拉曼光谱技术已经成为静高压实验中诊断物质微观结构的重要手段之一。本文主要综述拉曼光谱技术在动态加载实验中的发展及应用现状。拉曼光谱技术和气炮加载技术相结合, 由于采集信号时间短、杂散光强等, 其技术难度比较大。迄今, 仅有少数几个气炮加载实验室具备冲击拉曼光谱诊断能力。本文首先介绍了气炮加载拉曼光谱技术的发展历程, 然后通过对现有文献的分析, 总结出当前该技术的瓶颈。最后陈述了拉曼光谱在研究动态加载过程中透明介质微观结构变化方面的优势。

采用干式灰化法处理样品, HNO3溶解灰化残渣, 用火焰发射法和火焰原子吸收光谱法测定了15个溪黄草及其近缘种中的K、Na、Ca、Mg、Fe、Mn和Cu共7种微量元素的含量。结果表明: 溪黄草及其近缘种中含有丰富的K、Na、Ca、Mg、Fe、Mn和Cu等对人体有益的微量元素, 各元素在实验范围内, 线性关系良好, 加标回收率在89.3%~100.0%之间, 相对标准偏差(n=3)为0.2%~3.7%。

本文基于Anderson局域效应和有限时域差分(FDTD)计算方法, 对具有一定无序性的多孔硅材料内光的横向局域进行了理论分析, 考察了不同无序度、孔洞排列的不同方式对硅材料光学性质的影响。计算结果表明, 多孔硅内光的行为和多孔硅的结构参数有很大关系。当结构参数合适时, 光束可以呈现比较明显的横向局域效果。适当改变材料中孔道的排列方式, 可以有效的调节光在材料中的传播方式与局域效果。设计了具有“边墙”效果的孔洞排列方式, 不仅能够固定光斑的位置, 而且还可实现光束的局域增强效果。

在已知大气气溶胶折射率和气溶胶谱分布的基础上, 对空间垂直方向的气溶胶消光特性进行了研究。文章利用Mie散射理论计算讨论了气溶胶的消光、散射、吸收系数随各参数的变化, 并在MATLAB中对变化情况进行了仿真。结果表明, 粒子半径与入射波长大小相近时气溶胶的消光最强, 并且随着能见度的增大, 气溶胶衰减系数减小。这些结论可以为红外辐射的大气衰减计算和分析提供依据。

荧光油墨防伪印刷的色彩预测是防伪印刷质量控制领域十分关心的课题。本文通过分析光在荧光油墨层中的散射、吸收及荧光辐射规律, 把光在印品中的传播分成紫外线和可见光两部分分别分析研究, 针对多重内反射现象进行Saunderson校正, 最终建立了荧光油墨实地印刷品的Kubelka-Munk模型。

以Na2S作为金纳米粒子的还原制备与聚集剂制备了金纳米粒子聚集体系。在制备过程中通过紫外可见光谱对制备条件进行了优化。TEM表征显示聚集体系中的金纳米粒子均为球形, 且聚集状态呈现出较好的均匀性。将这一聚集体系作为SERS基底应用于若干氨基酸分子的SERS光谱表征与分析。初步的研究表明Na2S-金纳米粒子聚集体系可有效地应用于生物分子的SERS光谱表征与分析。

表面增强拉曼光谱技术是近年来快速发展的一种痕量特征标记性物质检测技术, 以提高检测灵敏度为目的的表面增强拉曼光谱技术非常适合于生命科学研究。本文利用表面增强拉曼光谱技术对肺癌患者及正常人的唾液样本进行检测, 并进行光谱分析, 建立了肺癌患者唾液样本的实验模型, 对该模型系统分析可为肺癌诊断提供辅助依据。统计学分析效果良好, 并发现了分类比较明确的特异性波段1015 cm-1~1070 cm-1和1250 cm-1~1280 cm-1。在找出的12个特征峰的基础上应用K-均值方法验证了其判别准确性, 结果提示提取的12个特征峰有一定的代表性, 能够代表近2000个波数的拉曼光谱图, 灵敏度较特异度高, 说明该方法适合预防性筛查工作。

本文以拉曼光谱, PL光谱等表征手段研究准分子激光辐照氧化锌晶格微结构及其光谱性能的影响。当能量密度超过一定阈值时, 会造成晶格畸变, 诱导产生附加的拉曼振动模式: 布里渊区A点的TA模, 位于70 cm-1左右以及500~600 cm-1之间的LO模。准分子激光辐照与未辐照区之间存在晶格畸变逐渐减弱的过渡区。采用共聚焦的方法, Z-向逐点扫描, 可以估算一定激光能量密度下, 辐照对氧化锌材料的影响区深度。

本文通过单光束梯度力光学镊子-拉曼光谱系统, 对硫酸镁单液滴随着相对湿度变化的反应进行了探究。当硫酸镁单液滴被光镊捕获之后, 通过相对湿度的梯度变化探究了捕获液滴的蒸发动力学变化。发生在与耳语回音模相称波长的受激拉曼散射可以用来准确地确定液滴半径, 因此, 可以通过腔增强拉曼散射得到在不同湿度下处于平衡的液滴半径信息。本研究通过光镊对硫酸镁单液滴的实时监测, 阐述了在某个相对湿度范围内该液滴的粒径变化的过程和结果, 在此之前的硫酸镁吸湿性研究中没有先例。研究结果表明在相对湿度逐渐降低至40%的过程中硫酸镁液滴半径的变化速率逐渐变小。而当相对湿度低于40%时, 液滴半径的减小会被严重抑制。这种现象表示在高浓度条件下硫酸镁液滴中水的蒸发扩散速率会降低。另一方面, 在蒸发过程后的相对湿度上升过程中, 硫酸镁液滴尺寸的增加明显缓慢于湿度增长速度。这一现象显示液滴的尺寸变化是不可逆的。说明胶态的形成导致了传质受阻, 从而阻碍了液滴中水分子的交换。

蛋白质在生命活动中起着重要作用, 一直是人们研究的热点, 动态光散射技术由于其快速、准确、对样品无损坏等优点, 而成为研究蛋白质的重要手段之一。本文采用美国布鲁克海文公司提供的BI-200SM激光散射仪对浓度分别为0.1 mg/mL、0.5 mg/mL、1 mg/mL、5 mg/mL、10 mg/mL的牛血清白蛋白溶液进行动态光散射测量, 讨论了光强自相关曲线和粒径测量的相对误差随浓度的变化关系, 研究了蛋白浓度对测量结果的影响。实验结果表明, 在一定浓度范围内, 光强自相关函数曲线的稳定性随浓度增加而增加, 而自相关曲线的迟豫时间随着溶液浓度的增加而减小, 粒径测量的相对误差也随着浓度的增加而逐渐减小。

采用拉曼光谱分析技术定量分析甲醇汽油中的甲醇含量。首先, 对采集到的原始拉曼光谱进行平滑除噪、荧光背景消除、标准归一化等预处理；其次, 根据甲醇含量与拉曼光谱的相关性分析找出甲醇含量的特征点；最后, 建立了基于拉曼特征峰的甲醇含量一元线性回归模型。针对实验室配制的19个甲醇汽油样本的实验结果表明, 该方法准确、稳健、所需训练样本少, 可以应用于甲醇汽油中甲醇含量的快速测定。

在酸性缓冲溶液中, 阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠SDBS能与金鸡纳类生物碱药物体系中一对对映异构体QN和QD作用产生增强的同步光散射(synchronous light scattering, SLS)信号, 本文首先利用偏振同步光散射(polarized synchronous light scattering)信号, 建立了同步光散射偏振度(P)区分QN和QD这对对映异构体, 同时利用同步散射光谱和双标准曲线计量分析法对2种金鸡纳类生物碱药物进行同时测定, 并将该方法应用于尿样中QN和QD的同时测定, 结果令人满意。

本文利用金刚石对顶砧(DAC)和拉曼光谱技术, 测量了四苯基卟啉J聚集体在13 GPa内的高压拉曼光谱, 根据各个拉曼谱带的频移-压强变化曲线得出在13 GPa内Tpp J聚集体无相变发生, 并且高波数(1010~1600 cm-1)和低波数(230~330 cm-1)区的斜率要远大于中等波数(380~1000 cm-1)区, 这表明对应于高波数和低波数区的化学键比中等波数区更具有易压缩性, 并对体积的减小起着重要的作用。根据苯环ψ3 C-C面内伸缩振动模式强度逐渐增强的现象提出了分子弹簧垫圈模型。此外, 这种分子弹簧垫圈的劲度系数可以通过中位取代基团调控。

目标红外被动测距的实现同气体及其波段的选取密切相关。氧气A吸收带具有独特的谱线结构, 对于火箭羽流或者高温辐射体的距离探测, 氧气A吸收带是最佳的距离反演通道。利用该特点, 详细研究了逐线积分算法(LBLRTM), 并设计了氧气A带吸收系数及标准光谱计算软件；利用A吸收带吸收光谱带外数据, 采用多项式拟合方法, 实现基线(baseline)拟合, 进而得到带平均透过率；在不同的距离条件下, 将两种带平均透过率进行对比, 误差在1.9%左右, 拟合精度较高, 该方法为后续距离的精确反演提供了理论依据。

详细研究了微球传感应用领域的机制和过程, 并给出了优化其传感特性的实验方案。同时研究了微球水汽传感应用的可行性。对两个不同的腔环境(水汽和无水汽)中微球的透射谱分别进行了分析。在实验之前, 还进行了软件仿真。在两种情况下, 仿真结果和实验得出的透射谱都发生了显著变化, 这验证了微球对湿度的敏感性。

本文采用傅里叶变换红外光谱方法(FTIR)对中药材重楼及其伪品开口箭的红外光谱进行了测试及对比分析。研究表明, 重楼和开口箭各自有其独特的红外光谱特征, 二者各自所包含的红外吸收峰的峰位明显不同, 二者的红外光谱的峰形整体上有非常明显的区别, 特别是在1650 cm－1处及1405~1258 cm－1范围这两个地方二者的峰形有非常明显的区别。采用傅里叶变换红外光谱方法可对重楼及其伪品开口箭加以鉴别和区分。

配置合格的纯牛奶样本及含有三聚氰胺质量浓度范围为0.01 g/L~3 g/L的掺杂牛奶样本各20个, 并采集其近红外光谱。以牛奶中掺杂三聚氰胺浓度为外扰, 构建二维相关同步谱, 研究其相关谱特性。在此基础上, 结合偏最小二乘判别分析法(PLS-DA)建立定性模型, 可以实现纯牛奶与掺伪牛奶的定性鉴别, 正确识别率达100%。同时, 将二维相关近红外同步谱矩阵与偏最小二乘法(PLS)结合起来, 建立定量分析牛奶中掺杂三聚氰胺的数学模型。对未知样品的预测相关系数R达到0.98, 预测均方根误差(RMSEP)为0.18 g/L, 说明基于同步相关谱矩阵建立定量分析的数学模型是可行的。该方法无需样品处理, 成本低, 为快速检测掺伪牛奶提供了一种新的途径。

采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合主成分分析(PCA)对棕榈科植物2个亚科4个族的植物叶片进行了光谱研究。结果显示, 棕榈科同族不同种和同科不同族的植物在红外光谱上表现出差异。用二阶导数光谱进行主成分分析, 显示可以将样品进行正确分类。研究表明傅里叶变换红外光谱在鉴别分类植物方面具有应用潜力。