～2.77%（Cd）, 表明该方法准确度较好, 精密度较高。 金盏菊幼苗对Pb的富集能力不强, 这可能与Pb的电负性、 植物生长周期较短及环境因子等因素有关; 但在黄土Cd浓度为50 mg·kg-1时, 金盏菊幼苗对Cd的平均富集量已达到104.85 mg·kg-1。 此外, 黄土Pb的共存一定程度上促进了金盏菊幼苗对Cd的吸收, 其间可能存在协同作用。 所建立的分析方法可以对金盏菊幼苗Pb/Cd含量进行有效检测, 预期能为后续研究提供技术支持和质量保障。

绿松石的仿制品由来已久, 早期主要以染色压制碳酸盐为主, 后期陆续出现天然矿物的绿松石仿制品, 如染色磷铝石、 染色玉髓以及染色菱镁矿等, 这些仿制品普遍不具有天然绿松石的颜色和结构特征, 物理和光学性质与天然绿松石也有较大差异。 选取市场上新出现的一类绿松石仿制品为研究对象, 采用常规宝石学测试方法、 红外吸收光谱及X射线粉晶衍射重点对其矿物组成、 宝石学性质以及结构特征进行了研究。 研究结果表明: 该类绿松石仿制品表面可见角砾状构造, 铁线浮于表面, 分布形态单一, 蓝色样品上可见明显的深蓝色颗粒, 白色样品上见少量黑色点状物质, 为典型的压制处理特征, 蓝色绿松石仿制品则经染色压制处理。 此类绿松石仿制品折射率在1.54～1.58, 较天然绿松石低并具明显的蓝白色紫外荧光, 可作为鉴别其与天然绿松石差异的重要证据。 X射线粉晶衍射说明该类绿松石仿制品主要由顽火辉石与石英组成。 红外吸收光谱显示该类绿松石仿制品的吸收谱峰主要表现为顽火辉石的典型吸收光谱, 在1 088和799 cm-1附近的吸收峰则与石英中的Si—O和Si—O—Si伸缩振动有关; 2 947和2 882 cm-1附近的吸收峰与外来的有机树脂中CH2的伸缩振动有关, 1 736和1 510 cm-1附近的吸收峰, 则由CO伸缩振动和CH2的弯曲振动所致。

近来, 一种产自老挝的新型印章石（俗称“老挝石”）涌进国内市场, 对我国印章石市场造成一定影响, “老挝石”的研究尚处于起步阶段, 对其颜色成因的研究更为缺乏。 采用漫反射光谱（DRS）结合X射线粉晶衍射（XRD）、 红外光谱（FTIR）、 X射线荧光光谱（EDXRF）等测试对红色“老挝石”的矿物成分和致色机理进行深入研究。 结果显示, “老挝石”的主要矿物成分为地开石, 并含有少量高岭石, 化学成分中的Fe含量和“老挝石”红色色调呈正相关关系, 即颜色越深Fe的含量越高。 铁质矿物呈微晶集合体浸染分布于地开石的颗粒间, 由于其含量低、 粒度细小, 常规的微区测试方法无法确认其种属。 相比之下, 漫反射光谱对微晶铁矿物的鉴定十分有效, 对可见光波段漫反射光谱处理得到导数等, 在土壤沉积物中已经被用来定量测定针铁矿和赤铁矿。 该研究中“老挝石”基体与土壤沉积物均为粘土矿物, 可以用漫反射光谱来判定“老挝石”中铁矿物种属。 漫反射光谱一阶导数法显示, 其谱峰位于565～570 nm, 由此确认铁矿物的种属为赤铁矿。 微晶赤铁矿分布于“老挝石”矿物颗粒间, 使样品产生红色, 赤铁矿含量越高, 红色调越深。

介绍了一种采用深对流云目标对风云二号（FY-2）扫描辐射计可见光通道进行辐射定标的方法。 以深对流云作为辐射定标参考载体, 以AQUA/MODIS获得的深对流云反射率作为辐射基准参考, 以GOME-2和辐射模式模拟的DCC光谱进行了光谱响应函数的修正, 评估FY-2系列卫星的可见光通道辐射定标精度及其长序列衰减趋势。 结果表明: （1）FY-2可见光通道存在不同程度的衰减, FY-2D, FY-2E和FY-2F的年衰减率分别约为1.67%, 1.69%和0.81%; （2）与国际推荐的参考仪器AQUA/MODIS的DCC反射率基准相比, 风云二号可见光通道业务定标结果与之存在显著差异, 其相对偏差了分别达到了39.9%, 29%和19.2%。 （3）FY-2卫星在轨期间, 可见光通道存在一定程度的周期性的波动和跳跃现象。 借助深对流云目标很好地实现了FY-2系列气象卫星的可见光辐射定标, 获取的辐射定标结果已经作为业务定标更新的重要依据。

聚类分析是数据挖掘中用以发现数据分布和隐含模式的一种重要算法, 能简单有效地研究大样本、 多参量和类别未知的光谱数据。 以线指数作为光谱数据的特征值能够在尽可能多的保留光谱物理特征的同时, 有效解决高维光谱数据聚类分析中运算复杂度较高的问题。 本文提出了基于线指数特征的海量恒星光谱数据聚类分析的方法, 提取恒星光谱中的Lick线指数作为海量巡天光谱数据的特征, 使用k均值聚类算法完成对光谱数据的聚类, 然后对聚类结果进行有效的分析。 实验结果证明该方法能够快速有效地将具有相似物理特征的恒星光谱数据聚集到一起, 该方法可以应用到巡天数据的研究中。

天体光谱中蕴含着非常丰富的天体物理信息, 通过对光谱的分析, 可以得到天体的物理信息、 化学成分以及天体的大气参数等。 随着LAMOST和SDSS等大规模巡天望远镜的实施, 将会产生海量的光谱数据, 尤其是LAMOST正式运行后, 每个观测夜产生大约2~4万条光谱数据。 如此海量的光谱数据对光谱的快速有效的处理提出了更高的要求。 恒星光谱的自动分类是光谱处理的一项基本内容, 该研究主要工作就是研究海量恒星光谱的自动分类技术。 Lick线指数是在天体光谱上定义的一组用以描述光谱中谱线强度的标准指数, 代表光谱的物理特性, 以每个线指数最突出的吸收线命名, 是一个相对较宽的光谱特征。 研究了基于Lick线指数的贝叶斯光谱分类方法, 对F, G, K三类恒星进行分类。 首先, 计算各类光谱的Lick线指数作为特征向量, 然后利用贝叶斯分类算法对三类恒星进行分类。 针对海量光谱的情况, 基于Hadoop平台实现了Lick线指数的计算, 以及利用贝叶斯决策进行光谱分类的方法。 利用Hadoop HDFS高吞吐率和高容错性的特点, 结合Hadoop MapReduce编程模型的并行优势, 提高了对大规模光谱数据的分析和处理效率。 该研究的创新点为: (1) 以Lick线指数作为特征, 基于贝叶斯算法实现恒星光谱分类; (2) 基于Hadoop MapReduce分布式计算框架实现Lick线指数的并行计算以及贝叶斯分类过程的并行化。

用于偏振光学遥感器定标的参考光源, 其偏振态的检测精度会直接影响偏振光学遥感器的定标精度, 进而影响目标特性的反演水平。 选用870 nm波段的水平线偏振光作为被测试的定标参考光源, 通过旋转1/4波片(quarter-wave plate, QWP)对其光强进行调制。 调制光强可表达为波片快轴旋转角度的傅里叶级数, 采用傅里叶变换法反演出级数的系数, 根据该系数即可计算出被测试光源的Stokes参量。 给出10次测量各参量及偏振度的平均值、 标准偏差、 合成不确定度以及测量平均值与理论值的相对偏差。 为提高测试精度, 通过对波片快轴初始定位角度偏差Δα、 延迟量偏差Δδ与检偏器透光轴角度偏差Δβ进行分析, 提出了偏差修正模型。 该模型通过Stokes参量检测偏差随Δδ和Δβ的变化趋势及实际偏差值, 确定Δδ和Δβ的大小。 结合模拟出的波片快轴初始定位角度偏差Δα, 对实验装置加以调整, 再次对光源的偏振态进行检测。 结果表明, 基于该修正模型测得光源的各Stokes参量与理论值最大偏差从未经修正的3.77%降低至1.41%。 证实了基于本实验的原理、 装置、 测量方法及所提出的偏差修正模型可有效提高定标参考光源偏振态检测的精度。

为了快速准确地获取火炮发射时炮管的瞬态温度场信息, 设计了基于变迹-啁啾光纤光栅传感器的瞬态测温系统。 系统采用啁啾光纤光栅实现对回波光的带宽调制, 从而使回波光带宽大幅提高, 大大增加了系统带光栅传感器数量及回波光能量。 在分析了五种常见变迹函数切趾性能的基础上, 系统采用超高斯函数形式完成对回波信号的切趾处理, 有效地抑制了由于啁啾调制所造成的旁瓣增大以及光谱抖动, 使系统符合瞬态温度测试的设计要求。 实验采用调制范围1 532.0～1 548.0 nm的变迹-啁啾光栅传感器, 并在炮管上均匀缠绕, 共50个测试点位。 针对某型火炮发射时炮管的瞬态温度进行测试, 实验数据与WRP-130S型高速温度探测器的测试结果比较。 实验结果显示, 该系统与WRP-130S型探测器测温结果相近, 平均误差小于2%, 在温降平稳区优于1%。 测试结果中, 温度-波长数据满足1 ℃约引起0.041 3 nm（均值）的波长偏移。 该系统在一次采集过程中可获得50个独立位置的瞬态温度, 大大提高了炮管温度场重建的效率。

声光可调滤波器(AOTF)作为光谱成像的一种新型分光元件, 在运用其进行成像光谱时, 一般选择入射光垂直于AOTF入射面时所对应的衍射中心波长为CCD的光谱测量波长。 但在实际测量中, 空间目标不同位置的光线总是以不同的角度进入到AOTF, 这样就导致了CCD实际测量的光谱和以光垂直入射时所对应的光谱为测量光谱相比出现误差, 影响了光谱的测量精度。 采用的成像光谱系统的特点是目标光线经前置光学系统、 AOTF和成像透镜后, 聚焦成像于透镜的焦平面上, 实现了目标光在整个系统的一次成像。 此一次成像与传统的二次成像相比, 能够有效的提高光能利用率和成像质量。 由于AOTF的视场角为±3°, 所以通过对AOTF视场角范围内衍射中心波长随入射角度变化的实际规律进行了分析研究, 并对衍射波长随入射角度变化的实际测量值进行了拟合修正, 得到了修正方程。 实验结果表明用修正后的方程进行光谱测量, 其相对误差值可以减小一个数量级。 此方法可为今后提高AOTF成像光谱测量精度奠定基础。

空心光波导（hollow waveguide, HWG）可以同时传输红外激光和目标气体, 是激光气体传感器中的新型气体池, 具有体积小、 响应速度快的特点。 基于可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）技术, 以空心光波导为气体池, 研制了氨气激光传感器。 采用波长调制光谱(wavelength modulation spectroscopy, WMS)技术, 同时解调气体吸收的一次谐波（1f）和二次谐波（2f）信号, 通过1f归一化2f信号实现免校准（calibration-free）测量。 利用标准气体进行验证实验, 结果表明, 传感器的响应线性度R2为0.999 8, 响应时间24 s。 Allan方差结果表明积分时间18 s时检测限为26 ppbv。 该传感器可以用于空气中痕量氨气的快速、 高灵敏检测。

作为分析仪器和医疗仪器光源, 脉冲氙灯的光谱特性直接影响着仪器的整体性能。 为了研究脉冲氙灯放电回路参数及几何参数对其光谱特性的影响, 利用气体放电理论分析了脉冲氙灯发光过程, 设计了光谱检测系统, 实验测定了脉冲氙灯在不同放电参数下的光谱特性。 结果表明: 脉冲氙灯光谱由连续谱和线状谱组成, 连续谱有离子复合和韧致辐射产生, 线状谱由电子能级跃迁产生。 相对光谱辐射能量随着放电电压升高呈近似线性增长、 并随着储能电容的变大而变大。 在放电电压较低时, 弧长较短时相对光谱辐射能量较大; 在放电电压较大时, 弧长越长相对光谱辐射能量越大。 对于脉冲氙灯工作参数选取以及应用生产具有重要的意义。

太阳双向喷流事件是过渡区重要的小尺度现象之一。 双向喷流事件的光谱特征是强的展宽和非高斯形状。 当双向喷流事件发生时, 光谱像的红、 蓝两翼分别或者同时明显增强, 其相应的多普勒速度可达100 km·s-1以上。 双向喷流事件的平均尺度约1 800 km, 寿命约60 s。 双向喷流事件出现在磁对消区附近, 且其速度与当地的阿尔芬速度相当, 普遍认为其产生机制为小尺度快速磁重联。 对其系统、 全面地研究始于SOHO时代。 SOHO/SUMER具有高时空和谱分辨率、 宽的谱线覆盖, 其观测的光谱数据为探究双向喷流事件提供了有力的光谱学诊断工具。 双向喷流事件及其他过渡区小尺度现象的相互联系已被广泛研究, 但双向喷流事件与日珥及其精细结构的关系研究还很少。 文章通过SOHO/SUMER的Si Ⅲ谱线的定点观测, 再现了爆发日珥演化的强度﹑多普勒速度和宽度演化图。 通过Si Ⅲ谱线分析, 找出宽度大于三个标准偏差的Si Ⅲ谱线, 然后进行视像筛选出双向喷流事件, 最终在爆发日珥中诊断出多个双向喷流事件, 且大多数的双向喷流事件以准周期20 min重复出现在爆发日珥的中心区域。 通过讨论, 认为日珥中心磁流管之间的磁重联导致了双向喷流事件的重复出现, 双向喷流事件产生的高速等离子体流可能是日面物质抛射的一部分, 或是跟随日面物质抛射的太阳风的一部分。

采用水热合成法, 在较低的温度下制备了分散性, 均匀性良好的LaF3∶Sm3+, LaF3:Eu3+和LaF3∶Sm3+/Eu3+纳米晶体样品。 通过X射线衍射（XRD）, 透射电子显微镜（TEM）和光致发光（PL）等手段, 分别对Sm3+/Eu3+单掺和共掺LaF3纳米晶体的物相, 表面形貌, 晶粒尺寸和荧光特性进行了表征。 XRD和TEM检测结果显示, 所制备的LaF3纳米晶体呈六方晶体相, 平均粒径在40 nm左右。 当采用波长为442 nm的He-Cd连续激光器激发Sm3+/Eu3+共掺LaF3样品中的Sm3+时, 在样品发射光谱中观测到了Eu3+的特征荧光发射谱线, 实现了Sm3+向Eu3+的能量传递。 采用光谱学研究方法讨论了能量传递的机理和效率。 结果表明, 能量传递过程是Sm3+的4G5/2激发态与Eu3+的5D1和5D0激发态之间的交叉驰豫所致, 并且随着Eu3+的掺杂浓度的增大, 共掺LaF3∶Sm3+/Eu3+样品的发射谱中的Eu3+的特征荧光发射强度也随之增强, 这说明增加受主Eu3+的掺杂浓度能够有效地提高Sm3+→Eu3+能量传递的效率。

基于稻种老化时间不同时的物理学和生理学差异, 提出一种基于红外热成像技术及广义回归神经网络的快速、 无损检测稻种发芽率的检测方法, 解决传统稻种发芽率检测方法操作复杂、 实验周期长等问题。 在温度为45 ℃、 湿度为90%的条件下, 将水稻种子依次老化0, 1, 2, 3, 4, 5, 6和7 d, 得到不同发芽率的种子; 采集稻种红外热图像, 然后提取稻种胚芽部位数据, 总计144份, 随机分为校正集和预测集, 其中校正集96份, 预测集48份; 分析和比较不同老化天数稻种红外热差异, 从物理学和生理学方面揭示稻种发芽率与红外热图像间的关系, 结合偏最小二乘算法（partial least squares, PLS）、 BP（back propagation, BP）人工神经网络和广义回归神经网络(general regression neural network, GRNN), 建立稻种发芽率的红外热模型。 结果表明, 利用GRNN建立的发芽率预测模型效果最优, 其中校正集的RC（相关系数）和SEC（标准偏差）分别为0.932 0和2.056 0, 预测集RP（相关系数）和SEP（标准偏差）分别为0.900 3和4.101 2, 相关性均达到较高水平且校正集与预测集的标准偏差均较小。 实验结果表明, 采用红外热成像技术结合广义回归神经网络研究稻种发芽率是可行的, 且所建模型在稻种发芽率快速测定方面有较高的精度。

全氟羧酸(PFCAs)由于具有既亲水又疏水的表面活性剂特性, 被广泛应用于工业和生活产品中。 全氟十一酸(PFUnA)和全氟十三酸(PFTriA)是长链PFCAs类的典型代表, 但近年来它们越来越频繁的在人体中检测到, 并且发现表现出内分泌干扰效应、 发育毒性和致畸性。 本文以光谱学和分子对接为基础, 探索PFUnA和PFTriA与人体最丰富的蛋白人血清白蛋白(HSA)的结合模式。 结果表明, PFUnA和PFTriA均通过动静态猝灭过程猝灭HSA的内源荧光, 与HSA只有一个强亲和位点, 且PFUnA与HSA的结合比PFTriA更紧密。 根据热力学计算结果, 可知PFUnA与HSA结合的焓变、 熵变分别为-26.32 kJ·mol-1和21.76 J·mol-1·K-1, 其结合作用主要依靠静电引力, 而PFTriA主要通过范德华力和卤键与HSA结合, 是放热熵减过程, 其焓变和熵变分别为-39.69 kJ·mol-1和-25.66 J·mol-1·K-1。 计算得到的结合距离(r<8 nm)显示从HSA到PFUnA和PFTriA发生了非辐射能量转移。 三维荧光光谱和圆二色谱表明, PFUnA和PFTriA与HSA的结合不仅可以改变HSA的构象和微环境, 还可以引起α-螺旋稳定性降低。 取代实验和分子对接进一步显示PFUnA 和PFTriA通过极性键、 疏水作用力和卤键等与HSA的亚域ⅡA疏水腔有高亲和性, 且荧光团Trp残基处于结合位置中, 进一步证明PFUnA和PFTriA可以猝灭HSA的荧光。 本文研究结果为阐明长链PFCAs在机体内与血清蛋白的结合机理提供了完整可靠的数据, 并为长链PFCAs的毒性评价和毒理学研究提供了理论依据。

采用高分辨电感耦合等离子体质谱(HR-ICP-MS) 和地积累指数法(Igeo) 对黄河甘肃、 宁夏和内蒙古自治区连续三段表层沉积物中重金属(Cr, Pb, Cd, Cu, Zn 和 Ni)的空间分布和季节性波动(丰水期、 枯水期和平水期) 以及污染状况进行系统研究分析, 研究结果表明: 内蒙古段三个季节中沉积物重金属含量都高于甘肃和宁夏段, 同时, 除Cd外, 丰水期所有点的沉积物重金属含量都高于枯水期和平水期, 而枯水期和平水期的重金属含量相近。 Igeo结果显示丰、 枯水期的Cd, Cu和Cr元素的Igeo值在内蒙古段最高, 而在甘肃段最低; 所有重金属的Igeo值在丰水期高于枯水期, 除Cd外, 都在平水期降低, 而ICdgeo在平水期各采样点明显上升; 丰水期的甘肃段、 枯水期的甘肃和宁夏段以及平水期的所有采样点中的Pb, Zn和Ni的Igeo值都小于0, 表明这些元素在这些点几乎无污染。 就研究区域而言, 内蒙古段的重金属含量以及生态风险最高, Cr, Cd和Cu是最具有潜在风险的三个元素; 就研究季节而言, 丰水期的重金属含量和潜在风险高于枯水期和平水期, 可能是跟丰水期沉积物的pH和总有机碳(TOC)含量较高有关。 相关性分析(CCA)用来探究重金属与pH/TOC间的关系以及重金属的潜在来源。 CCA的结果表明Pb, Cu, Zn和Ni互相相关, 并且这四种元素容易受到周围环境pH和TOC的影响, 除此之外, Cr, Cd以及TOC 三者相关, 且这两种元素受到人类活动影响较严重。 该研究工作可为研究区域表层沉积物重金属在不同季节的环境行为提供有效的信息, 同时, 研究重金属、 pH和TOC之间的相关性可有效揭示重金属的潜在来源。

煤火在世界各地均有不同程度的发生, 严重威胁生态环境, 煤火燃烧释放大量的有毒有害气体, 造成大气污染, 同时煤火燃烧形成地下空洞, 导致地表塌陷, 直接威胁着矿区人员的生命安全。 遥感技术的迅猛发展使大尺度反演与监测煤火温度变为可能。 单窗算法是一个简单可行且精度较高的煤火温度反演方法, 该方法需要两个大气参数进行温度反演, 即大气水分含量和地表比辐射率。 由于该算法需要卫星影像获取瞬间时的大气水分含量, 而卫星过境瞬间的大气水分含量受多种因素影响难以获得; 单窗算法对不同类型的地物均采用统一的地表比辐射率, 这会导致反演温度不精确, 误差较大。 针对上述存在的问题, 采用基于地面湿度参量建立起的大气可降水量与地面水汽压间的经验关系, 计算大气水分含量, 同时, 采用NDVI阈值法计算不同地物类型的地表比辐射率, 对单窗算法中的两个参数进行精确估计, 从而改进提高该算法的精度及可操作性。 将改进的算法应用于内蒙古乌达矿区, 反演从1988年到2015年间研究区的煤火温度, 提取每年研究区的温度异常区域, 对比分析煤火区域分布、 面积变化情况。 本文提出的改进算法能够快速、 高效的反演煤火温度, 对掌握煤火异常区域变化情况提供技术支持, 具有可操作性及现实意义。