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22 期刊社决定采用ScholarOne Manuscripts在线投稿审稿系统
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2009年 29卷 06期
刊出日期:2009-06-01

光谱学与光谱分析
 
         光谱学与光谱分析
1441 GaN基激光器多量子阱垒材料的研究
陈伟华1, 廖辉1,胡晓东1*, 李睿1,贾全杰2,金元浩3,杜为民3,杨志坚1, 张国义1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1441-04
在(0001)蓝宝石衬底上分别用金属有机化学气相沉积技术外延生长了InGaN/GaN, InGaN/InGaN, InGaN/AlInGaN多量子阱激光器结构, 并分别制作了脊形波导GaN基激光器。同步辐射X射线衍射,电注入受激发射光谱测试及光功率-电流(L-I)测试证明,相对于GaN垒材料,InGaN垒材料,AlInGaN四元合金垒材料更能改善多量子阱的晶体质量,提高量子阱的量子效率及降低激光器阈值电流。相关的机制为:组分调节合适的四元合金垒层中Al的掺入使得量子阱势垒高度增加,阱区收集载流子的能力增强;In的掺入能更多地补偿应力,减少了由于缺陷和位错所产生的非辐射复合中心密度;In的掺入还减小了量子阱中应力引致的压电场,电子空穴波函数空间交叠得以加强,使得辐射复合增加。
2009 Vol. 29 (06): 1441-1444 [摘要] ( 2062 ) PDF (953 KB)  ( 441 )
1445 太赫兹光谱和成像技术在食品安全检测中的应用
沈飞,应义斌*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1445-05
随着超快激光技术的快速发展以及人们对太赫兹辐射与物质作用机理的进一步认识,太赫兹辐射作为一项新的、快速发展的技术在很多领域受到广泛关注,在安全检测、医学诊断、无线通信和制药等诸多领域预示着广泛的应用前景。由于食品安全问题的重要性,食品安全的检测技术面临着巨大的机遇与挑战。太赫兹光谱与成像技术提供了一种新型的食品安全检测手段。相比于其他技术,THz技术具有高信噪比和动态范围宽等诸多特点, 能够同时获得样品在THz波段的时域信息与频域信息,以及对应的物质物理结构和化学成分等重要信息,在食品安全检测领域具有独特的优势。文章简要介绍了太赫兹波的概念、特点和技术手段,太赫兹辐射技术在食品安全领域的最新应用进展,并讨论了THz技术应用的限制因素, 展望了THz技术的应用前景。
2009 Vol. 29 (06): 1445-1449 [摘要] ( 441 ) PDF (970 KB)  ( 460 )
1450 城市空气质量监测系统(DOAS)谱线漂移问题及解决方法
刘世胜,魏庆农,冯巍巍,詹锴,王锋平
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1450-04
城市空气质量监测系统中差分光学吸收光谱法的光学部分受到外界影响(温度、光纤位置等),或是氙灯自身的变化,都会引起测量谱线的漂移。如果灯信号谱与大气测量信号谱谱线漂移不一致而产生谱线相对偏移,将直接影响测量结果的准确性。因此,在运用DOAS方法进行大气痕量气体污染物浓度反演时,必须对大气测量信号谱和灯信号谱进行波长匹配。文章通过对氙灯自身发射光谱特殊结构的研究,提出了利用氙灯特征发射峰,通过对两个信号光谱进行最小二乘拟合,达到谱线校正的方法。实验结果证明,这种方法可以有效地减小谱线相对偏移对大气痕量气体污染物浓度反演结果的影响。
2009 Vol. 29 (06): 1450-1453 [摘要] ( 1644 ) PDF (898 KB)  ( 471 )
1454 飞秒激光辐射诱导金属表面微纳结构研究
周明,袁冬青,李健,范晓萌,戴娟,沈坚,王辉,李保家,蔡兰
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1454-05
通过1 kHz的飞秒脉冲(脉宽130 fs,中心波长800 nm)对厚度为60 μm的不锈钢65Mn表面进行飞秒微加工,通过拟合得到65Mn的消融阈值为0.5 J·cm-2。研究了飞秒激光作用下表面形成的多种微结构,其中包括纳米孔及纳米柱状物。同时讨论了激光能量和作用脉冲个数对微结构形成的影响。随着周期波纹结构的形成,发现在各种能量和脉冲个数条件下,周期结构的周期约为入射脉冲的波长。相同的激光功率下,在不同加工速度和加工次数下对不锈钢进行表面微加工,得到了规则的圆孔阵列结构。
2009 Vol. 29 (06): 1454-1458 [摘要] ( 1266 ) PDF (1832 KB)  ( 432 )
1459 ZnO纳米颗粒受激发射的时间分辨特性
王晓芳1, 谢平波1,赵福利2,汪河洲2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1459-04
在飞秒脉冲激光激发下,观察到了均匀沉积法获得的ZnO纳米颗粒的受激辐射现象,并从频域和时域两方面研究了ZnO纳米多晶的室温激射特性。氧化锌纳米颗粒中出现激子-激子散射导致的激射阈值为7.2 GW·cm-2,激射模式类似于F-P谐振腔模式,时域谱则表现为寿命曲线中出现快速衰减成分。与荧光的时间衰减曲线不同,P带时间衰减具有对称结构,高斯拟合结果只有几个ps,接近条纹相机的时间分辨率极限。研究ZnO纳米颗粒的受激发射与激光特性对揭示ZnO晶体的内部结构和激子激发态的性质、激光产生的机理等有重要意义。
2009 Vol. 29 (06): 1459-1462 [摘要] ( 2106 ) PDF (895 KB)  ( 425 )
1463 1.573 μm处CO2高温谱线参数研究
蔡廷栋1,王贵师1,陈卫东2,张为俊1,高晓明1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1463-05
在吸收光谱测量,特别是高温光谱测量中,吸收分子谱线参数的准确性非常重要,目前普遍使用的HITRAN/HITEMP2004数据库中给出的各项参数具有一定的不确定性,为了对所选1.573 μm处的9条可用于燃烧诊断的CO2谱线参数进行校准,文章采用窄线宽二极管激光器作为光源,结合自行搭建的实验室高温测量系统,记录了300~800 K温度范围内所选谱线的高温吸收光谱,获得了各谱线在相应温度下的谱线强度、空气加宽系数及其温度指数等谱线参数。通过实验结果与HITRAN/HITEMP2004数据库中数据间的对比发现两者之间吻合较好,其中谱线强度相对偏差小于3%,空气加宽系数及其温度指数相对偏差分别小于5%和2%。所有各项参数对以后将要进行的燃烧诊断中的CO2浓度监测会有很大帮助。
2009 Vol. 29 (06): 1463-1467 [摘要] ( 411 ) PDF (991 KB)  ( 488 )
1468 双波长米散射激光雷达探测对流层气溶胶消光特性
迟如利1,2,吴德成1,刘博1,周军1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1468-05
新近研制了一台基于532和1 064 nm的双波长米散射激光雷达(dual-wavelength lidar,简称DWL),用于探测对流层大气气溶胶可见和红外波段的消光特性及其时空分布,同时用于粒子尺度谱垂直分布特征的研究。系统采用4个通道分别用于接收对流层下部和中上部532及1 064 nm的大气回波信号,有效地缩短了获取大气信息的时间。采用窄带滤光片,并借助光阑,将接收的激光大气回波信号谱线(米散射和瑞利散射光谱)从天空太阳背景噪声中分离,提高系统的白天探测能力。叙述了雷达系统的总体结构和技术参数以及数据处理方法。利用该雷达对合肥地区(117.16°E, 31.90°N)上空的气溶胶进行了探测。给出了对流层大气气溶胶532及1 064 nm消光系数的垂直廓线及其时空分布典型探测结果。分析了气溶胶波长依赖指数的空间垂直分布。讨论了对流层大气气溶胶光学厚度月变化。观测和分析结果表明,双波长具备昼夜连续观测对流层大气气溶胶的能力,可以很好的反映气溶胶粒子的时间和空间分布特征。
2009 Vol. 29 (06): 1468-1472 [摘要] ( 237 ) PDF (1232 KB)  ( 512 )
1473 采用DNA和蛋白质吸收带的Kubelka-Munk光谱函数检测人结肠腺癌
魏华江1, 郭周义1*, 谢树森2, 何博华3, 李力波3, 陈雪梅4, 巫国勇5, 鲁建军5
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1473-05
采用DNA和蛋白质吸收带的Kubelka-Munk光谱函数对人结肠腺癌进行了鉴别诊断,实验采用带积分球附件的分光光度计获取组织的漫反射光谱。结果表明:在250~650 nm,结肠上皮组织的癌变导致其上皮组织在DNA吸收带的Kubelka-Munk光谱函数f(r)及其对数log[f(r)]的平均值在260 nm处都有非常显著性的差异,其差异分别为218%(p<0.05)和68.5%(p<0.05)。结肠上皮组织的癌变导致其上皮组织在蛋白质吸收带的Kubelka-Munk光谱函数f(r) 及其对数log[f(r)]的平均值在280 nm处也都有非常显著性的差异,其差异分别为208%(p<0.05)和59.0%(p<0.05)。结肠上皮组织的癌变导致其上皮组织在β-胡罗卜素吸收带(480 nm处)的Kubelka-Munk光谱函数f(r) 及其对数log[f(r)]的平均值在480 nm处也都有非常显著性的差异,其差异分别为41.7%(p<0.05)和32.9%(p<0.05)。可见,结肠上皮组织的癌变导致其上皮组织中的DNA、蛋白质和β-胡罗卜素的含量都发生了非常显著的变化。这结论为快速、低成本、非入侵的结肠腺癌的光活检提供一些有益的参考。
2009 Vol. 29 (06): 1473-1477 [摘要] ( 2727 ) PDF (608 KB)  ( 443 )
1478 基于超光谱成像探测系统的线阵CCD的调制传递函数特性研究
王春红1,2,3,向阳1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1478-04
超光谱成像是一种场景图谱合一的技术,在战场侦察中得到了迅速应用,其成像质量的评价问题受到越来越多人的关注。根据调制传递函数对比度定义,建立了超光谱成像探测系统的线阵CCD调制传递函数的数理模型,对输入信号与线阵CCD的空间相对位置对调制传递函数的影响进行了计算和分析。结果表明,在Nyquist分频处,相对位置对调制传递函数的影响较大,且随频率的增大而增大;在其他频率处,相对位置对调制传递函数的影响与偏离百分比|ζ|有关,|ζ|<0.1%的频域,偏离百分比|ζ|越小,相对位置对调制传递函数的影响越大;|ζ|>0.1%的频域,相对位置对调制传递函数的影响几乎可以忽略不计。所得结论对超光谱成像系统的调制传递函数测量系统设计具有一定的指导意义。
2009 Vol. 29 (06): 1478-1481 [摘要] ( 1768 ) PDF (867 KB)  ( 441 )
1482 1,2,5-三苯基吡咯的合成及其聚集程度对发光强度的影响
冯霄1,佟斌1,申进波1,赵玮1,支俊格2,石建兵1,董宇平1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1482-04
采用Schulte-Reisch方法,在氯化亚铜催化下,由1,4-二苯基丁二炔与苯胺反应成功制备了1,2,5-三苯基吡咯(TPP)。通过将溶液反应改进为本体反应,不仅提高了收率,而且降低了反应温度,缩短了反应时间。当水的含量在THF-水混合溶剂中低于60%时,因TPP没有产生聚集,其荧光强度基本没有发生变化;但水含量增加到70%时,因聚集紧密程度较低,π—π堆积作用诱发非辐射能量转移,使荧光强度被猝灭;而当水的含量超过80%以上时,TPP呈现高紧密聚集,使分子内旋转受到限制,降低了非辐射能量转移,使发光得到增强。由于乙腈与TPP之间所形成的较强电荷转移相互作用影响了聚集紧密程度,没有呈现高聚集诱导发光增强性质。
2009 Vol. 29 (06): 1482-1485 [摘要] ( 1212 ) PDF (770 KB)  ( 384 )
1486 Ce3+注入对超晶格中硅纳米晶光致发光强度的影响
杜玙璠1, 衣立新*,王申伟,邬洋
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1486-03
研究了铈离子注入和二次退火等因素对硅纳米晶(nc-Si)发光强度的影响。利用电子束蒸发以及高温退火得到nc-Si/SiO2超晶格结构。随后将该结构样品分别注入2.0×1014 cm-2和2.0×1015 cm-2剂量的铈离子(Ce3+),再分别以不同温度对其进行二次退火,获得多种样品。通过对样品光致发光光谱的分析发现,Ce3+注入后未经过二次退火的样品发光强度急剧下降。二次退火后的样品,随着退火温度的升高,样品的光致发光强度逐渐增强,但当温度超过600 ℃时,发光强度反而下降,600 ℃为二次退火的最佳退火温度。注入适当剂量的Ce3+,其发光强度可以超过未注入时的发光强度,Ce3+的注入存在饱和剂量。研究表明,样品发光强度的变化受到铈离子注入剂量和注入后二次退火温度等因素的影响,并且存在着Ce3+到nc-Si的能量传递。
2009 Vol. 29 (06): 1486-1488 [摘要] ( 630 ) PDF (616 KB)  ( 426 )
1489 ZBLAN玻璃中Nd3+, Tm3+, Yb3+的上转换发光特性
杨志萍,杜海燕,孙家跃*,王葳
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1489-04
采用高温固相法制备了Nd, Tm和Yb掺杂的ZBLAN玻璃上转换材料。Tm3+, Yb3+的摩尔浓度分别固定为0.01%,0.3%,Nd3+摩尔浓度变化范围为0.1%~2%。在室温下,测试了样品在300~1 000 nm间的吸收光谱。在798 nm近红外光激发下,测试了样品的上转换光谱。实验发现,样品在798 nm红外光激发下发出了较强的多波段(红,蓝和绿)的可见光。由上转换可见光各波段的发射谱线,给出了能级跃迁机制。蓝光主要来源于Tm3+的激发态1G4到基态3H6的跃迁,绿光来源于Nd3+2H7/2到基态4I9/2的跃迁,红光来源于Nd3+2H11/2到基态4I9/2的跃迁。研究发现,在Nd3+, Tm3+, Yb3+∶ZBLAN玻璃样品中存在激发态吸收,能量转移和交叉弛豫等上转换过程。其发光机理是Nd3+, Tm3+和Yb3+离子之间的能量转移。根据Nd3+摩尔浓度不同其上转换发光强度不同,分析了掺入稀土的浓度对上转换发光效率的影响。当Nd3+浓度为1.5%(摩尔分数)时上转换发光最强,大于1.5%后发光开始减弱。
2009 Vol. 29 (06): 1489-1492 [摘要] ( 522 ) PDF (718 KB)  ( 462 )
1493 发光二极管光谱测量中的杂散光与带宽校正
沈海平1,潘建根2,冯华君1,徐之海1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1493-05
光谱仪的杂散光和带宽是LED光谱测量中比较重要的两个误差影响因素,为了得到更精确的测量结果,必须对杂散光和带宽影响进行校正。用He-Ne激光测出光谱仪的线扩展函数,在假设光谱仪是线性波长不变系统的前提下,构建杂散光分布函数矩阵,转化为杂散光校正矩阵,从而对所测信号进行杂散光校正;在三个波段内分别由光谱仪带宽函数计算带宽校正系数,将被测波长点及其邻近带宽波长点上的测量结果进行加权平均,从而得到带宽校正结果。将两种校正方法应用在一台多通道快速光谱仪上,测量各种颜色的LED,实验结果表明能有效地校正杂散光和带宽影响,色品坐标最大校正了(-0.003, 0.007)。且该方法降低了应用成本,在保证精度的情况下简化了计算量,使得校正更易于实施。
2009 Vol. 29 (06): 1493-1497 [摘要] ( 1772 ) PDF (1026 KB)  ( 425 )
1498 蒙药草乌炮制前后二维红外相关光谱的分析研究
王朝鲁1, 温建民1*,程桯1,蒋科卫1,孙素琴2,图雅2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1498-04
采用二维相关红外技术, 并借助于变温过程所跟踪的动态光谱对蒙药生草乌进行了分析研究。蒙药生草乌和制草乌的一维谱图较相似,导数光谱进一步分析,1 745,1 468,1 337 cm-1处吸收峰在经过酸奶炮制之后向底波数位移,1 657 cm-1处吸收峰在经过炮制之后向高波数位移,而二维红外相关谱则差别较大, 在1 300~800 cm-1波数范围内, 生品的二维红外光谱存在3个主要的自动峰(1 650,1 560, 1 470 cm-1),其中以1 560 cm-1峰最强。自动峰和交叉峰形成明显的3×3的对称分布,均为正相关;制草乌在这一范围内的自动峰主要在4个区域,1 220与1 200 cm-1两个吸收峰组成的一个区域,1 140和1 070 cm-1两个尖锐的峰区,以及1 000~900 cm-1区域内宽大重叠的峰,各自动峰均为正相关。凭借二维红外相关谱上的自动峰和交叉峰可以较直观地鉴别生草乌和制草乌, 而且还可以揭示两者相应各官能团的变化规律。该法快速、准确,可为鉴别药材加工后结构的变化规律提供一种新的方法和手段。
2009 Vol. 29 (06): 1498-1501 [摘要] ( 745 ) PDF (1381 KB)  ( 423 )
1502 应用红外光谱法鉴别肉苁蓉及其混淆品草苁蓉和锁阳
陈君1,2,孙素琴3,徐荣1*,刘友刚4,于晶1,刘同宁5, 李健强2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1502-06
采用傅里叶变换红外光谱法结合二维相关分析技术分别对药用植物肉苁蓉及其混淆品草苁蓉、锁阳进行了鉴别研究。结果表明,三者的红外光谱图表现出了一定的差异性:肉苁蓉在1 730和931 cm-1有吸收峰,草苁蓉在1 510,1 375,1 266 cm-1处存在吸收峰,锁阳的最高峰位于1 614 cm-1处。在二阶导数谱图上三者差异更加明显:肉苁蓉在1 453,1 336,931,892 cm-1处都有较强的吸收峰。其中931 cm-1处的吸收峰较尖锐,强度也最强;草苁蓉的最强峰位于1 509 cm-1,并且1 633和1 161 cm-1处的吸收峰明显变宽,强度也变大;锁阳在1 682 cm-1处有较尖锐的吸收峰,1 605 cm-1附近的吸收峰强度也较大。二维红外谱图不但差别明显,而且直观。三者提取物的红外光谱同样存在显著差异。应用该方法能够实现肉苁蓉药材与混淆品的快速、准确鉴别。
2009 Vol. 29 (06): 1502-1507 [摘要] ( 2568 ) PDF (2219 KB)  ( 494 )
1508 内蒙古羊草草原不同管理措施对栗钙土胡敏酸光谱特性的影响
李光军,吕贻忠*,李保国
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1508-04
为了研究草原土壤退化与恢复机制,以锡林郭勒盟草原生态定位站长期定位实验为基础,采集了围栏禁牧、轻度放牧与过度放牧等放牧管理措施样地的土壤样品,提取其中的胡敏酸,综合应用元素分析、傅里叶变换红外光谱、固相魔角旋转13C核磁共振谱对放牧和围栏的羊草草原样地表层土胡敏酸的分子结构特征进行了比较分析。研究表明:在围栏禁牧和放牧条件下相比,土壤胡敏酸的分子结构特性存在明显的差异,围栏样地的胡敏酸结构其芳香度明显降低,显示出更高的脂肪族特性,羧酸官能团含量降低。经过围栏样地禁牧恢复的土壤胡敏酸结构中含有更多的来源多糖和蛋白质类母体的结构单元, 而不同放牧强度之间胡敏酸的结构组成差异不大。
2009 Vol. 29 (06): 1508-1511 [摘要] ( 2145 ) PDF (679 KB)  ( 406 )
1512 基于木材化学组分的银杏系统进化问题研究
巩其亮,胡爱华,邢世岩*,王芳
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1512-05
采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)法测定了银杏、苏铁、毛白杨等22个针阔树种木材的红外光谱,分析了指纹区内吸收峰数目差异以及纤维素、木质素两种物质的特征吸收峰位置和相对强度的变化规律,进而探讨了银杏的系统进化问题。结果表明:银杏的红外光谱与苏铁差异较大,与松杉类等针叶树种比较相似,说明银杏在木材的化学组成上较苏铁更为进化,与松杉类等针叶树有较近的亲缘关系;银杏木材木质素的含量较一般针叶树高,这可能是一种遗留下来的古老性状;银杏木材中含有较多的紫丁香基木质素,表明银杏有向阔叶树进化的趋势。
2009 Vol. 29 (06): 1512-1516 [摘要] ( 2476 ) PDF (1107 KB)  ( 470 )
1517 苹果糖度近红外光谱分析模型的温度补偿
王加华, 潘璐, 李鹏飞, 韩东海*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1517-04
温度变化对水果品质近红外评价有很大影响,需要补偿温度波动对模型的影响。文章研究了温度变化(2~42 ℃)对苹果近红外漫反射光谱的影响,采用剔除温度变量法和内校正法补偿温度对模型的影响,提高预测精度。研究表明,温度与光谱信息存在一定相关性, 其模型R2=0.985,RMSEC=1.88,RMSEP=2.32;未进行温度校正模型的预测标准偏差达到2.55;采用复合预处理方法和改进的遗传算法对光谱数据优化,剔除温度变量法模型的R2=0.954,RMSEC=0.63,RMSEP1=0.72,RMSEP2=0.74;内校正法的模型R2=0.952,RMSEC=0.64,RMSEP1=0.69,RMSEP2=0.68;相比未进行温度补偿模型均提高了预测精度。结果显示:温度对苹果近红外光谱影响呈非线性变化,剔除温度变量法和内校正法可用于补偿温度对模型的影响,可提高模型预测精度。
2009 Vol. 29 (06): 1517-1520 [摘要] ( 2209 ) PDF (817 KB)  ( 470 )
1521 傅里叶变换红外光谱法分析复印纸的研究
李继民1,3,王彦吉2,王景翰3,姚丽娟3,张彪3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1521-05
建立了一种利用傅里叶变换红外光谱技术快速检验复印纸的新方法。采用傅里叶变换红外光谱技术对复印纸中填料种类和纤维素的结晶度进行了分析,并研究了复印纸热老化和紫外光老化的规律。以1 429与893 cm-1的吸光度比值表示纤维素的结晶度,测定不同纸张样品的结晶度的标准偏差为0.010 7~0.016 0,同一包纸样的平均标准偏差为0.014 8。不同厂家不同牌号、相同厂家不同牌号、相同厂家相同牌号不同生产时间复印纸中添加的填料种类和纤维素的结晶度不同,热老化和紫外光老化规律不同, 实现了对复印纸的鉴别,为纸张的相同性比对和同一认定提供了一种实用的检验方法。
2009 Vol. 29 (06): 1521-1525 [摘要] ( 594 ) PDF (700 KB)  ( 405 )
1526 田间行走式测定的红外光谱数据与土壤质地之间的相关性研究
沈掌泉1,Qi Jiaguo2,Huang Xuewen3,单英杰4,王珂1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1526-05
近红外光谱是利用漫反射来分析物质的某些化学性质,已在农业及其他许多领域得到广泛应用。尽管在实验室条件下,研究证明可以应用近红外光谱分析技术来快速、方便地测定土壤参数,但在田间大范围内应用红外光谱快速测定来分析土壤性质,仍然缺乏研究;该研究以田间行走式设备获取的红外光谱数据为基础,分析和比较了不同数据处理技术下红外光谱信息与土壤质地之间的相关性,发现应用基于算术运算的波段组合技术可以明显地提高红外光谱信息与土壤质地之间的相关性,为田间光谱数据的分析处理与应用提供了依据。
2009 Vol. 29 (06): 1526-1530 [摘要] ( 1592 ) PDF (1795 KB)  ( 581 )
1531 长期石油污染土壤中胡敏酸结构特征的研究
张晋京1,窦森1,谢修鸿2,唐丽娜1,宋祥云3,曲晓晶1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1531-05
选择一口开采约20a的废弃油井,在距离井口0.5, 1.5, 3.5, 5.5和7.5 m处进行多点采样,应用元素分析、傅里叶变换红外光谱和固态13C核磁共振方法,研究了长期不同程度石油污染土壤中胡敏酸的结构特征。结果表明:随与油井口距离的减小,胡敏酸的C/H, O/C和(N+O)/C原子比值分别由0.74, 0.41和0.45增加到0.80, 0.83和0.88;红外光谱分析显示,胡敏酸的2 921, 2 851, 1 454 cm-1吸收峰相对强度下降,2 921/1 600比值由0.22减少到0.11;固态13C核磁共振分析显示,胡敏酸中烷基C的相对含量由49.9%下降到30.9%,而烷氧C、芳香C和羧基C的相对含量分别由20.1%, 13.1%和14.3%增加到28.0% 18.8%和19.3%。上述结果说明,随石油含量增加,胡敏酸的脂族性和疏水性降低,而芳香性和极性增强,其分子结构变得老化。为了促进受石油污染土壤的修复,有必要采取适当措施使其中老化的胡敏酸得以更新和活化。
2009 Vol. 29 (06): 1531-1535 [摘要] ( 630 ) PDF (828 KB)  ( 419 )
1536 运动西瓜可见/近红外光谱采集系统及品质检测试验研究
田海清1, 2,应义斌1*,徐惠荣1,陆辉山1,谢丽娟1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1536-05
为使可见/近红外漫透射光谱技术用于西瓜品质在线检测,自行设计加工了运动西瓜光谱采集系统,并进行了样品光谱采集。通过运动状态下西瓜光谱与品质指标的建模与预测结果,分析由于运动引起的噪声对光谱的影响,并分别采用最小二乘拟合法、Norris微分滤波等方法进行了光谱的平滑消噪处理,分析这些方法对光谱的平滑消噪效果及对建模与预测结果的影响,发现Norris微分滤波法更适合本系统采集到的西瓜光谱的平滑消噪处理,改善了光谱的平滑性,提高了建模与预测精度;建立了运动西瓜的可溶性固形物含量与可见/近红外光谱的相关关系模型,校正相关系数为0.895,均方根校正标准偏差RMSEC为0.549,均方根预测标准偏差RMSEP为0.760。
2009 Vol. 29 (06): 1536-1540 [摘要] ( 587 ) PDF (1362 KB)  ( 429 )
1541 基于主成分分析和支持向量机的山羊绒原料品种鉴别分析
吴桂芳1, 2,何勇1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1541-04
提出了一种用近红外光谱技术快速无损鉴别羊绒原料品种的新方法。山羊绒的外观形态和品质特征随着山羊绒原料的品种不同有很大的区别,快速、有效、正确地鉴别山羊绒纤维,对山羊绒及其制品的生产与交易具有重要的意义。应用可见/近红外光谱漫反射技术测定各种山羊绒原料的光谱曲线,用主成分分析法对不同品种山羊绒原料进行聚类分析并获取山羊绒原料的近红外指纹图谱,再结合支持向量机技术进行品种鉴别。用主成分1,2和3对所有建模样本的得分值做出的得分图,分析聚类效果,将主成分分析得到的10个主成分作为支持向量机的输入,应用数据挖掘新方法—支持向量机对山羊绒原料品种进行鉴别。通过对5个山羊绒原料品种共100个样本的训练,对未知的75个样本进行鉴别,建立了山羊绒原料品种鉴别的支持向量机的分类模型,并对比了四种核函数的支持向量机的分类性能,结果表明,具有高斯核函数的支持向量机对山羊绒原料的鉴别准确率达到100%。说明文章提出主成分分析结合支持向量机的数据挖掘方法具有很好的分类和鉴别作用,为山羊绒原料的品种快速鉴别提供了一种新方法。
2009 Vol. 29 (06): 1541-1544 [摘要] ( 681 ) PDF (590 KB)  ( 437 )
1545 木材正辛醇液化产物的红外光谱分析
邹献武1,杨智2,秦特夫1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1545-04
溶剂溶解技术是生物质液化的重要过程之一。为了在温和条件下从生物质中生产高质量的液体燃料,有必要开发新型液化溶剂。而对液化产物的分析则是评价溶剂液化效果的主要途径。在不锈钢高压釜中进行杨木粉在酸化正辛醇中的液化反应,对液化产物先后用丙酮,正己烷萃取,得到液化残渣、重质油和轻质油。通过对液化残渣、重质油和轻质油的红外光谱分析考察了木材中纤维素、半纤维素和木质素的液化规律和转化机理。结果表明,木材液化油品是复杂的混合物,含有羟基、羰基、甲氧基、芳基和醚类化合物。纤维素/半纤维素比木质素更容易液化。纤维素/半纤维素主要转化为轻质油,而木质素液化产物主要是重质油。在150 ℃木质素液化降解生成小分子芳烃,继续升高液化温度导致小分子芳烃重聚合。
2009 Vol. 29 (06): 1545-1548 [摘要] ( 727 ) PDF (854 KB)  ( 417 )
1549 近红外光谱小波分析在土壤参数预测中的应用
郑立华,李民赞*,潘娈, 孙建英, 唐宁
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1549-04
从田间采集了150个田间土壤样本,在分析了所有样本的土壤参数统计特征之后,对原始近红外光谱数据进行了聚类分析,分别得到了50个土壤全氮和50个土壤有机质的等价样本及其对应光谱。对样本光谱曲线进行8层Biorthogonal小波包分解,分解得到的最低低频[80]结点对应着土壤水分以及土壤质地的光谱变化趋势,最高高频[8 255]结点对应着土壤粒度、光谱仪精度等引起的高频震荡。对以上两个结点进行重构并从样本光谱曲线中剔除以上影响成分,得到了对应的土壤参数特征光谱。基于特征光谱建立了土壤参数偏最小二乘回归模型:全氮偏最小二乘预测模型的预测系数rc达到了0.960,验证系数rv达到了0.920;有机质偏最小二乘预测模型的预测系数rc达到0.922,验证系数rv达到0.883。模型精度明显提高,满足实际生产的需要。
2009 Vol. 29 (06): 1549-1552 [摘要] ( 1613 ) PDF (926 KB)  ( 472 )
1553 概率神经网络在胃镜样品红外光谱检测中的应用
李庆波1,李响1,张广军1*,徐怡庄2,吴瑾光2,孙学军3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1553-05
将人工神经网络方法应用于人体胃镜样品红外光谱检测,以克服常规线性判别分析方法的局限性,从而提高了胃镜样品判别的准确率。概率神经网络是一种适用模式分类的径向基神经网络,采用样本的先验概率和最优判定原则对新的样本进行分类,具有识别率高、训练速度快、不会陷入局部极值等优点。文章采用概率神经网络进行胃镜样品红外光谱模式识别,将预处理后的胃镜样品光谱进行主成分分析,将得分值作为输入,建立概率神经网络判别模型。文中选取118例胃镜离体样品进行红外光谱判别分析,其中正常胃组织19例,胃炎组织64例,胃癌35例,选取其中59例样品建立概率神经网络校正模型,其余样品作为预测集来检验模型。实验结果表明,正常、炎症及癌症胃镜样品检测的总体准确率达到81.4%,对胃镜样品的判别取得了较好的结果。
2009 Vol. 29 (06): 1553-1557 [摘要] ( 1737 ) PDF (846 KB)  ( 451 )
1558 红外光谱法对双黄连粉针剂的定性定量分析
阎姝1, 徐茂玲1, 图雅2, 李惠芬3*, 孙素琴2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1558-04
通过分析双黄连粉针剂的红外光谱并与对照品进行比较,初步指认了粉针剂中各类成分的吸收峰,为定性质量分析提供了依据。建立了基于中红外光谱的黄芩苷与绿原酸含量校正模型。模型的R2值均在0.99以上,平均预测相对误差也低于4%,具有良好的拟合及预测能力。本研究结果说明,使用红外光谱法对双黄连粉针剂进行在线定性定量分析,方便快速,切实可行。
2009 Vol. 29 (06): 1558-1561 [摘要] ( 2435 ) PDF (970 KB)  ( 448 )
1562 烷烃相变过程的拉曼光谱研究
金元浩, 陈羿廷, 杜为民*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1562-04
利用激光拉曼光谱监测正二十烷相变过程中的有序无序变化。发现位于1 300 cm-1处谱峰的积分强度在相变温度区间发生较大变化,这与以前相关的理论及实验工作存在较大区别,由此讨论了1 300 cm-1谱峰在有机物及生物膜结构的拉曼光谱实验中作为参考峰的局限性。此外,由于序参量可以定量的标定有机物及生物膜结构中各种有序无序结构的含量,所以成为现在拉曼光谱研究中的一个热点问题。Meier对于有机物拉曼光谱研究中长时间以来一直使用的序参量定义提出了质疑,文章的相关实验支持了Meier的看法,并从实验证据上表明了惯用序参量定义的有限性。
2009 Vol. 29 (06): 1562-1565 [摘要] ( 1196 ) PDF (671 KB)  ( 387 )
1566 温度变化对单模石英光纤受激拉曼散射附加峰的影响
门志伟1,孙秀平1,2,高淑琴1,张喜和2,王兆民2,里佐威1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1566-04
用10 m长单模石英光纤进行受激拉曼散射温度特性研究, 实验中发现在泵浦光和一级Stokes左右出现了附加峰(称为双峰), 其峰强度随温度的升高(80~295 K)呈现先增加后减弱现象。当温度达到295 K时, 一级Stokes双峰消失。由受激四光子混频理论计算可知,这种双峰现象是受激四光子混频的结果。同时对SRS一级Stokes所产生的受激四光子混频的Stokes频移随温度升高由706.9 cm-1增大到712.9 cm-1和其半宽度由1.75 nm增至2.18 nm的现象也进行了解释。
2009 Vol. 29 (06): 1566-1569 [摘要] ( 2117 ) PDF (783 KB)  ( 460 )
1570 大气可吸入颗粒物中锐钛矿的发现及意义
郑南,王河锦*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1570-03
激光拉曼微探针(laser Raman microprobe,简称LRM)能将激光聚焦在1 μm2的极小区域进行分子成分和结构的微区分析,是一种可靠的物相鉴定手段,非常适用于单个微小颗粒物的物相鉴定。文章利用LRM对北京市大气可吸入颗粒物(PM10)进行单颗粒物相分析 将实验图谱与Renishaw矿物与无机材料拉曼光谱数据库中标准图谱进行对比,通过简正坐标分析对谱带进行指认和对各谱峰分子类型及振动模进行归属,首次在PM10中发现了锐钛矿型TiO2,其实验图谱具有638 cm-1处的较强峰以及398和517 cm-1处中等强度峰,为O—Ti—O特征振动,确认了大气中富Ti颗粒的矿物物相为锐钛矿型TiO2。锐钛矿型TiO2是一种重要的光催化剂,锐钛矿与其他矿物颗粒(尤其是含Ca碳酸盐)的聚集能够加剧非均相反应的发生。锐钛矿的晶体结构及所处大气环境的相对湿度和pH值对其光催化反应有重要影响。
2009 Vol. 29 (06): 1570-1572 [摘要] ( 244 ) PDF (613 KB)  ( 387 )
1573 高压下NaCl水溶液的Raman光谱不连续性的证据
杨玉萍1,郑海飞2*,孙樯2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1573-04
在温度21 ℃和压力50~1 100 MPa范围内利用碳化硅压腔进行了10%的NaCl水溶液的Raman光谱的原位测量和研究。研究发现:溶液的Raman拟合谱峰在50~300 MPa压力范围内,随着压力的增加向低波数方向移动,在约300 MPa时达到最小值;在300~800 MPa压力范围内,压力的升高则导致谱峰向高波数方向移动,在约800 MPa时达到最大值;随着压力的进一步升高(>800 MPa),谱峰又向低波数方向移动。类似地,拟合谱峰的峰面积比值和半高宽在压力约300和800 MPa时也发现了不连续现象。这表明高压下NaCl水溶液的内部结构是不连续的,溶液中的氢键(O—H…Cl-)发生了相应的变化,意味着溶液中出现了结构的重新排列,产生了较为复杂的结构构型。
2009 Vol. 29 (06): 1573-1576 [摘要] ( 1184 ) PDF (916 KB)  ( 396 )
1577 Nd∶Y3Al5O12单晶及纳米粉体的Raman光谱分析
苏静1,张庆礼2,殷绍唐2,孙敦陆2,邵淑芳2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1577-04
测量了YAG(Y3Al5O12)/Nd∶YAG单晶、Nd∶YAG前驱物及其在不同温度下煅烧获得粉体的拉曼光谱,对谱峰的振动模式进行了指认,对结果进行了分析。Nd∶YAG前驱物在煅烧时,有一个由非晶态向晶态的转化过程;700 ℃下烧结前驱物获得非晶态产物的结构中含有AlO4四面体结构;随着煅烧温度的升高,拉曼光谱的变化主要表现在两个方面:一是谱峰半高宽(FWHM)减小,谱峰强度增大;二是一些拉曼光谱谱峰发生了频移,这是纳米多晶粉体的界面组元的有序度提高所致。另外,800 ℃下煅烧获得的Nd∶YAG纳米粉体的晶格振动模式与Nd∶YAG晶体的晶格振动模式存在差异,这是纳米多晶粉体的界面组元的贡献所致。
2009 Vol. 29 (06): 1577-1580 [摘要] ( 1712 ) PDF (920 KB)  ( 457 )
1581 利用三通道实时荧光成像方法研究单个活细胞凋亡与胞浆pH值变化的关系
林丹樱,刘晓晨,马万云*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1581-05
利用双波长分光器(Dual-View)和自制滤光片滑块,在基于像增强型电荷耦合器件(ICCD)的实时/快速荧光成像系统基础上,建立了一种基于单个ICCD的三通道实时荧光成像方法,同时发展了相应的图像校准处理方法用于消除光谱串扰的影响,并将该方法应用于单个活细胞的研究。利用Annexin V-FITC和SNARF-1两种荧光探针进行双标记,在单细胞水平上对亚硝基谷胱甘肽(GSNO)诱导小鼠胸腺细胞凋亡与其胞浆pH值变化的关系进行实时研究。结果揭示了GSNO诱导的细胞凋亡与细胞发生自发凋亡时胞浆pH值有不同的变化规律,为这种三通道实时荧光成像方法在生物医学领域的应用展示了广阔的前景。
2009 Vol. 29 (06): 1581-1585 [摘要] ( 1754 ) PDF (2377 KB)  ( 402 )
1586 二硫化碳气体近紫外吸收截面积测定
汪海涛1,胡长江1, 牟玉静1*,Abdelwahid Mellouki2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1586-04
利用二极管阵列光谱仪,室温条件下,在波长220~380 nm的波段内,测量了CS2的紫外吸收截面积。发现CS2在315 nm处具有较大吸收,其值为σ=7.184×10-20 cm2·molecule-1。与文献报道进行了比对,吻合较好,并利用所获得的数据对CS2 大气光解寿命进行了评估。
2009 Vol. 29 (06): 1586-1589 [摘要] ( 641 ) PDF (508 KB)  ( 474 )
1590 α-FeOOH纳米微粒的凝胶网格沉淀法制备及光谱性质
熊慧欣,周立祥*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1590-05
作为环境矿物材料的羟基氧化铁(FeOOH),可吸附和共沉淀环境介质中的污染物质,其去污能力与产物形貌结构、界面特性及制备方法等密切相关。FeOOH常由水解中和或空气氧化法制备,但其产物颗粒间易凝聚。文章报道了制备针铁矿(α-FeOOH)纳米微粒的一种新颖方法,即凝胶网格沉淀法,它以FeCl3为反应铁盐;明胶为反应介质,可避免沉淀颗粒凝聚成团.与共沉淀方法比较,它可制得分散均匀、大小均一的α-FeOOH纳米微粒;同时,利用光谱分析手段考察了明胶含量和FeCl3浓度对产物结晶度、颗粒形貌及粒径的影响,结果表明,其他条件一致时,在适宜的明胶含量(12%)和FeCl3浓度(0.6 mol·L-1)下所制备的α-FeOOH颗粒分散性最好,为短棒状纳米晶体,颗粒轴长约110 nm,直径平均约为35 nm,可见,该法合成α-FeOOH的颗粒形貌、大小与凝胶网格结构有关。
2009 Vol. 29 (06): 1590-1594 [摘要] ( 2473 ) PDF (1258 KB)  ( 425 )
1595 丁香叶片叶绿素含量偏振高光谱数学模型反演研究
韩阳1, 赵云升1*, 张莉莉2,吕云峰1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1595-04
在测量叶绿素含量的同时,使用二向反射光度计、USB2000高光谱仪和偏振装置,定量测量与计算丁香叶片高光谱偏振信息,并建立偏振信息-叶绿素含量回归模型。结果表明:当0°偏振时,叶绿素的含量与其偏振反射比的回归模型为Y=4.506 4e-0.056 8X,复相关指数R=0.895 8;90°偏振时,叶绿素的含量与其偏振反射比的回归模型为Y=145.79X-1.204 1,复相关指数为R2=0.479 8;50°入射角时,叶绿素的含量与其偏振度的回归模型为Y=7 206.7X6-20 160X5+22 547X4-12 788X5+3 822.4X2-553.72X+30.429,复相关指数为R2=0.646 4;对以上模型进行F检验,发现模型中的偏振信息和叶绿素含量之间存在显著的函数关系,为植被遥感监测和应用提供了理论基础。
2009 Vol. 29 (06): 1595-1598 [摘要] ( 1176 ) PDF (937 KB)  ( 446 )
1599 铕-吡哌酸时间分辨荧光法检测DNA含量
刘珍,孙思玲,李锋,徐淑坤*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1599-04
在pH值为7.2的Tris-HCl缓冲溶液中,铕与吡哌酸反应形成配合物。该体系中加入鲱鱼精DNA分子作用后荧光强度显著增强,并且在一定浓度范围内,DNA浓度与其荧光强度呈良好的线性关系,据此建立了一种简单的测定DNA的时间分辨荧光分析新方法。考查了体系的时间分辨荧光光谱,通过与普通荧光光谱的对比突显了采用时间分辨荧光法的优势,并对反应条件进行了优化。该方法对DNA的检测限为0.03 mg·L-1(),对浓度为4.0 mg·L-1的DNA进行11次平行测定,其相对标准偏差为0.3%。DNA的浓度在0.1~6.0 mg·L-1范围内与荧光强度呈良好的线性关系,线性方程为:ΔI=89.58c(mg·L-1)+0.920 5,线性相关系数r=0.999 6。此方法已应用于合成样品中DNA的测定,结果和加标回收率令人满意。
2009 Vol. 29 (06): 1599-1602 [摘要] ( 1152 ) PDF (811 KB)  ( 418 )
1603 原儿茶酸和藜芦酸与生物大分子相互作用的光谱学研究
龙梅1,2,谢孟峡1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1603-04
原儿茶酸(P)和藜芦酸(V)属于酚酸类化合物, 具有广泛的生理和药理活性。应用荧光光谱,紫外光谱等方法研究了P和V与鱼精DNA(fsDNA)的相互作用机理。紫外光谱显示P和V在190~230 nm(K吸收带)、230~270 nm(B吸收带)和270~310 nm(R吸收带)有3个较强的吸收带。在280 nm激发光波长时,位于338和334 nm处有强的荧光发射峰,其荧光发射峰在与fsDNA结合后发生明显的猝灭现象。P和V的stern-volmer猝灭速率常数分别1.03×1012和0.61×1012 L·mol-1·s-1,为静态猝灭机理。药物与DNA之间形成了复合物,结合常数分别为KfsDNA/P=6.22×106 L·mol-1KfsDNA/V=1.57×104 L·mol-1。研究表明,V与DNA之间的结合比为1∶1,而P可以与DNA分子中的两个碱基发生结合,这与P分子中的两个酚羟基有关。P和V的结构对它们与DNA的结合方式有较大的影响。
2009 Vol. 29 (06): 1603-1606 [摘要] ( 765 ) PDF (975 KB)  ( 483 )
1607 基于反射光谱技术的植物叶片SPAD值预测建模方法研究
杨海清1,2,姚建松3, 何勇1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1607-04
植物叶片SPAD值反映了植物叶绿素含量,对特定的植物也反映了氮含量。为了实现植物叶绿素含量的快速无损检测,利用光纤反射光谱技术对植物叶片SPAD值进行了预测建模研究。实验中选取70个样本作为建模集,50个样本作为校验集。通过叶片光谱比对,发现光谱红边段650~750 nm对SPAD预测建模有直接关系。实验确定了光强调节因子和叶片厚度影响因子。首先通过待定系数法构造出SPAD预测公式,然后用Visual Basic6.0设计的遗传算法进行参数寻优,最后确定最佳敏感波段为683.24~733.91 nm。分析表明,叶片厚度对SPAD反射光谱模型精度有显著影响。经过叶片厚度修正后的建模集拟合因子R2为0.865 8, 校验集拟合因子R2为0.916 1。结果表明, 利用反射光谱技术建立的SPAD预测模型是成功的, 从而可为仪器开发提供方法指导。
2009 Vol. 29 (06): 1607-1610 [摘要] ( 2812 ) PDF (961 KB)  ( 462 )
1611 高光谱成像在水果内部品质无损检测中的研究进展
马本学1, 2,应义斌1*,饶秀勤1, 桂江生1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1611-05
随着高光谱成像技术的日趋成熟与高光谱成像硬件、软件成本的不断下降,以及高光谱图像数据处理算法的不断改进, 应用高光谱成像技术对水果品质进行无损检测成为当前研究热点之一。为了能跟踪国内外的最新研究成果, 对高光谱成像在水果内部品质(成熟度、坚实度、可溶性固形物、水分)检测研究进行综述,以期对我国相关研究人员的研究工作提供参考。
2009 Vol. 29 (06): 1611-1615 [摘要] ( 1166 ) PDF (889 KB)  ( 590 )
1616 数字化地物反射光谱数据库研究进展
周小虎1, 2,周鼎武1, 3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1616-07
随着遥感技术向更高的光谱分辨率方向发展,数字化地物反射光谱数据库的建立和开发越发显得重要,它是遥感应用研究中一项基础性的研究内容和研究方向。遥感应用越来越依赖于地物波谱特征,并且已经发展到定量分析的新阶段,文章较为系统的总结和介绍了近年来国际和国内在数字化地物反射光谱数据库方面的研究现状和该领域的发展趋势,对已建立的包括荒漠、植物、地质、土壤、矿物、云层、雪、大气、岩石、水体、陨石、月球、人造材料、混合物、挥发物、液体等的多种数据库研究现状进行了介绍,并对数字化地物反射光谱数据库的建设中存在的诸如没有统一的光谱数据库国家标准、缺乏地物划分的统一标准、不同数据库之间缺乏可比性、无法进行数据共享机制等问题提出了相应建议。
2009 Vol. 29 (06): 1616-1622 [摘要] ( 2221 ) PDF (859 KB)  ( 474 )
1623 镶嵌Pt的二氧化钛纳米管的合成及其光催化性能研究
李海龙1,罗武林1,田文宇1,陈涛1,黎春1, 孙茂1,朱地1,刘冉冉1,赵宇亮2,刘春立1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1623-04
以金红石相二氧化钛(TiO2)粉体为原料,采用水热法合成了二氧化钛纳米管(Titania nanotubes,简写为TNTs),然后把H2PtCl6的无水乙醇溶液引入到TNTs中,得到镶嵌Pt的二氧化钛纳米管(Pt/TNTs)。利用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见光谱(UV-Vis)对产物进行了表征,并重点研究了Pt/TNTs的光催化性能。结果表明,有直径约为3 nm的 Pt纳米粒子插入到了TNTs中,且Pt粒子以Pt单质的形式存在。Pt/TNTs在可见光区域表现出较强的吸收,并且其起始吸收带边发生明显红移。紫外光催化降解甲基橙实验结果表明,金红石相TiO2,TNTs和Pt/TNTs对甲基橙溶液的降解率分别达到46.8%, 57.2%和84.6%,Pt/TNTs的光催化活性较金红石相二氧化钛粉体和纯TNTs有显著的提高。
2009 Vol. 29 (06): 1623-1626 [摘要] ( 590 ) PDF (819 KB)  ( 430 )
1627 基于多时相PCA光谱增强和多源光谱分类器的SPOT影像土地利用变化检测
邓劲松1, 李君2,王珂1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1627-05
在全球快速城市化的大背景下,土地利用变化检测始终是全球变化研究的重点和热点。文章研究利用2003和2006年高分辨率SPOT-5遥感影像,在进行高精度的正射纠正后,运用多时相PCA光谱增强和多源光谱分类器相结合的方法进行城市土地利用变化检测。结果表明,多时相PCA光谱增强后得到前3个主成分集中了绝大部分光谱信息,其中PC1和PC2增强了土地利用未发生变化的光谱信息,而变化信息主要集中在PC3。而多源光谱分类器准确地提取出各种变化和未变化信息。精度评价结果表明,本文提出的变化检测方法的总体精度达到92.58%,Kappa系数为0.92,用户精度和生产精度也都取得满意的结果,并且精度都明显高于常规的方法(分类后比较法)。
2009 Vol. 29 (06): 1627-1631 [摘要] ( 1527 ) PDF (1381 KB)  ( 370 )
1632 槲皮素与不同浓度氢氧化钠反应的紫外-可见时间分辨吸收光谱
杨利君1,李萍1*,高艳君1,李慧峰1,吴大诚2,李瑞霞2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1632-04
采用带有快门的增强型光谱探测器ICCD,对槲皮素与不同浓度NaOH的反应过程进行了实时监测,测得了浓度为5×10-5 mol·L-1的槲皮素分别与浓度为2, 0.2, 0.1, 0.04和0.02 mol·L-1的NaOH反应的紫外-可见时间分辨吸收光谱。对每种浓度,一次连续拍摄200幅,每幅光谱曝光时间为0.1 ms, 每两幅间时间间隔为前5幅20 ms,中间50幅1 s, 最后100幅2 s。实验结果表明槲皮素极易与NaOH发生反应,反应过程中有中间产物生成,对应不同浓度的反应物,反应中吸收光谱的变化是相同的,只是变化发生的时刻不同,且整个反应时间从1~100 s不等。所拍光谱图清楚地显示出槲皮素的特征峰254和374 nm的消失,槲皮素-NaOH反应过程中中间产物的吸收峰427 nm的产生和消失,及反应最终产物的吸收峰314 nm产生的过程。所获得的瞬态光谱在国内外还未见有报道,这些光谱信息为研究槲皮素和NaOH反应的微观过程提供了实验依据。
2009 Vol. 29 (06): 1632-1635 [摘要] ( 1662 ) PDF (935 KB)  ( 452 )
1636 高光谱遥感在北方农牧交错带生态界面研究中的作用
王红梅1,2,王堃1*,谢应忠2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1636-04
生态界面是当前生态学研究的热点,农牧交错带是中国北方特有的生态过渡带,其内部存在大量的农田、草地镶嵌体形成的界面。该生态界面变化直接影响农牧交错带生态系统的功能发挥,及时掌握该交错带的生物和非生物生态因子的变化信息,是实现该地区可持续发展的首要条件。高光谱遥感技术以其光谱分辨率高、光谱划分精细、波段多、信息量丰富等独特性能用于不同领域,在农牧交错带生物与非生物生态界面研究方面有巨大的应用潜力和前景。文章介绍了高光谱遥感技术的原理、生态界面、植被、土壤等方面的光谱应用,并对其应用在北方农牧交错带大气气候研究应用的前景进行了展望。
2009 Vol. 29 (06): 1636-1639 [摘要] ( 1267 ) PDF (556 KB)  ( 420 )
1640 一种检测痕量IgG的免疫纳米银共振散射光谱探针
韦小玲1,张玉兰2,蒋治良2*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1640-03
以柠檬酸三钠作还原剂,采用微波高压合成法制备了粒径约为20 nm的银纳米微粒。在pH 9.0条件下,用银纳米微粒标记羊抗人IgG制备了IgG的免疫纳米银探针(AgGIgG)。在pH为6.0的磷酸盐缓冲溶液及聚乙二醇(PEG)-6000和KCl存在下,IgG与AgGIgG发生免疫反应,裸露的银纳米颗粒在KCl和PEG-6000的作用下发生了聚集,导致体系在485 nm处的共振散射峰增强。考察了pH值、AgGIgG、PEG和KCl浓度,温育温度和时间及共存物质的影响。在最佳条件下,IgG浓度cIgG在4.0~480 ng·mL-1范围内与485 nm处的共振散射光强度增加值ΔI485 nm呈线性关系,回归方程为ΔI485 nm=76.8cIgG+4.7,方法检出限为2.4 ng·mL-1 IgG 。该法用于定量分析血清IgG,简便快速,本法结果与免疫比浊法结果一致。
2009 Vol. 29 (06): 1640-1642 [摘要] ( 1332 ) PDF (464 KB)  ( 399 )
1643 数码成像比色法测定空气中氮氧化物的日变化曲线
杨传孝,孙向英*,刘斌
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1643-04
从亚硝酸根离子与对氨基苯磺酸和盐酸萘乙二胺作用生成红色化合物的数码成像中,可以明显看出随着亚硝酸根离子浓度的增加溶液的颜色加深。用Origin 7.0软件把数码成像的 JPEG 格式转换成灰度格式,然后用Scion Image软件读数,数码成像中不同颜色深度的灰度值亦随着亚硝酸根离子浓度的增加而增加。由此建立了数码成像比色(DIC)法测定大气中氮氧化物(NOx)含量的新方法。根据红、绿、蓝(RGB)三基色原理探讨了数码成像比色法的原理,考察了数码成像比色法的影响因素,并成功用于合成样和大气中氮氧化物日变化曲线的测定,其结果与分光光度法一致。用于合成样的测定,回收率在97.3%~104.0% 之间, 相对标准偏差(RSD)小于5.0%。
2009 Vol. 29 (06): 1643-1646 [摘要] ( 1109 ) PDF (912 KB)  ( 367 )
1647 荧光标记法分析心绞痛血瘀证的差异蛋白
赵慧辉1, 侯娜2, 王伟1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1647-04
应用荧光标记法寻找心绞痛血瘀证血浆差异蛋白,探索心绞痛血瘀证的蛋白质组学特点。方法 采用三种荧光染料(Cy2, Cy3, Cy5)分别标记心绞痛血瘀证患者和正常人血浆样品,双向电泳检测后进行荧光扫描,分析图谱,寻找心绞痛血瘀证血浆差异蛋白,并对差异蛋白点进行质谱鉴定。结果发现Fibrinogen β chain,Fibrinogen γ chain,α1-Antitrypsin,Haptoglobin β chain,Haptoglobin α2 chain在心绞痛血瘀证患者中高表达,ApoA-Ⅳ,ApoA-Ⅰ,Transthyretin在心绞痛血瘀证患者中低表达。表达上调的差异蛋白主要是急性时相反应蛋白,表达下调的差异蛋白根据功能可分为:(1)急性时相反应负相蛋白;(2)载脂蛋白。研究表明, 心绞痛血瘀证可能属于一种炎症反应,并且与脂代谢紊乱有关,新发现的差异蛋白可能为研究或发现抗心绞痛药物作用的新靶标提供线索。荧光标记法适合于差异蛋白组学研究。
2009 Vol. 29 (06): 1647-1650 [摘要] ( 297 ) PDF (846 KB)  ( 465 )
1651 心脏组织的自体荧光研究
徐正红1, 2, 张镇西1*, 王晶1, 李政1, 刘雪良1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1651-05
测量并研究了家兔心脏组织自体荧光的三维光谱和发射光谱。果表明:冰冻前后心室和心房组织的三维荧光光谱差异较主动脉明显,说明冰冻后其NADH和黄素的含量改变。心房、心室和主动脉组织在340 nm激发光下的自体荧光光谱具有特定的差异,其主要荧光峰位于460 nm 的NADH,以及290~400 nm之间的胶原蛋白和弹性蛋白。根据心房和心室组织的高斯拟和光谱发现,光谱的峰位、相对荧光强度和半宽等参数各不相同。由此,可以根据荧光光谱的谱形和峰强比可以显著区分出不同的心脏组织类型。此外,研究首次发现心室组织NADH的荧光强度会随心肌死亡时间增加而衰减,可作为死亡时间确定的新方法。
2009 Vol. 29 (06): 1651-1655 [摘要] ( 2236 ) PDF (1119 KB)  ( 382 )
1656 水下悬浮浒苔海面光谱响应的辐射传输模拟
赵文静1,张杰1, 2,崔廷伟1*,郝艳玲1,孙凌3, 4
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1656-05
浒苔分布的大范围遥感监测是应对浒苔灾害的迫切要求。对于海面漂浮浒苔,已基本实现了有效的光学遥感监测。针对水下悬浮浒苔情形,开展了海面光谱响应的辐射传输模拟研究,分析了海面光谱随浒苔厚度、悬浮深度、水体浑浊度以及环境条件的变化规律。研究发现:随浒苔悬浮深度、水体浑浊度的增加以及浒苔厚度的减小,海面光谱所包含的浒苔信息减弱,海水颜色(光谱主波长和纯度)也随之发生变化;水气界面粗糙度、云覆盖程度以及太阳天顶角等环境因素的影响可忽略;可引起海面光谱变化的浒苔最大悬浮深度,在黄海清洁水体中约为30 m,在浑浊水体中约为1 m。
2009 Vol. 29 (06): 1656-1660 [摘要] ( 422 ) PDF (917 KB)  ( 453 )
1661 光助Fenton法氧化垃圾渗滤液中有机物的研究
郑怀礼1*,潘云霞2,李丹丹1,吴幼权1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1661-04
根据日光辐射强度随时间的变化规律,选择光强最大时间区域进行试验,研究了不同Fe2+/H2O2、pH值、Fenton试剂用量对垃圾渗滤液色度去除率和UV254的影响,利用光谱扫描研究了垃圾渗滤液在光助Fenton技术处理前后有机物的变化情况。研究结果表明, 光助Fenton技术对垃圾渗滤液的色度有较好的去除效果。光助Fenton技术处理垃圾渗滤液的优化条件是:Fe2+/H2O2为1/95,Fe2+浓度为5.00 mmol·L-1,H2O2浓度为5.70×102 mmol·L-1,pH值为2.5。论文还对光助Fenton技术处理垃圾渗滤液的动力学进行了分析。研究结果显示,光助Fenton技术对垃圾渗滤液中有机物的降解符合二级反应动力学,反应方程为dc/dt=-4.34[c]1.92;光谱扫描结果表明,光助Fenton技术对垃圾渗滤液中的有机物有很好的去除效果。
2009 Vol. 29 (06): 1661-1664 [摘要] ( 1786 ) PDF (1253 KB)  ( 410 )
1665 含炔基有机硅共轭聚合物的光谱性能研究
颜梅1,陈欣1, 谭永霞2,张志杰2,谢择民2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1665-03
应用荧光光谱、紫外光谱对不同结构的含炔基有机硅共轭聚合物的发光性能进行了表征和研究。探讨了聚合物主链上Si原子取代基的结构以及主链中炔基单元结构对其发光性能的影响,研究结果表明,聚合物可在219~260 nm处有紫外吸收,随着Si原子上取代基共轭性能的增强,以及主链中炔基数目的增多、链段共轭程度的增大,最大吸收波长红移。取代基的影响较小,主链共轭结构对吸收光谱的影响明显。不同主链结构的共轭聚合物在320~353 nm处发出一定强度的荧光。结果显示,聚合物主链共轭基团的结构对发射光谱具有明显的影响,随着主链中炔基数目的增多,最大发射波长显著向长波方向移动。由于此类聚合物的特殊结构使得他们具有良好的热学稳定性,因此这类聚合物具有潜在的光学应用价值。
2009 Vol. 29 (06): 1665-1667 [摘要] ( 1693 ) PDF (524 KB)  ( 454 )
1668 红色核桃仁种皮提取物紫外-可见光谱和质谱分析
王克建1, 2,郝艳宾2,齐建勋2,胡小松1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1668-04
采用紫外-可见光谱和高效液相色谱/电喷雾质谱(HPLC-ESI-MSn)联用技术对红色核桃仁种皮提取物进行了初步分析。红色核桃仁种皮的盐酸乙醇提取物在560和591 nm处有2个吸收峰,经过醋酸铅沉淀和薄层层析纯化后在340,370,552和585 nm处有4个吸收峰,说明红色核桃仁种皮中含有花色苷物质,红色核桃仁种皮的盐酸乙醇提取物经HPLC-ESI-MSn(负离子模式扫描)分析后获得m/z为301,481,633,783,785和951等分子离子峰,其对应的物质为鞣花酸、没食子酰基-鞣花酰基葡萄糖、二鞣花酰基葡萄糖、二没食子酰基-鞣花酰基葡萄糖和鞣花酰基-像椀酰基葡萄糖等鞣花单宁。
2009 Vol. 29 (06): 1668-1671 [摘要] ( 2615 ) PDF (906 KB)  ( 411 )
1672 基于LED光源痕量二氧化氮气体的检测
孙秀平1,2,张喜和1,王达成1,冯克成1,那延祥1,刘建国3,刘文清3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1672-03
随着现代化工业的发展,大气污染越来越严重,吸收光谱法是检测大气污染的重要手段。NO2是大气污染的主要污染物之一,文章将发光二极管作为光源,选择发光光谱范围处于NO2强吸收峰位置的发光二极管,通过测量含有NO2污染物的吸收光谱,利用最小二乘法,将实验得到的吸收光谱与标准谱作拟合运算,反演计算出污染物浓度。分析了检测的基本原理,研究了光谱分析过程,包括实验光谱与标准光谱的拟合、浓度的反演计算等数据处理过程。具体利用NO2在300~500 nm光谱范围内有强吸收的特点,测量了样品中NO2的浓度。实验使用发光二极管作为光源,使检测变得方便快捷,实验装置便于携带,可以随时对待测场所实现高精度的实时在线检测。
2009 Vol. 29 (06): 1672-1674 [摘要] ( 536 ) PDF (735 KB)  ( 479 )
1675 应用激光诱导击穿光谱检测污水溶液中的砷
林兆祥1,常亮1,李捷2,刘林美1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1675-03
工业冶炼过程中产生的废水中含有As等重金属元素,对环境造成污染并对人类身体健康形成危害,有必要对其进行实时、在线的监测。激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种新型的元素测量技术,具有快速检测等优点。文章作者搭建了一套激光诱导击穿光谱实验装置,采用Nd∶YAG激光器产生的脉冲激光击穿样品产生等离子体,其发射的光谱被中阶梯光栅光谱仪分光,并用ICCD进行光电探测。对从现场采集的含砷工业废水开展了LIBS探测实验,并定性分析出了As元素的特征谱线。根据一系列含As浓度不同的污水样品的LIBS实验结果,获得元素浓度与谱线强度的关系曲线(定标曲线)。采用定标曲线可以对未知含As浓度的工业废水进行定量分析。结果表明,采用LIBS方法能够实现对污水溶液中的As元素的快速检测,具有广泛的应用前景。
2009 Vol. 29 (06): 1675-1677 [摘要] ( 1905 ) PDF (723 KB)  ( 471 )
1678 ICF微球壳层掺溴含量的XRF表征
马小军,高党忠*,冯建鸿,李玉红,叶成刚,刘元琼
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1678-04
通过EC法与FP法的混合定量分析方法,建立了用于微球壳层掺杂元素含量测量的校准模型;基于对微球直径、PS、PVA层厚度对分析元素荧光强度影响的理论计算及XRF实验研究,将该模型用于ICF微球壳层掺溴含量的测量,得到微球壳层掺溴含量较为精确的分析结果,实验结果表明:XRF法测量ICF微球壳层掺溴含量具有较高的精度,在微球涂层厚度大于10 μm时,其测量相对误差在5%左右。
2009 Vol. 29 (06): 1678-1681 [摘要] ( 326 ) PDF (667 KB)  ( 387 )
1682 木材微纤丝角四种测试方法对比研究
黄艳辉1,费本华1*,赵荣军2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1682-05
分别采用X射线衍射法、偏振光显微镜法、纹孔观察法和近红外光谱预测法对杉木木材的微纤丝角进行了测定,结果表明:对于同一株杉木,纹孔观察法测得的微纤丝角平均值最大,X射线衍射法次之,偏振光显微镜法最小,三种方法得到的微纤丝角差异不显著;对于不同年轮的微纤丝角,X射线衍射法测定值于第20年轮以后变得最大,纹孔观察法测定值上下浮动最大,偏振光显微镜法测定值相对最为集中,越远离髓心三种方法的测定值曲线吻合得越好,同一年轮微纤丝角采用不同方法测定时差异不显著;对于同一年轮的微纤丝角,偏振光显微镜法得到的最大值与最小值相差不大于4°,而纹孔观察法相差达到21.53°,其标准偏差也达到4.75。近红外光谱预测法和X射线衍射法均属于无损检测法,它们两个联立建立的模型精度高,预测性和重现性好、便于实现在线分析,其校正模型和验证模型的相关系数R2分别达到了0.81和0.75,校正标准误差和预测标准误差分别为1.79和2.02。另外,其他三种方法均可以与近红外光谱技术联用来预测该木材的微纤丝角,显示了近红外光谱技术无与伦比的优越性。同时,文章分析了这四种方法的优缺点,探讨了产生这种结果的原因,以便为广大研究者提供参考。
2009 Vol. 29 (06): 1682-1686 [摘要] ( 1587 ) PDF (1178 KB)  ( 443 )
1687 ICP-MS测定电吸附找矿泡塑样品中微量元素
施意华,杨仲平,黄俭惠,周奇明,熊传信
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1687-04
建立了电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)测定电吸附找矿泡塑样品中钒、铬、锰、钴、镍、铜、锌、镓、铌、钼、银、镉、金、铊、铅和铋等16种微量元素的方法。进行了灰化法-王水提取、硝酸-过氧化氢消解-王水提取和沸水浴王水提取试样的比较实验,以硝酸-过氧化氢-王水提取法为最佳样品分解方法。对仪器工作参数进行了优化, 选取103Rh和185Re作为测定元素的内标元素, 进行了测定同位素的选择及干扰的消除等实验, 测定元素校准曲线的相关系数都在0.999 8以上, 各元素的检出限分别为0.001~2.2 μg·g-1, 精密度介于1.39%~4.84%之间, 样品加标回收率为94.86%~105.2%。方法简便快速,已应用于大量泡塑样品分析。
2009 Vol. 29 (06): 1687-1690 [摘要] ( 1816 ) PDF (476 KB)  ( 423 )
1691 ICP-AES检测云南稻核心种质矿质元素含量的地带性特征
曾亚文1, 3, 汪禄祥2, 普晓英1, 杜娟1, 杨树明1, 刘家富2, 邰丽梅1, 3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1691-05
采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定了云南省5个稻作区16个州市的789份地方水稻糙米中的八种矿质元素, 该方法简单快速、灵敏度高、准确性好和多元素同时测定, 加标回收率为97.1%~110.2%, RSD为0.7%~4.4%。结果表明: 糙米元素含量(mg·kg-1)依次为P(3834.83±486.49)>K(2567.72±336.74)>Mg(2567.72±336.74)>Ca(153.67±55.90)>Zn(33.35±13.65)>Fe(32.08±25.51)>Cu(14.22±11.85)>Mn(13.58±3.22); 世界生物多样性最丰富及有色金属富集的滇西北糙米P含量高,早寒武纪动物群及磷矿富集的滇中糙米Ca,Mg,Fe和Zn含量高,作物多样性突出的滇西南糙米Cu和Mn含量高; 糙米高磷钾、中钙镁锰和低铁锌分布区是世界生物多样性最丰富及矿产资源富集区。首次提出云南糙米矿质元素含量的地带性特征与生物多样性中心、矿产资源富集区、生命起源及其山脉、河流有关;进一步推断地球矿质元素分布不均匀性及其山脉、河流的相互作用是生命起源的关键。文章研究为解决人类Fe,Zn和Ca等矿质营养不良和生命起源问题以及功能稻米育种生产提供参考。
2009 Vol. 29 (06): 1691-1695 [摘要] ( 601 ) PDF (806 KB)  ( 454 )
1696 野生中药田基黄中稀土元素含量分析
魏振林1,芮玉奎2*,田志环1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1696-02
中药材中的有效成分研究得到了人们的普遍关注。应用ICP-MS分析了中药材田基黄中稀土元素的含量。结果表明田基黄稀土元素La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Yb,Tm,Lu和Y的浓度在6~14 522 ng·g-1的范围之间。在上述稀土元素中,田基黄稀土元素含量超过2 000 ng·g-1的有La(4871.64), Ce(14 522.03)和Nd(2 064.94)。与粮食作物比,田基黄中稀土元素的含量是稻米、小麦、玉米和大麦等粮食的上千倍,这可能是田基黄具有肝病治疗效果的重要因素。稀土元素在田基黄中的分配除了自身的吸收分配特性以外,还要受土壤等环境因素的影响,分配机理还需要进一步研究。
2009 Vol. 29 (06): 1696-1697 [摘要] ( 384 ) PDF (237 KB)  ( 477 )
1698 火焰原子吸收光谱法研究四钛酸钾晶须对镍的吸附行为
徐婉珍,闫永胜*,杨沫晖,荆俊杰
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1698-04
利用火焰原子吸收光谱法(FAAS)研究了四钛酸钾对镍的吸附性能,提出了用四钛酸钾作为富集剂, 预富集、分离Ni(Ⅱ)的新方法。在pH值为5.0,振荡,静置后,吸附率可达到100%,吸附容量为62.5 mg·g-1。以0.5 mol·L-1 HCl作为解脱剂,沸水浴加热20 min,振荡,静置后,可将吸附在四钛酸钾上的镍定量洗脱。考察了共存离子对回收率的影响,结果表明:Ni(Ⅱ)的浓度在0.05~2.0 μg·mL-1范围内线性良好,线性方程为A=0.052 3c-0.017 6,相关系数r=0.999 8,检出限为56 ng·mL-1,相对标准偏差为2.6 %(Ni(Ⅱ):0.08 μg·mL-1, n=9)。在优化的实验条件下,实测了三种茶叶中镍的含量,加标回收率在98.0%~102%之间。
2009 Vol. 29 (06): 1698-1701 [摘要] ( 551 ) PDF (622 KB)  ( 425 )
1702 RVM有监督特征提取与Seyfert光谱分类
李乡儒1,2,5,胡占义1,赵永恒3, 李晓明4
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1702-05
特征提取是光谱自动识别中的一个基本问题,它决定着光谱识别系统的性能和复杂度。目前的天体光谱自动分类研究主要使用的是基于以线性主成分分析(PCA)、小波变换(Wavelet transform)、人工神经网络(ANN)等为代表的非监督特征提取方法,而它们在特征提取时没有考虑到训练数据中的类别信息,并非按照分类能力进行特征选择和降维。文章研究了相关向量机(RVM)有监督特征提取方法及其在Seyfert光谱细分类中的应用。RVM是机器学习领域在近几年提出的一种Bayesian学习方法,它能有效地融合已有的先验知识、对问题的信念、训练数据和相应的类别信息,并按照分类能力提取特征,在理论上具有很大的潜在优势。另外,初步的实验结果表明,基于RVM的有监督特征提取方法在Seyfert光谱细分类中具有较好的性能。
2009 Vol. 29 (06): 1702-1706 [摘要] ( 283 ) PDF (637 KB)  ( 442 )
1707 常规光谱仪器分光系统的比较
杨怀栋,陈科新,黄星月,何庆声,金国藩
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1707-06
革新常规光谱仪具有现实的技术和经济价值,是推动光谱仪器不断发展的重要途径。鉴于分光系统决定着常规光谱仪的基本性能,是革新常规光谱仪的关键,文章对常规光谱仪的分光系统进行了比较,以揭示各典型分光系统的特色和内在衍化动力。文章从决定要素及公式、典型数据三方面对各典型分光系统的基本特性指标:(光谱范围、分辨率、色散率和光通量)进行了逐一和综合的横向比较, 不但揭示出各分光系统的特色和互补性,还表明分辨率与光通量的矛盾普遍存在于常规光谱仪中。以此为主线纵观常规光谱仪的衍化历史,进一步揭示出分辨率与光通量的矛盾运动贯穿始终,是推动其发展的重要动力。这为理解常规光谱仪的发展提供了新的视角,正确的认识和把握分辨率与光通量的矛盾将有利于分析和解决光谱仪器面临的核心问题,加速新型光谱仪器的研制。
2009 Vol. 29 (06): 1707-1712 [摘要] ( 1141 ) PDF (1020 KB)  ( 408 )
1713 一种基于MEMS微硅多狭缝分光光度计
郝鹏1,2,吴一辉1*,张平1,刘永顺1,张科1,2,黎海文1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1713-04
研制出了一种采用后分光技术,微硅片多狭缝进行像元分割,硅光电二极管阵列为探测器的微型分光光度计。分析了光谱带宽对测试得到的溶液吸光度线性相关性的影响,讨论了分光前后狭缝宽度与分光光度计光谱带宽之间的关系,为分光光度计前后狭缝的设计提供了理论依据。采用MEMS(微机电系统)工艺制造出了体积小、精度高、厚度薄的一体式微硅片狭缝,并将其应用于分光光度计中。采用此分光光度计对线性吸光度溶液进行测试,结果表明线性相关系数大于0.999,说明所研制的采用微硅片狭缝的分光光度计具有高度线性相关性。
2009 Vol. 29 (06): 1713-1716 [摘要] ( 1146 ) PDF (684 KB)  ( 409 )
1717 色散型光谱仪采样调制传递函数及对高斯型光谱谱线的影响
赵烈烽,徐之海*,冯华君,李奇
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1717-04
光电探测器参数的选择对色散型光谱仪性能具有重要影响,有必要对光谱仪中光电探测器的离散采样过程进行深入探讨。文章从频率域的角度出发,建立了采样模型,探讨了输入余弦信号的空间频率、光电探测器采样的像元宽度及像元的初始相位对采样结果的影响。引入取整函数,给出了统一的采样调制传递函数表达式,提出并计算了平均采样调制传递函数,消去了初始相位的影响,便于实际应用。对于色散型光谱仪光学系统产生的典型高斯型光谱谱线,将高斯谱线的傅里叶变换与平均采样调制传递函数相乘,得出了光谱仪整系统的调制传递函数表达式。在频率域分析了采样过程的平均混叠误差与空间频率的关系,研究了平均混叠误差极大值与高斯光谱谱线宽度的关系,并给出了要精确恢复谱线所需谱线宽度的阈值。该阈值对于光谱仪系统的光学参数选择有重要的参考意义。
2009 Vol. 29 (06): 1717-1720 [摘要] ( 608 ) PDF (809 KB)  ( 444 )
1721 近红外微型光谱仪光学系统设计与模拟
王玲芳,温志渝,向贤毅
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)06-1721-05
基于光谱仪基本工作原理和光学设计理论,以系统微型化、且能满足一定光谱范围和分辨率要求为具体设计目标,提出了基于平面衍射光栅分光的交叉式C-T结构的近红外微型光谱仪光学系统结构方案。采用ZEMAX软件对近红外微型光谱仪的分光系统、成像系统进行了优化设计与模拟分析。最终设计与模拟分析结果表明,该光学系统光谱范围为900~1 700 nm,分辨率<10 nm,谱面展宽为12.74 mm,F数为8.128 388,系统体积为51.26 mm×41.81 mm×22 mm。
2009 Vol. 29 (06): 1721-1725 [摘要] ( 2493 ) PDF (10310 KB)  ( 644 )