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2017年 37卷 04期
刊出日期：2017-04-01
论文
 
         论文
997 石墨烯覆盖铝纳米光栅表面等离激元共振光谱及传感特性
农金鹏1, 2，韦 玮1, 2, 3*，朱 永2*，汤林龙3, 4，张桂稳2，蒋 肖2，陈 娜2，魏大鹏3, 4
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-0997-06
表面等离激元共振技术具有无需标记、灵敏度高、实时检测等优点，已广泛应用于生物医疗、环境监测及食品安全等领域。相对于传统贵金属材料表面等离激元共振传感器而言，铝表面等离激元共振传感器具有价格低廉、共振光谱带宽小等优点，已逐渐成为了该领域的研究热点。针对铝材料存在与生物分子兼容性差、易氧化等缺点，利用石墨烯化学稳定性好、比表面积大、抗氧化能力强、生物兼容性好等独特优势，将其作为与被测分子直接接触的传感层，提出了一种石墨烯覆盖铝纳米光栅的表面等离激元共振传感器。首先，基于多物理场有限元仿真软件建立了该传感器的物理模型，分别分析了石墨烯层数和铝光栅结构参数(占空比、高度、周期)对传感器共振光谱的影响。结果表明，石墨烯与铝光栅的复合有效增强了入射光波与传感器的相互作用，采用单层石墨烯与铝光栅复合时，共振峰具有最窄的光谱带宽。当铝纳米光栅结构Λ=600 nm，H=40 nm，η=70%时，光谱反射率为零。进一步分析了结构优化后的传感器的传感特性。结果表明，单层石墨烯覆盖铝纳米光栅传感器具有最高的品质因数24.5 RIU-1，其灵敏度高达626 nm·RIU-1。该传感器具有探测精度高、分子兼容性好等优点，能为生化分析、环境监测和食品安全等领域提供一个新的绿色传感平台。
2017 Vol. 37 (04): 997-1002 [摘要] ( 401 ) PDF (4416 KB)  ( 444 )
1003 微区X射线荧光光谱仪研制及元素生物地球化学动态分布过程研究
罗立强，沈亚婷，马艳红，许 涛，储彬彬，曾 远，柳 检
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1003-06
微区无损分析可提供物质组成元素的原位分布信息，以揭示物质形成条件、元素动态分布过程与相互作用机理、生物代谢作用等。文章报道了实验室型微区X射线荧光(μXRF)光谱仪的研发和元素生物地球化学动态分布过程研究结果。μXRF光谱仪采用15 μm光斑的聚束毛细管X射线透镜为激发源，选用分辨率为135 eV的硅漂移探测器(SDD)，样品和探测器间角度可调，使之可进行异型样品如地质样品的原位分析，利用五轴自控实现样品时空四维元素分布测定。利用该μXRF光谱仪测定了矿物-生物膜间的元素迁移和玉米种发芽过程中的元素分布，发现(1)生物膜可吸附、富集毒性元素铅，是重金属的重要汇集地，最大富集系数1.7。(2)生物膜是金属从固态矿物相经水相进入生态系统的重要途径。(3)在玉米种子中，可检测到K，Ca，Mn，Fe，Cu，Zn和Pb。Zn主要在胚乳中分布，胚中有少量Zn存在；在胚乳和胚中存在微量Fe；胚乳中存在微量Pb，胚中未观测到Pb。(4)经含Pb溶液浸泡发芽后，K在玉米种中胚和胚乳中部分富集，Fe分布在种皮和胚乳中，Cu和Zn主要在胚乳中分布；Pb主要在胚根、胚轴和胚芽中分布，且Pb在新生根中高度富集。研究表明，在种子萌发阶段，Pb等毒性元素可被植物滞留于根部，制约了其向地上部的转移，从而揭示了植物对毒性元素的耐受机制。
2017 Vol. 37 (04): 1003-1008 [摘要] ( 327 ) PDF (3934 KB)  ( 337 )
1009 安徽繁昌柯家冲窑青白瓷釉化学组成及其制釉工艺来源研究
杨玉璋1，曾令园1*，汪发志2，崔 炜2，徐 繁2，张居中1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1009-07
为了解繁昌柯家冲窑青白瓷釉化学组成特征及其演变过程，并探索我国南方早期青白釉的工艺技术来源，本文运用能量色散X射线荧光光谱法(EDXRF)分析了柯家冲窑五代至北宋中期不同阶段青白瓷釉的化学组成，并将分析结果与同时期北方定窑白瓷釉及南方越窑青瓷釉化学组成进行了综合对比研究。结果显示，繁昌柯家冲窑青白釉化学组成在北宋中期时发生了明显变化，其中尤以SiO2含量的下降和CaO含量的上升最为明显，着色元素Fe，Mn，Ti的氧化物含量自五代时期至北宋中期变化幅度很小，繁昌柯家冲窑青白釉釉色由偏白向偏青转变的原因可能与该窑瓷器胎色的不断加深有关。此外，主成分分析及具有相似功能特性的元素组合对比分析结果显示，繁昌柯家冲窑青白瓷釉的化学组成与北方定窑白瓷釉较为接近，其釉料配方工艺可能来源于同时期我国北方地区以定窑为代表的白瓷窑场。本文研究结果对了解我国早期青白瓷釉的化学组成特征及晚唐五代时期南、北方制瓷工艺技术交流问题等有重要学术价值。
2017 Vol. 37 (04): 1009-1015 [摘要] ( 224 ) PDF (2583 KB)  ( 173 )
1016 硫酸氢铵高压下相变研究
刘 石，崔海宁，周 密*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1016-05
由于铁电材料在科学研究领域的重要应用，功能铁电材料的设计和机理研究一直是国内外的研究热点。材料的性能离不开结构研究，为了更好的认识和理解一种典型铁电材料-硫酸氢铵的结构和相行为，研究了17 GPa压强下硫酸氢铵的高压拉曼光谱。在压力作用下，绝大多数的拉曼谱线向高波数方向移动，并且有两个特征拉曼谱带的强度发生很大的变化(1 018和3 183 cm-1)，表明硫酸盐与铵离子正四面体的电子云密度发生重构。根据频移-压强曲线关系，得出了硫酸氢铵在6和10.5 GPa附近分别存在一阶相变。根据高压下SO伸缩振动谱带的变化规律，发现了不同相区间氢键的相反作用规律。为AHSO4系列铁电材料压力作用下结构变化规律提供一定的研究基础。
2017 Vol. 37 (04): 1016-1020 [摘要] ( 167 ) PDF (1723 KB)  ( 185 )
1021 水体中纳米颗粒检测的研究进展
赵 纯1,2,3，张 轩1,2，孙志华3，杨 广3，朱云华1,2，司 斌1,2，郑怀礼1,2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1021-06
纳米颗粒在工业和化妆品等行业中的大规模应用，致使大量纳米颗粒进入水环境中，不可避免的产生了一系列的环境问题，同时对生物和人体造成不良影响，因此水环境中纳米颗粒的富集及其检测技术受到广泛关注。目前，多种技术可对水环境中痕量纳米颗粒浓度等特征进行检测，但其在灵敏度和精度方面均存在一定局限性。归纳了目前水环境中纳米颗粒的预处理技术，如超滤分离技术、色谱分离技术、固相萃取技术及浊点萃取技术；综述常用的纳米颗粒与离子检测技术，如光谱分析技术、电感耦合等离子质谱技术及电化学技术。通过对各种方法进行对比分析，使纳米颗粒预处理及检测技术能够被系统广泛的认识。并在此基础上对纳米颗粒的预处理及检测技术的发展前景进行了展望。
2017 Vol. 37 (04): 1021-1026 [摘要] ( 246 ) PDF (815 KB)  ( 179 )
1033 基于石英增强光声光谱的HCl痕量气体高灵敏度探测研究
马欲飞1, 2，何 应1，于 欣1，杨超博1，杨 振1，白雪含1，孙 锐2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1033-04
HCl是一种有毒有害气体，对其高灵敏度探测具有非常重要的意义，然而到目前为止，采用激光光谱的手段对其探测的研究报道很少。石英增强光声光谱(QEPAS)是近年来发展起来的一种痕量气体探测技术，具有系统体积小、价格低廉、探测灵敏度高等优点。以5 000 ppm HCl∶N2混合气作为待测目标，采用输出波长为1 742.38 nm的分布反馈连续波单纵模半导体激光器，开展对基于QEPAS技术的HCl高灵敏度探测研究。为了提高信噪比和简化数据处理过程，QEPAS传感器系统采用波长调制和2次谐波探测技术。研究中，首先对声波探测系统中微共振腔强声波增强特性进行了讨论，选择了“共轴”形式的声波微共振腔，并对其尺寸进行了优化，选择的微共振管长度为4 mm、内径为0.5 mm。实验中研究了激光波长调制深度对QEPAS系统产生的信号幅度的影响，当QEPAS系统积分时间为1 s、激光波长调制深度为0.23 cm-1时，获得了815 ppb的优异检测极限，归一化噪声等效吸收系数为7.41×10-9 cm-1·W·Hz-1/2。在后续的实验中，可在待测HCl气体中加入水汽分子，提高HCl分子的热弛豫速率，进一步提高HCl-QEPAS传感器系统的信号强度。
2017 Vol. 37 (04): 1033-1036 [摘要] ( 193 ) PDF (1839 KB)  ( 139 )
1037 分时窄带CARS光谱技术在测量烯烃浓度方面的应用
杨 杰1,2，刘金波2*，曹 睿1,2，蔡红星1，郭敬为2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1037-05
基于相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)光谱技术机理，针对甲醇制烯烃(MTO)产物中多种组分烃类的探测需求，搭建了一套扫描式窄带CARS光谱实验装置。采用该装置对甲烷，乙烷，乙烯，丙烯分别进行CARS光谱扫描，获得了各分子的特征拉曼谱；并在相同实验条件下进行比对试验，得到不同分子特征峰处的CARS信号强度与目标气体浓度及其他背景气体之间的关系。通过建立简化模型对不同分子的CARS信号特征峰强度信息进行解析，提出了一种分时窄带CARS光谱探测多种拉曼活性气体浓度的方法，用于快速在线分析催化化工等领域中各类流体的组分。利用这种方法探测了甲烷，乙烯，丙烯的浓度，将实验误差控制在9%以内。
2017 Vol. 37 (04): 1037-1041 [摘要] ( 202 ) PDF (1665 KB)  ( 201 )
1042 合肥2013年8月—2014年7月NO2对流层柱浓度分析及与卫星对比
牟福生1，2，李 昂1，谢品华1,3，4，王 杨5，张 杰1，徐 晋1，吴丰成1，陈 浩1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1042-06
基于地基MAX-DOAS在2013年8月—2014年7月对合肥对流层NO2垂直柱浓度(VCD)进行了观测，研究了其季节均值和月均值变化特征，结果表明合肥地区对流层NO2 VCD季节均值变化较大，冬季最大，夏季最小，其中冬季季节均值高达2.09×1016 mol·cm-2，为夏季的2.2倍。对不同季节的平均日变化的分析表明，NO2 VCD日变化季节差异显著并在下午达到差异最大值。将地基MAX-DOAS观测结果和OMI观测结果进行了对比，两者具有较好的一致性，其中在无云天气下两者的相关系数为0.88。通过卫星观测获取了合肥以及周边地区的NO2 VCD季节均值，分析表明合肥地区的NO2主要以本地积累为主，外来输送贡献较小。
2017 Vol. 37 (04): 1042-1047 [摘要] ( 221 ) PDF (3640 KB)  ( 271 )
1048 近红外光谱分析中的变量选择算法研究进展
宋相中，唐 果，张录达，熊艳梅，闵顺耕*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1048-05
随着人们对近红外光谱分析技术了解的深入，人们发现通过剔除近红外光谱中的冗余变量不仅可以简化近红外光谱分析模型，提高模型的可解读性，通常还可以提高模型的预测效果及稳健性。变量选择的有效性已经在各种近红外光谱应用体系中得到了广泛的验证，发展成为了近红外光谱分析建模过程中一个越来越重要的步骤。为此，化学计量学家们近些年来开发了大量原理不同的新型变量选择算法，基于各种原理的衍生算法也层出不穷。为了让近红外光谱分析研究人员能够较为迅速地对这些算法的特点有所认识，对目前常见的各种变量选择算法的算法原理和优缺点进行了梳理。根据各种算法依据的原理不同，将目前近红外光谱领域常见的变量选择算法大致分为基于偏最小二乘模型参数，基于智能优化算法，基于连续投影策略，基于模型集群分析策略和基于变量区间等五类。在梳理的过程中，我们发现变量选择算法的发展趋势目前主要集中在以下两点：第一，算法的复杂程度不断提高；第二，不同变量选择算法之间的联用开始逐渐增多。此外，作者结合自身在应用变量选择算法时的体会和思考，还总结了变量选择算法在应用层面上存在的一些问题。例如光谱预处理方法对变量选择算法使用效果的影响，以及部分算法存在的稳定性较差，选择变量的可靠性存疑等。
2017 Vol. 37 (04): 1048-1052 [摘要] ( 369 ) PDF (797 KB)  ( 546 )
1053 基于傅里叶红外光谱的钢渣代炭黑环保型复合橡胶的补强机理及性能研究
顾恒星1,2, 李 辉1, 程东波2, 徐德龙1, 杨 刚1,2, 陈 华1,2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1053-05
以铁水脱硫渣作为研究对象，利用铁水脱硫渣作为橡胶填料取代部分炭黑与丁苯橡胶进行复合，制备铁水脱硫渣/丁苯橡胶。利用多种方法测试铁水脱硫渣/丁苯橡胶的性能，采用傅里叶变换红外光谱仪测试硫化过程中不同阶段铁水脱硫渣的结构组成。结果表明：利用铁水脱硫渣部分替代炭黑，可达到补强效果与降低补强剂成本的目的。铁水脱硫渣/丁苯橡胶的正硫化时间(t90)为25.08 min，其焦烧期为0~15 min、热硫化期15~25 min和硫化平坦期25~45 min。在焦烧期铁水脱硫渣可以提供碱环境，利于增加丁苯橡胶流动性；在热硫化期与硫化平坦期，铁水脱硫渣中Ca2SiO4能够持续加速发生水化反应生成C—S—H凝胶，达到对丁苯橡胶补强的效果。另外，铁水脱硫渣可以避免铁水脱硫渣/丁苯橡胶过硫化期的出现。
2017 Vol. 37 (04): 1053-1057 [摘要] ( 235 ) PDF (1458 KB)  ( 127 )
1058 近红外全局隐含温度补偿模型的预测精度分析
史 婷，栾小丽*，刘 飞
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1058-06
温度波动影响含氢基团之间的作用力，从而影响近红外光谱的吸收强度和波峰位置等，导致近红外测量精度的降低。针对温度变化对近红外光谱建模精度的影响，对全局隐含温度补偿方法进行了研究，并对其预测精度进行了分析，分别从预测方差和置信区间两个方面对此类模型的精度进行了理论探讨和验证。同时通过温度的连续变化实验，即在温度连续变化的过程中，等时间间隔采集各样品的近红外光谱，研究了温度变化对光谱主元的连续模式影响，探讨了温度变化影响模型预测精度的方式和途径。最后对某高分子聚合物的粘度测量问题进行了实验验证和误差分析，得到标准温度下所建未经温度补偿的模型和全局隐含温度补偿模型的建模精度分别为：RMSEC=0.243 0, Rc=0.871 6, RMSEP=0.243 2, Rp=0.869 3; RMSEC=0.258 2, Rc=0.870 6, RMSEP=0.265 2, Rp=0.856 0，而当温度变化时，二者预测最大置信区间分别约为1.8和0.9 kPa·s。虽然全局隐含温度补偿模型相比于标准温度模型建模精度略降低，但预测精度提高了一倍左右。理论分析和实验结果均表明，全局温度补偿模型具有较高的预测精度，且对温度的变化有较强的鲁棒性和可靠性。
2017 Vol. 37 (04): 1058-1063 [摘要] ( 223 ) PDF (3629 KB)  ( 143 )
1064 傅里叶变换近红外光谱结合RVM与新聚类算法鉴别灵芝孢子油多样掺假类别
王 武1, 2，王建明1, 2，李 颖3，李祥辉4，李玉榕1, 2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1064-05
食品掺假种类众多，手段隐蔽，成为食品安全检测一个重要难题。为摆脱传统模型识别食品中是否存在新掺假类别的局限性，实验以纯净的灵芝孢子油和掺杂不同比例花生油、玉米油、薏仁油、地沟油的五种类别为研究对象，采用傅里叶变换近红外光谱(Fourier transform near infrared spectroscopy, FT-NIR)收集12 400～4 000 cm-1范围内的近红外光谱。假设掺杂地沟油为新掺假类别，利用前四种类别的校正集样本构建相关向量机(RVM)多分类器，分别对建模的预测集样本和掺杂地沟油样本进行判别，并借助新聚类算法对判别为纯净的灵芝孢子油的样本做进一步分析验证。研究表明，RVM分类器对于建模的预测集样本判别准确率高达93.75%，说明模型有较强的判别能力，但由于模型局限性，掺杂地沟油样品被误判为纯净的灵芝孢子油；在新聚类算法的决策图上，纯净灵芝孢子油校正集和预测集混合样本的聚类中心数为1，而纯净灵芝孢子油校正集和掺杂了地沟油混合样本聚类中心数为2，直观验证判别结果的准确性。结果表明利用FT-NIR技术结合RVM分类器与新聚类算法对于灵芝孢子油掺假能够有效识别，并且能够定性识别新型掺假类型，为解决食品掺假多样化问题提供一种新思路。
2017 Vol. 37 (04): 1064-1068 [摘要] ( 267 ) PDF (1476 KB)  ( 159 )
1069 基于NIRS-ICG的脑血流量无创测量
查雨彤1，刘光达1，王永祥1，王 特2，蔡 靖1，周 葛1，尚小虎*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1069-05
临床上脑血流量(cerebral blood flow, CBF)等脑血管血流动力学参数是脑血氧水平及脑血管储备功能诊断依据，现有检测手段存在技术复杂及相应试剂或设备不适用于所有诊断人群等缺点。为解决以上问题，利用近红外光谱技术(NIRS)结合吲哚青绿(indocyanine green, ICG)脉搏色素浓度法，研究了一种无创、快速、可重复测量的脑血流量床旁检测方法NIRS-ICG。该方法根据静脉注射ICG后脑组织及脑动脉血流中三种主要吸光色团氧合血红蛋白(oxygenated hemoglobin, HbO2)、还原血红蛋白(reduced hemoglobin, HbR)及ICG的浓度变化情况，建立脑组织及脑动脉血流中ICG积累量及引入量模型，以获得脑血氧及CBF等脑血流动力学参数。为验证该方法的可行性，将NIRS-ICG应用于血碳酸正常及高碳酸血症病理模型的实验猪的脑血流情况检测。具体方法是：分别对四组实验猪用按0%，3%，6%，9%比例调制的CO2和空气混合气体施行机械通气，静脉快速推注ICG后，利用NIRS-ICG方法测量CBF、脑动脉血氧饱和度(cerebral arterial oxygen saturation, SaO2)及脑血管管床平均循环时间(mean transit time, MTT)。实验结果表明，NIRS-ICG测得的CBF随CO2比率升高而升高，SaO2随着CO2比例的升高而降低，MTT并无显著变化，与生理变化一致。因此，该方法可为脑血氧及脑血管储备功能诊断提供可靠依据。
2017 Vol. 37 (04): 1069-1073 [摘要] ( 303 ) PDF (1457 KB)  ( 476 )
1074 频域近红外光谱法研究生物组织内部光子传输特性
胡文雁1,3，刘 慧1,3，王宇恒1,3，李军会1,3，张小栓2，王忠义1,3，赵龙莲1,3*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1074-07
基于光子在生物组织中的辐射传输理论以及Feng模型，应用频域近红外光谱法研究生物组织中异质体位置的变化，对出射光的光强和相位变化的影响及规律。设计了一仿真实验，用牛奶代替强散射性质的生物组织，并在牛奶中放置一个高度可控的具有一定吸收系数和散射系数的小球。移动小球在牛奶中的高度，检测出射光的交流幅度AC、直流光强DC和相位延迟Phase的值，绘制小球位于不同深度时AC，DC和Phase的曲线，并探讨其变化规律。结果表明，随着小球在牛奶中深度的变化，光强AC，DC和相位Phase呈现一定的相关性；随着光源和检测器之间距离的增加，检测到的光强和相位曲线的波谷点均向右偏移；当小球偏离光源和检测器越远，对检测到的光强和相位的影响越小。验证了光子在生物组织中的传输规律，为用频域近红外光谱法进行组织光学参数的检测及组织中异质体位置的定位奠定了基础。
2017 Vol. 37 (04): 1074-1080 [摘要] ( 209 ) PDF (4102 KB)  ( 219 )
1081 基于中红外光谱技术检测茶叶中非法添加滑石粉的研究
李晓丽，张裕莹，何 勇*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1081-05
研究傅里叶变化红外透射光谱(FTIR)结合化学计量学方法检测茶叶中非法添加滑石粉的可行性。首先获取掺杂量不同的滑石粉(0.00, 0.15, 0.25, 0.35, 0.50, 0.65, 0.75, 0.85, 1.00, 1.10, 1.25, 1.50 mg·g-1)210个茶叶样本光谱。为了突显出光谱中的细微变化，采用Savitzky-Golay(SG) 平滑、标准化和标准正态变量(SNV)三种方法对原始光谱进行预处理。其中，处理效果最好的是SNV方法。随后探究光谱与掺杂量之间的定量关系，采用反向间隔偏最小二乘法(biPLS)和连续投影算法(SPA)的结合进行特征波数的选择，最终选出来5个特征波数。并利用偏最小二乘回归算法(PLS)和最小二乘支持向量机算法(LS-SVM)建立基于这5个特征波数的回归模型。其中LS-SVM模型具有更高的相关系数(RP=0.921)和更小的均方根误差(RMSEP=0.131)，所以该模型具有更好的稳定性及更高的预测能力。综上所述，红外光谱技术可以定量地检测出茶叶中非法添加的滑石粉。
2017 Vol. 37 (04): 1081-1085 [摘要] ( 307 ) PDF (2091 KB)  ( 543 )
1086 土壤金属元素近红外光谱定量校正模型适应性初步研究
王 冬，马智宏，王纪华，靳欣欣，侯金健，潘立刚*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1086-04
为研究土壤金属元素近红外光谱定量校正模型适应性，采用近红外光谱结合偏最小二乘算法，针对风干土壤中的K，As，Hg，Cu，Zn，Pb，Cr，Cd元素，在剔除异常值后，建立定量校正模型；并对风干、烘干处理的外部验证集样品分别预测上述元素含量。结果表明，风干外部验证集样品的预测值-参考值相关系数皆大于相应烘干外部验证集样品的预测值-参考值相关系数；风干外部验证集各元素的预测值-参考值均具有显著的相关关系，烘干外部验证集中K，Hg，Cr的预测值-参考值之间不具有显著的相关关系。对土壤金属元素近红外光谱定量校正模型的适应性进行了初步研究，可为土壤中金属元素快速定量监测方法以及农产品产地环境监测等提供一定的参考。
2017 Vol. 37 (04): 1086-1089 [摘要] ( 213 ) PDF (798 KB)  ( 173 )
1090 基于TG-FTIR的圆柏心、边材热解研究
王振宇，邱 墅，何正斌*，伊松林，母 军
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1090-05
生物质热解是实现生物质废弃物有效处理及生物质材料高效利用的重要途径之一，因此对生物质热解过程及其机理进行研究具有极大的现实意义。木材作为一种来源广泛的可再生材料也是众多生物质热解原料中的一种，由于组成成分等多方面的差别，不同树种的热解特性具有明显差异。然而，同一种木材的心材与边材由于在组织构造、化学组成及其含量等方面有着明显不同，因此在热解特性和产物方面也存在一定的差异，该工作即对此进行深入研究。试验以心、边材区分明显的常见园林绿化物圆柏为试验材料，通过TG-FTIR联用技术分别得到其心、边材热解过程中的热重曲线和挥发分的红外光谱谱图并对其进行分析。结果表明，纤维素、半纤维素、木质素和抽提物含量对心、边材热解特性影响显著。由于圆柏心材半纤维素、木质素含量较高，在热解前期和热解后期具有比边材更大的失重率，而较高的抽提物含量则在一定程度上增加了其在反应中期的失重率，减小了该范围内心、边材失重率的差异；边材纤维素含量较高，因此其在300~380 ℃，失重明显，在DTG曲线中的最大失重速率也较高。在红外图谱中，心、边材热解所产生的挥发分种类几乎相同，但在数量上有差异，当热解达到最大失重速率时，所产生的挥发分明显增加，且整个过程中边材产生的有机酸类化合物更多，而心材相对产生更多的水和CO2。
2017 Vol. 37 (04): 1090-1094 [摘要] ( 219 ) PDF (2350 KB)  ( 429 )
1095 基于特征分层选择和融合度相结合的近红外光谱多类识别度量算法研究
朱 成，宫会丽*，丁香乾，侯瑞春
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1095-05
针对高维空间下获取最优特征子集异常复杂和模型识别准确率较低的问题，提出了基于特征分层选择和融合度相结合的近红外光谱多类识别度量算法。首先引入跳跃度，构造了一种特征分层方法，将所有特征依据对样本的重要性程度划分不同的特征子集，从而避免了从原始特征数据逐个剔除无关特征构建特征子集的繁琐过程；同时又改进了样本的融合度，将其代替K最近邻分类器(KNN)中依据概率进行类别判断的方式，提高了分类器的识别精度，较好地解决了多类识别准确率较低的问题。为验证该算法的有效性，选取五类具有代表性382个烟叶样品为实验对象，构建了烟叶产地识别度量模型，并选取64个样本进行了模型测试，以预测均方根误差(RMSEP)、交互验证均方差(RMSECV)和相关系数(r)作为模型稳健性的评价指标，以产地识别准确率作为算法优劣评价标准。仿真实验结果表明，利用该算法构建的模型具有较低的RMSEP(0.117)，RMSECV(0.106)和较高的r(0.973)，平均识别准确率达到98.44%，性能明显优于其他算法，该算法对于高维光谱数据具有良好的识别性能。
2017 Vol. 37 (04): 1095-1099 [摘要] ( 236 ) PDF (2118 KB)  ( 196 )
1100 基于遗传算法的安溪铁观音品质快速评价研究
王冰玉1，孙威江2，3*，黄 艳2，余文权4，吴全金1，林馥茗1，夏金梅1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1100-05
为探究一种快速无损的安溪铁观音品质评价方法，利用遗传算法(GA)对茶样的近红外光谱特征波长进行筛选，结合偏最小二乘(PLS)，建立全谱段的PLS定量模型与GA-PLS模型。结果表明，傅里叶变换近红外(FT-NIR)全谱段光谱在经过平滑+二阶导数+归一化处理后，PLS模型预测性能最高，建模结果为：校正集相关系数RC=0.921，校正集均方根误差RMSEC=0.543，验证集相关系数RP=0.913，验证集均方根误差RMSEP=0.665。选用近红外光谱6 670～4 000 cm-1谱区，采用遗传算法进行特征波长筛选，参与建模数据点数从1 557缩减到408个。优选波段后，GA-PLS建模结果为：校正集相关系数RC=0.959，校正集均方根误差RMSEC=0.413，验证集相关系数RP=0.940，验证集均方根误差RMSEP=0.587。可见，GA-PLS模型的校正集和验证集的预测结果均优于全谱段PLS模型。结果说明，在传统的近红外光谱技术结合化学计量学方法的建模基础上，加入遗传算法进行波长筛选，能有效提高模型预测能力，实现方法学的创新研究，且GA-PLS品质评价模型具有较强的参考和推广价值，为提高我国茶叶品质的检测技术水平提供新的方法借鉴。
2017 Vol. 37 (04): 1100-1104 [摘要] ( 251 ) PDF (2110 KB)  ( 126 )
1105 同步-异步二维中红外相关谱检测掺假芝麻油
于 舸1，杨仁杰2，吕爱君1，谭恩忠1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1105-05
将同步-异步二维中红外相关谱和多维偏最小二乘判别法相结合定性分析掺假芝麻油。分别配置40个纯芝麻油和含有玉米油不同体积分数(3%～60%)的掺假芝麻油样品40个。室温下，分别采集所有样品的常规一维中红外光谱(650～4 000 cm-1)。在研究纯芝麻油和掺假芝麻油的一维中红外光谱的基础上，以芝麻油中掺假的玉米油浓度为外扰，进行相关计算，得到同步和异步二维中红外相关谱矩阵，并对其进行标准化。分别提取标准化的同步和异步二维中红外相关谱主对角线上部分和下部分元素进行融合，得到同步-异步二维中红外相关谱矩阵。在此基础上，分别基于同步-异步二维中红外相关谱矩阵、同步二维中红外相关谱矩阵和异步二维中红外相关谱矩阵建立了三个定性分析掺假芝麻油的多维偏最小二乘判别模型对预测集未知样品进行预测，其识别正确率分别为100%，96.2%和96.2%。结果表明：相对于同步和异步二维中红外相关谱，同步-异步二维中红外相关谱不仅包含了完整的掺假油特征信息，而且剔除了冗余信息，因此能取得更好的判别结果。
2017 Vol. 37 (04): 1105-1109 [摘要] ( 334 ) PDF (2174 KB)  ( 304 )
1110 近红外光谱法测定不同产地独活中蛇床子素和二氢欧山芹醇当归酸酯含量
战 皓，方 婧，杨 滨*，付梅红*，柳梦婷，李 化，王祝举，唐力英，吴宏伟，杨 岚，张 东
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1110-04
应用近红外光谱技术建立对独活中蛇床子素和二氢欧山芹醇当归酸酯的快速检测方法。自不同产地采集97批样品，通过高效液相色谱法测定指标成分含量，并测定样品的近红外光谱图，由于光谱图间差异较小，需要进行光谱预处理，通过比较不同预处理方法的结果，选择最优模型参数，结合偏最小二乘法分别建立独活中蛇床子素和二氢欧山芹醇当归酸酯的定量分析模型。结果显示，预处理方法为一阶导数时，蛇床子素的模型处于最优化性能，模型的相关系数为0.941 3，RMSEP值为0.141；校正集相关系数为0.923 3，RMSEC值为0.163。不经预处理的二氢欧山芹醇当归酸酯模型处于最优化性能，模型的相关系数为0.857 4，RMSEP值为0.103；校正集相关系数为0.831 5，RMSEC值为0.112。研究表明，近红外光谱技术结合偏最小二乘法操作简便，测定方法快速、高效、无损，可以实现对独活中蛇床子素和二氢欧山芹醇当归酸酯的含量进行定量分析，为中药材的质量控制研究和含量测定提供了一种科学有效的方法，同时为近红外光谱技术发展中药实时分析开辟了一个新方法，对保证中药材质量稳定可控有重要意义。
2017 Vol. 37 (04): 1110-1113 [摘要] ( 240 ) PDF (2016 KB)  ( 483 )
1114 基于Si-cPLS的小麦种子发芽率近红外模型优化研究
吴静珠1，2，董文菲1，董晶晶1，陈 岩1，毛文华3，刘翠玲1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1114-04
为了提高近红外光谱技术快速测定小麦种子发芽率的准确度和稳健性，比较分析了基于全光谱的单一偏最小二乘(PLS)模型和多模型共识PLS模型(cPLS)性能，并提出了基于特征光谱的多模型共识PLS模型(Si-cPLS) 。实验收集84份小麦种子，通过SPXY法将样本集划分为训练集样本66个，预测集样本18个。从训练集中随机抽取50个样本作为校正集建立一系列PLS子模型，选取其中性能较好100个子模型作为成员模型建立cPLS模型，取成员模型预测结果的均值来分析未知样本。在此基础上，采用组合间隔偏最小二乘法(SiPLS)筛选特征谱区建立多模型共识PLS模型(Si-cPLS)。各模型均采用均值中心化预处理方法，PLS模型、cPLS模型以及Si-cPLS 模型对预测集的小麦种子发芽率进行50次重复预测的平均相关系数r分别为0.935，0.949和0.967，平均预测均方根误差RMSEP分别为13.735%，12.533%和10.273%，RMSEP 的标准偏差分别为1.144%，0.096%和0.08%。实验结果表明cPLS模型较单一PLS模型更加稳定可靠，而基于特征光谱的Si-cPLS模型则进一步提高了cPLS的稳定性与预测精度，为建立性能优秀的小麦种子发芽率近红外模型提供了新思路。
2017 Vol. 37 (04): 1114-1117 [摘要] ( 242 ) PDF (2078 KB)  ( 109 )
1118 近红外光谱法对甲醇柴油中甲醇含量测定
欧阳爱国，黄志鸿，刘燕德*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1118-05
应用近红外光谱结合化学计量学方法实现了对甲醇柴油中的甲醇含量的定量分析。以实验室配制的32种不同浓度[浓度范围为2%～25.8%(φ)]的甲醇柴油溶液为研究对象，在4 500～7 000 cm-1光谱范围内，建立偏最小二乘(PLS)、支持向量机(SVM)和最小二乘支持向量机(LS-SVM)三种定量分析模型。在建立SVM模型时，经过比较分析，径向基函数(radial basis function，RBF)作为SVM模型的核函数时可以获得更高的预测精度。最终获得甲醇含量的PLS, SVM和LS-SVM三种模型的预测相关系数RP分别为0.985 9, 0.990 3, 0.998 9，预测均方根误差RMSEP分别为0.405 2, 0.356 3, 0.062 4，可以看出，三种预测模型都可以达到很好的效果，最优的预测模型是使用LS-SVM建模。研究结果表明，利用近红外光谱法结合化学计量学方法对甲醇柴油中甲醇含量的检测具有可行性，并可以达到很好的效果。采用近红外光谱技术结合化学计量方法对甲醇柴油中甲醇含量进行定量分析，也为近红外光谱技术快速无损检测甲醇柴油甲醇含量提供参考和应用价值。
2017 Vol. 37 (04): 1118-1122 [摘要] ( 264 ) PDF (1783 KB)  ( 163 )
1123 激光光镊拉曼光谱技术在生物医学上的应用及进展
李志华，郑祖赐，翁存程，林 多，王启文，冯尚源*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1123-07
激光光镊拉曼光谱技术(LTRS)是一种将激光光镊与共聚焦拉曼光谱技术相结合的产物。该技术能够保证在生理条件下捕获、操控、测量在悬浮状态下单个活性细胞并对其进行生物学分析研究。这种在单细胞研究上的独特优势使其越来越受到人们的关注。本文以激光光镊拉曼光谱技术在生物医学上的应用及其技术发展历程为主线，围绕拉曼光谱技术在细胞分选及细胞的特性研究，多光镊拉曼光谱系统，微流控传输系统，多模式分析系统四个方面综述了近些年来光镊拉曼光谱技术如何通过其他技术联用及其技术的改进实现在多数据采集与整合，高效率，高通量和自动化的传输方面的发展，并概述了LTRS技术生物医学上的应用。最后，对其未来的发展前景进行展望。
2017 Vol. 37 (04): 1123-1129 [摘要] ( 365 ) PDF (2764 KB)  ( 791 )
1130 表面增强拉曼光谱研究正己硫醇分子在银基底表面自组装过程的时间和浓度因素影响
栾昕彤1，周铁莉1，2，孙成彬1，陶艳春1，赵 冰1，王 旭1，阮伟东1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1130-04
表面增强拉曼光谱(SERS)是一种具有超灵敏检测能力的谱学技术，可以在单分子水平上检测分子结构的动态变化过程。烷基硫醇的自组装膜是一类典型的类晶态有序结构薄膜，在仿生、材料、电子和化学等领域有着重要的应用，越来越受到人们的关注。本文利用SERS对正己硫醇(hexanethiol，HT)分子在银基底上的吸附和组装过程进行研究，对HT的拉曼和自组装膜SERS光谱进行了指认。根据C—S，C—C和CH3键结构的反式和旁式的特征光谱信息，研究HT吸附在银纳米粒子表面的构象，以及自组装膜结构的有序性。研究了吸附时间和浓度两个因素对成膜规律产生的影响。实验结果表明，当HT溶液浓度较高时，HT单层膜成膜速率较快，且有序性较好；当HT溶液浓度较低时，HT单层膜成膜速率较慢，且有序性较差。这一研究结果对成膜动力学以及烷基硫醇的有序单层膜的制备具有重要的指导意义，为基于烷基硫醇的自组装单层膜在防腐、器件和生物方面的应用奠定了基础。
2017 Vol. 37 (04): 1130-1133 [摘要] ( 246 ) PDF (1974 KB)  ( 307 )
1134 活血化瘀汤药队的表面增强拉曼散射光谱研究
陈伟炜1，刘 宇2，施 红1，俞 允1，林 多1，冯尚源3，林 佳3，黄 浩1*，陈 荣3*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1134-05
在中药治疗过程中，以方剂为载体，注重整体，采用辨证论治的方法。为揭示方剂的药队规律，根据药队协同效应设计法，将活血化瘀汤方剂拆分为“调和”、“化瘀生新”、“活血止痛”、“补气”四个药队方剂。由于银纳米粒子可与煎剂产生强交互作用，并极大地增强拉曼信号，获取活血化瘀汤、调和药队煎剂、化瘀生新药队煎剂、活血止痛药队煎剂和补气药队煎剂五种方剂煎剂的表面增强拉曼散射(SERS)光谱，并对所有SERS谱峰进行归属。主要针对各煎剂中的18个拉曼信号(523，538，622，647，732，959，977，1 003，1 048，1 077，1 145，1 245，1 326，1 402，1 456，1 470，1 518和1 605 cm-1)进行讨论。活血化瘀汤SERS光谱中保留了药队煎剂的某些拉曼峰，如：538，622，647，732，959，1 003，1 048，1 326，1 402，1 456，1 470，1 518和1 605 cm-1。药队煎剂SERS光谱的某些拉曼峰并未在活血化瘀汤中出现，如：1 077，1 145和1 245 cm-1。在活血化瘀汤SERS光谱中，出现了新的拉曼峰，如：523和977 cm-1。新的拉曼峰出现说明新物质的产生。实验结果表明，活血化瘀汤所包含的药物成分并非是各药队煎剂所含药物成分的简单相加，SERS光谱可为方剂药队规律研究提供一优异、有效和准确的检测方法。
2017 Vol. 37 (04): 1134-1138 [摘要] ( 222 ) PDF (1552 KB)  ( 459 )
1139 应用显微激光拉曼光谱测定CO2气体碳同位素值δ13C的定量方法研究
李佳佳1，李荣西1*，董 会2，王志海2，赵帮胜1，程敬华1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1139-06
单个流体包裹体同位素在研究岩矿古流体成因、矿床、油气和大地构造演化动力学等多个领域具有十分重要的意义，激光拉曼光谱是一项可以分析单个流体包裹体同位素的有效方法。本文提出应用显微激光拉曼光谱法来计算CO2气体碳同位素值δ13C。利用自行设计的装置将12CO2和13CO2按比例分别与N2混合，对混合气体样品进行显微激光拉曼测试分析后确定12CO2和13CO2的拉曼参数，这为用激光拉曼分析碳同位素值δ13C奠定了理论基础。通过对不同比例的12CO2/13CO2人工合成CO2包裹体样品和胜利油田CO2天然气藏样品进行激光拉曼光谱分析，发现CO2气体碳同位素摩尔分数比N13/N12与拉曼参数之间存在数学关系式，由此建立了根据碳同位素计算公式δ13C=[(C13/C12)样品/(C13/C12)标准-1]×1 000‰，用激光拉曼分析获得的CO2气体有关激光拉曼参数来计算δ13C值的方法。按照该方法，应用显微激光拉曼光谱对胜利油田CO2天然气藏样品分析计算其δ13C值为-5.318‰，与用质谱仪分析测出的δ13C值(-5.6‰)比较，其相对误差较小(≈5%)，可以初步建立起应用显微激光拉曼光谱测定CO2气体碳同位素值δ13C的定量方法。
2017 Vol. 37 (04): 1139-1144 [摘要] ( 261 ) PDF (2095 KB)  ( 81 )
1145 不同生境条件下藻蓝蛋白活体荧光光谱特性研究
张小玲1,2,3，殷高方1,2,3，赵南京1,2,3*，覃志松1,2,3，肖 雪1,2,3，段静波1,2,3，杨瑞芳1,2,3，涂梦迪1,2,3，刘建国1,2,3，刘文清1,2,3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1145-07
蓝藻生物量检测技术发展是应对目前频繁发生的水华事件的重要环节。藻蓝蛋白作为蓝藻的特异性蛋白，在一定程度上比叶绿素更能准确反应自然水体中的蓝藻生物量，因而成为蓝藻生物量检测技术的重要指标。本文利用三维荧光光谱技术，以不同光照、不同生长期的铜绿微囊藻、鱼腥藻活体为研究对象，比较了单点法和包络法两种光谱解析方法的可靠性，探究了不同生境条件下的藻蓝蛋白活体荧光光谱特性。结果表明：(1)荧光光谱强度随生长期延长而增大；(2)采用包络法解析藻蓝蛋白特征荧光光谱的方法比单点法更为可靠；(3)在不同生境条件下，铜绿微囊藻藻蓝蛋白活体荧光激发波长基本保持614 nm、发射波长基本保持654 nm不变，鱼腥藻藻蓝蛋白活体荧光激发波长随生长期在610和620 nm之间波动减小，发射波长随生长期在650和660 nm之间波动增大。这种波动与藻种样品颗粒度大小和光谱扫描模式有关。该研究结果为发展蓝藻生物量活体荧光监测技术发展提供了实验基础。
2017 Vol. 37 (04): 1145-1151 [摘要] ( 205 ) PDF (6830 KB)  ( 237 )
1152 土壤湿度对多环芳烃荧光特性的影响
YANG Ren-jie1, SUN Xue-shan1, WANG Bin2, DONG Gui-mei1, YANG Yan-rong1, ZHOU Chang-hong1, ZHANG Wei-yu1*, LIU Hai-xue3*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1152-05
荧光光谱技术已被用于检测土壤中多环芳烃。但土壤湿度对多环芳烃的荧光强度产生很强的干扰，这对于荧光光谱技术的土壤多环芳烃快速实时检测技术的发展无疑是一种挑战。为了研究土壤湿度对多环芳烃荧光特性的影响，分别配置了八个不同湿度(含水量5%～40%，间隔5%)的菲土壤样品。采用美国PE公司的LS-55荧光分光光度计对不同湿度含量的菲土壤样品进行了检测，得到不同湿度含量下的一维动态荧光谱，以土壤湿度为外扰，研究了其二维相关荧光光谱特性，发现菲土在386，408和432 nm处荧光强度随着土壤中湿度的增大而增强，而333 nm处瑞利散射光强度却在减小，提出通过建立菲荧光强度、瑞利散射光强度与土壤湿度之间的关系，有可能实现土壤湿度对菲荧光强度影响的校正。同时，也研究了土壤湿度对定量分析菲浓度标准曲线的影响，指出土壤湿度极大影响着精准定量分析菲浓度标准曲线的建立。
2017 Vol. 37 (04): 1152-1156 [摘要] ( 238 ) PDF (3011 KB)  ( 460 )
1157 荧光光谱法结合Fisher判别分析在西洋参鉴别中的应用
陈家伟1，胡翠英1*，马 骥2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1157-06
旨在建立可靠的Fisher判别模型，以实现西洋参及其常见伪品饮片的快速、客观、准确鉴别，采用自组的凝视式光谱成像仪，对90份不同市售来源的中药材饮片(西洋参、人参、桔梗各30份)进行了荧光光谱成像实验，波长范围为400~720 nm，成像间隔为5nm。采用标准正态变量(SNV)变换对原的光谱数据进行预处理，以减少光谱数据中的噪声干扰。比较了主成分分析(PCA)与逐步判别分析(SDA)的原理特点及对模型的优化效果，联合这两种分析方法，首先，应用PCA对预处理后的光谱数据进行处理，使光谱数据中的主要信息集中分布在前面的主成分中，然后应用SDA从65个主成分中筛选出判别能力较强的12个主成分建立Fisher判别模型。由所建模型的两个判别函数作样品得分散点图，各类样品在图中表现出良好的聚类现象。以待判样品点与各种类中心点之间的欧氏距离作为依据，得出模型的准确判别结果。结果显示，所建Fisher判别模型在训练集和预测集中的判别正确率分别为98.33%和 96.67%，具有较高的可信度与准确度，因此，荧光光谱法结合Fisher判别分析可用于快速鉴别西洋参及其伪品饮片。
2017 Vol. 37 (04): 1157-1162 [摘要] ( 233 ) PDF (1225 KB)  ( 77 )
1163 时间序列三维荧光光谱的数据压缩
于绍慧1，肖 雪2，徐 格1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1163-05
时间序列三维荧光光谱数据量大和信息丰富的特点虽然有利于有机物的定性和定量分析，但是大量冗余信息的存在增加了计算的复杂度和计算量。在分析了时间序列三维荧光光谱的时频特征后，分别利用聚类分析和二维小波变换从时间维和光谱维对三维荧光光谱进行了压缩。在聚类分析中探讨了样本距离、类间距离、复合相关系数和R平方统计量等关键因素。相关系数和R平方统计量的结合不仅提高了聚类分析的精确度，而且减少了二维小波在光谱维进行数据压缩的工作量。相关的数值实验表明压缩后的数据保留了原有时间序列三维荧光光谱的重要信息。
2017 Vol. 37 (04): 1163-1167 [摘要] ( 288 ) PDF (2225 KB)  ( 102 )
1168 食品色素日落黄与诱惑红荧光特性的研究
赵金辰1，3，陈国庆1，3*，朱 纯1，2，3，伍建春4，吴亚敏1，3，朱焯炜1，3，顾 颂1，3，杜家蒙1，3，奚留华1，3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1168-06
应用英国Edinburgh FLS920P型稳态和时间分辨荧光光谱仪，对日落黄与诱惑红溶液进行荧光光谱的实验测量，得到日落黄荧光峰在420 nm，诱惑红荧光峰在432 nm。进一步，应用Gaussian 09W软件构建日落黄分子与诱惑红分子的基态和激发态的几何构型，基于密度泛函理论和含时密度泛函理论，完成对两种分子基态和激发态的优化和计算。优化过程中，采用MPWK泛函和6-31g(d)基组；计算过程中，采用B3LYP泛函和6-311g(d，p)基组。考虑到溶剂效应对计算结果的影响，因此在计算过程中引入了极化连续介质模型，最后计算得到日落黄的荧光峰在435 nm，与实验所得有3.57%的相对误差；计算得到诱惑红荧光峰在443 nm，与实验所得有2.55%的相对误差，两种分子荧光峰的相对误差都在允许范围之内，说明计算合理。在分析光谱特性时，发现两种分子荧光峰的产生与分子内电荷转移有关。
2017 Vol. 37 (04): 1168-1173 [摘要] ( 271 ) PDF (2126 KB)  ( 126 )
1174 基于双调制的反伪装目标探测系统研究
李东明1, 2，毕海平1，刘智超2，杨进华2*，张丽娟2, 3，王 良4，陈桂芬1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1174-05
为了实现对被伪装网覆盖的被测目标进行有效探测，提高目标识别系统的反伪装能力，设计了基于电光和磁光双调制的目标识别系统。系统由起偏器、电光调制电路、磁光调制电路、检偏器、光电探测器等组成。推导了基于电光调制与磁光调制组合形成的调制函数，并在矢量分析的基础上，计算了电光调制参数δ与磁光调制参数θ对回波光强函数的影响。实验以边长1 m的正方形钢板为测试目标，与两种常用伪装网配合在不同背景环境中进行反伪装目标探测。对不同偏振角条件下的回波光强响应电压进行了测试与分析。结果显示，目标与伪装网均存在明显的响应峰值，但由于目标位置及角度不同峰峰值位置有所不同，而背景不存在较强的响应值。故在整个磁光调制周期内，可以获得响应电压极值信号，从而识别伪装目标。对不同波长条件下的回波光强响应电压进行测试可知，光源波长的改变对回波峰峰值与背景噪声具有一定的影响，从而可以通过适当的调节光源波长实现提高目标图像信噪比的目的。总之，该系统在目标有伪装网覆盖的条件下仍能较好地区分目标及背景，具有很好地反伪能力。
2017 Vol. 37 (04): 1174-1178 [摘要] ( 240 ) PDF (1685 KB)  ( 103 )
1179 机器学习在紫外法测定硝酸盐氮浓度中的应用
刘思乡1, 2，范卫华1, 2，郭 慧1，赵 辉1，金庆辉1, 2*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1179-04
紫外分光光度法(UV法)由于较传统化学方法具有效率高操作简便、无二次污染且可现场原位测试等优点，近些年来被广泛应用到水质参数的测试中。硝酸盐氮是工业废水中的主要污染物之一。基于UV法测量水体中硝酸盐氮浓度的标准方法是分别测量水样在220nm和275nm处的吸光度，然后用275 nm处的吸光度对220 nm处的吸光度进行校正，进而绘制出校正后的吸光度与硝酸盐氮浓度的标准曲线。然而，当硝酸盐氮浓度升高时，标准法所采用的朗伯比尔定律的线性关系以及不同物质吸光度叠加的线性不能很好地满足，在实际的实验测试中也发现，很难建立硝酸盐氮在220 nm处的吸收模型。为了克服单波长或双波长方法的缺陷，将硝酸盐氮吸收峰范围的各个波长的吸光特性引入到模型的建立之中。同时，为了降低模型的复杂度，在建立模型之前先对吸光度数据进行主成分分析，将输入数据的维度数从107压缩到4，然后对压缩后的数据使用局部加权线性回归法建模，该吸收模型对于训练样本和测试样本都有较好的预测结果，且能够适应高浓度时吸光度与浓度的非线性关系，测量上限可达几百mg·L-1。另外，此方法的原理和流程也适用于其他水质参数吸收模型的建立。
2017 Vol. 37 (04): 1179-1182 [摘要] ( 249 ) PDF (1288 KB)  ( 486 )
1183 昆明松华坝库区表层土壤溶解性有机质(DOM)的光谱特性
李帅东1, 2, 3，张明礼3，杨 浩3，刘大庆3，余丽燕3，黄 涛1, 2, 3*，黄昌春1, 2, 3*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1183-06
单一的光谱技术不能对溶解性有机质(dissolved organic matters，DOM)的结构特征和来源进行全面的分析，因此，本研究选择紫外-可见光谱和三维荧光光谱技术相结合的方法，对昆明松华坝库区表层土壤中DOM的组成结构和来源进行了研究。结果表明，所有样品的紫外-可见光谱曲线均呈现出相似的特征，吸光度随着波长的增加而降低，并在250～280 nm波段存在一个明显的肩状吸收峰。A250/A365(波长在250和365 nm处紫外吸光度的比值)的范围在2.59～5.21之间，说明DOM中主要物质为富里酸或者胡敏酸且分子量较高；SUVA254(单位DOC浓度在波长254 nm处的吸收系数)和SUVA260(单位DOC浓度在波长260 nm处的吸收系数)分别为1.19～3.00和1.15～2.89，两者之间存在十分显著的相关性，表明该地区土壤DOM的腐殖化程度相对较高并含有较多的疏水组分。三维荧光光谱显示，所有DOM样品中主要存在3个特征峰：紫外光区类富里酸峰、可见光区类富里酸峰和类腐殖酸峰，而类蛋白峰不显著。荧光指数(fluorescence index, FI)总体上接近于1.4，表明该地区土壤DOM以外源输入为主；自生源指标(autochthonous index, BIX)均小于1，自生源特征不明显并且生物利用性较低，这可能与当地较强的人类活动有关。以上研究结果可以为进一步探讨DOM对有机或重金属污染物迁移转化的影响提供理论依据。
2017 Vol. 37 (04): 1183-1188 [摘要] ( 355 ) PDF (3357 KB)  ( 311 )
1189 洱海水-陆界面溶解性有机氮组成结构及生物有效性-以永安江为例
李艳平1, 2, 3，王圣瑞1, 2, 3*，赵海超1, 2, 3, 4，张 莉1, 2, 3，张 蕊1, 2, 3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1189-09
利用紫外与三维荧光光谱技术，研究了洱海水-陆界面溶解性有机氮(DON)组成结构及生物有效性特征，并探讨了其对湖泊水质影响。结果表明：(1)水-陆界面经由永安江输入洱海DON浓度在0.25～1.39 mg·L-1之间，从河流到湖内以夏秋两季DON浓度较高；经由永安江输入洱海DON负荷量在0.48～2.34 t之间，其中以夏季DON负荷量最高，表明经由入湖河流输入洱海的DON对洱海水质影响潜在风险较大，尤其夏季明显。(2)水-陆界面经由永安江输入洱海的DON组成主要以类腐殖质物质为主，永安江沿程到湖内衰解特征明显且生物有效性为15.27%，而类蛋白和可溶性微生物代谢产物则出现不同程度累积，累积率分别为42.00%和20.68%；DON组分的分子腐殖化程度经由永安江到洱海湖内呈渐降趋势且降低了14.97%。同时，分子芳香环取代基从以脂肪链为主逐渐向以羰基、羧基、羟基、酯类为主转变，尤其在夏季表现明显。(3)水-陆界面经由永安江输入洱海DON组成特征参数(P(Ⅲ+Ⅴ, n)/P(Ⅰ+Ⅱ, n)和A253/A203值)与其不同形态氮含量显著相关(R2=0.64～0.74, P<0.1，P<0.05)，即永安江输入洱海DON结构影响其生物有效性；水-陆界面DON不同结构特征参数与水质呈显著正相关(R=0.82～0.96, p<0.05，p<0.01)，表明水-陆界面经由永安江入湖DON组成结构及生物有效性对洱海水污染有一定贡献，尤其在夏季受陆源等人类活动影响较大时，影响更为突出；由此可见，洱海水-陆界面经由永安江入湖DON组成结构变化(如P(Ⅲ+Ⅴ, n)/P(Ⅰ+Ⅱ, n)，A253/A203)可在一定程度上反映洱海水质状况。
2017 Vol. 37 (04): 1189-1197 [摘要] ( 170 ) PDF (5033 KB)  ( 104 )
1198 离子液体辅助水热法制备锡酸锌的研究
王真星，薛娟琴，李 迪
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1198-07
采用离子液体辅助水热法制备锡酸锌，考察了溶液pH值、水热反应时间及水热反应温度对锡酸锌晶体结构、形貌及光催化性能的影响。采用X射线衍射(XRD)确定锡酸锌的晶体结构、结晶水平及相的纯净程度；透射电子显微镜(TEM)用来分析制得的锡酸锌的形貌；通过在紫外光照射下光催化降解亚甲基蓝进行锡酸锌的光催化性能研究，结果表明：溶液pH值为9、水热反应温度为220 ℃、水热反应时间为32 h制得的锡酸锌对亚甲基蓝有最高的光催化降解活性。对锡酸锌降解亚甲基蓝的光催化机理探究表明：锡酸锌光催化活性的差异主要归因于缺陷，缺陷往往成为电子-空穴复合中心，导致光催化活性不高；羟基自由基是光催化反应的主要活性物种。
2017 Vol. 37 (04): 1198-1204 [摘要] ( 214 ) PDF (2689 KB)  ( 561 )
1205 多光谱技术结合分子模拟研究头孢唑林和头孢曲松与人血清白蛋白的相互作用
王艺润1，黄 芳1，刘 颖1, 2*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1205-06
头孢唑林(CFZ)属第一代β-内酰胺类半合成头孢菌素，对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均有较强的抗菌作用。头孢曲松(CRO)属第三代β-内酰胺类广谱抗生素，对敏感致病菌导致的疾病及手术后期感染预防有一定作用。人血清白蛋白(HSA)作为生物体内循环系统中含量最丰富的蛋白质，可以与多种内源性和外源性化合物可逆性结合，起到储存和转运的作用。因此，研究CFZ和CRO与HSA的相互作用对了解CFZ和CRO的药代动力学行为具有重要意义。在模拟生理条件下，采用多种光谱法和分子对接技术研究CFZ和CRO与HSA的相互作用。结果表明，在298和310 K条件下，CFZ和CRO与HSA分别形成复合物导致内源荧光猝灭，猝灭机制均为静态猝灭。在消除内滤光影响下，HSA-CFZ和HSA-CRO体系的猝灭常数(KSV)和结合常数(Ka)均随着温度的升高而降低，结合位点数约为1。根据Fster能量转移定律，CFZ和CRO与HSA结合距离分别为2.41和1.40 nm。希尔系数(nH)值小于1，表明CFZ和CRO分别与HSA结合后存在药物间负协同作用。热力学参数(ΔHHSA-CFZ=-22.67 kJ·mol-1, ΔHHSA-CRO=-39.56 kJ·mol-1, ΔSHSA-CFZ=-4.90 J·mol-1·K-1, ΔSHSA-CRO=-37.28 J·mol-1·K-1) 揭示，CFZ和CRO能自发地通过氢键和范德华力与HSA相结合。三维荧光光谱和圆二色谱法(CD)显示CFZ和CRO使HSA的微环境和构象发生改变。分子对接技术显示CFZ和CRO均结合在HSA的site Ⅰ结合位点上，与取代实验结果一致。本研究有助于了解CFZ和CRO在机体内的作用机制及对HSA结构和功能的影响。
2017 Vol. 37 (04): 1205-1210 [摘要] ( 244 ) PDF (3711 KB)  ( 189 )
1211 光谱学研究离子液体与氟罗沙星的相互作用
江 涛，张 婧，赵文岩*，张春玲，贾瑞梅
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1211-04
离子液体可以有效地萃取水相中的喹诺酮类药物，为了探讨其萃取机理，通过荧光、紫外和红外光谱法等手段研究了离子液体1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C6mim]PF6)与喹诺酮药物氟罗沙星(fleroxacin，FLX)间的相互作用。由荧光发射谱图可知，随[C6mim]PF6加入量的增大，FLX体系的荧光强度发生有规律的猝灭。Stern-Volmer猝灭常数随温度的升高而降低。另外，相同条件时FLX的紫外吸收光谱随着[C6mim]PF6的加入逐渐降低并发生红移，表明两者在基态时形成了不发射荧光的复合物，确定猝灭类型为静态猝灭。15，25和35 ℃时，[C6mim]PF6与FLX相互作用的表观结合常数Ka分别为130.0，198.3和170.6 L·mol-1。计算热力学参数，ΔG<0，表明萃取是自发过程，而ΔS和ΔH均大于零，推测萃取的主要驱动力可能为疏水作用。[C6mim]PF6在水中可较为有序地排布，亲水性咪唑环指向外部水相，疏水性的烷基链一起构成疏水内腔。在疏水内腔中，咪唑环中的—CH与电负性大的N原子相邻，C更强烈地吸引H原子上的电子，使H成为潜在的氢键供体。而FLX上的π电子比较密集，使得其整体电负性较大，可作为氢键的受体，咪唑环中的—CH与FLX上的π电子形成 —CH…π键，FLX可进入疏水内腔，从而被包接萃取。另外，红外谱图分析表明，FLX分子中的—COOH基团可能取代了原本与PF-6结合的水分子而发生了氢键缔合的疏水相互作用。
2017 Vol. 37 (04): 1211-1214 [摘要] ( 207 ) PDF (2055 KB)  ( 272 )
1215 高非线性光子晶体光纤深紫外超连续谱的研究
杨建菊1，2，韩 颖1，2*，王 伟1，2，周桂耀1，2，赵兴涛1，2，侯蓝田1，2，屈玉玮1，2，牛静霞1，2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1215-05
光子晶体光纤作为光学非线性良好介质，对超连续谱产生具有重要作用。深紫外超连续谱光源在许多应用中有急切的需求，然而由于实验条件和光纤参数等方面的影响，利用高非线性光子晶体光纤产生深紫外(<280 nm)超连续谱的报道较少。通过理论和实验研究了高非线性光子晶体光纤在深紫外区的频率变换，并分析其产生的物理机理。使用钛宝石飞秒激光器将实验室自制的光子晶体光纤在反常色散区泵浦，研究了不同泵浦功率和泵浦波长对深紫外区超连续谱的影响，结果表明：泵浦波长固定为860 nm时，深紫外频率光谱展宽范围随泵浦功率的增加而逐渐展宽；泵浦功率固定为0.4 W时，泵浦波长的增加不仅展宽超连续谱范围而且极大的提高了深紫外区光谱的转换效率。当泵浦波长为870 nm，泵浦功率为0.4 W，实验所用光子晶体光纤长度为1.45 m，零色散波长为825 nm时，光子与色散波的交叉相位调制使深紫外基模超连续谱扩展到最短波长212 nm。
2017 Vol. 37 (04): 1215-1219 [摘要] ( 221 ) PDF (2065 KB)  ( 161 )
1220 可见-近红外光谱用于鲜食葡萄感官偏好的检测
袁雷明，蔡健荣*，孙 力，许登程，叶 华
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1220-05
水果内部品质影响着消费者的感官偏好，直接决定消费者的购买倾向。为此，可见-近红外光谱技术检测巨峰葡萄内部品质以及感官偏好等级。试验比较了漫反射、透射两种光谱采集方式对葡萄内部品质的检测准确性，结果表明透射光谱更能表征巨峰葡萄的内部品质信息，偏最小二乘(PLS)模型对鲜食葡萄可溶性固形物、总酸度的预测均方根误差分别为0.598%brix，0.048 g·L-1。将鲜食葡萄的透射光谱主成分信息与消费者的感官偏好等级之间建立非线性分类模型，得到主成分法结合极限学习机(PCA-ELM)模型分类准确率最好，为78.7%。结果认为反映水果内部信息的光谱可用于消费者感官偏好的初步分类，但其间关系还有待进一步研究。
2017 Vol. 37 (04): 1220-1224 [摘要] ( 194 ) PDF (2582 KB)  ( 118 )
1225 几种常见树种叶片光谱秋季变化特征分析
吴 见1，彭 建1，王孟和2，徐建辉1，顾留碗1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1225-07
叶片随着时间生长产生变化，其光谱特征也会发生变化。研究相同树种叶片不同时间条件下的光谱变化规律以及不同树种叶片相同时间条件下的光谱特征，不仅为植被叶片光谱随时间变化的规律研究提供理论基础，也是高光谱遥感精确识别植被信息的关键。选取北京市10种常见树种，利用地物光谱仪观测各树种不同时间叶片光谱，同时将观测的光谱进行一阶微分处理和典型波段分析，对比相同时间不同树种叶片光谱的差异，分析相同树种不同时间的光谱变化规律，探索不同时相条件下高光谱遥感识别树种的有效波段。结果表明：不同树种叶片光谱均随时间的改变而产生显著变化，但差异规律各不相同；不同树种相同时间叶片光谱在部分波段存在显著差异，为高精度树种识别提供了理论依据和叶片基础光谱数据。
2017 Vol. 37 (04): 1225-1231 [摘要] ( 223 ) PDF (5263 KB)  ( 189 )
1232 基于高光谱成像技术的三文鱼肉水分含量的可视化研究
詹白勺1,2，章海亮3，杨建国1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1232-05
提出了一种利用高光谱成像技术检测三文鱼水分含量并实现其可视化的新方法。采集不同水分含量的共100个鱼肉样本的高光谱图像，并提取样本感兴趣区域(ROI)的平均光谱。75个样本用于建模集，采用连续投影算法对原始光谱提取特征波长，利用提取的特征波长替代原始光谱，采用PLS建立预测模型，对25个预测集样本的水分含量进行预测，预测决定系数(R2)为0.904，预测均方根误差(RMSEP)为1.169%，获得了满意的预测精度。最后，用所建模型对预测集图像上每个像素点的水分含量进行预测，利用Matlab语言编程，三文鱼肉表面不同部位的水分分布采用不同颜色表示，进而实现三文鱼肉水分含量的可视化。结果表明，高光谱成像技术与化学计量学结合可以准确预测鱼肉的水分含量，与图像处理方法结合可以实现预测时间的可视化，能形象、直观地展示出鱼肉的水分含量分布情况，为实现水产品加工的自动化奠定了基础。
2017 Vol. 37 (04): 1232-1236 [摘要] ( 225 ) PDF (2147 KB)  ( 114 )
1237 氩气/甲烷/空气介质阻挡放电等离子体的发射光谱诊断
宋 漪，楼国锋*，张 帆，杨 洋
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1237-06
为了获得可燃气体的放电及等离子体发射光谱特性，进一步揭示等离子体助燃作用下燃料在稀燃状态的点火与燃烧特性，在常压下以氩气作为载气对预混的甲烷和空气进行放电研究。实验基于平行板电极射频(13.56 MHz)介质阻挡放电的等离子体发生装置，首先在常压下对体积分数为90%氩气/10%空气的混合气体开展放电研究；再在90%氩气含量不变的情况下，调节空气含量并加入与之能形成燃烧化学当量比Φ＝1的甲烷，氩气/甲烷/空气的混合气体同样能实现稳定而均匀的放电；最后分别在90%氩气含量不变，甲烷和空气在当量比为Φ＝0.4～1.9六种情况下进行放电实验。由光谱仪记录不同放电工况下的发射光谱信息，诊断反应产物类型，利用观测到的氮分子第二正带系(0-2)380.4 nm和(1-3)375.4 nm处的发射谱线，与自编程序计算的模拟谱线拟合，得出分子转动温度(即气体温度)。研究结果表明：通过拟合模拟光谱与实验所测发射光谱的方法推测分子转动温度，进而获得气体的平动温度，氩气/空气放电的气体温度可达到1 150 K，氩气/甲烷/空气Φ＝1时放电气体温度升高到1 390 K；甲烷与空气形成不同当量比时，所测等离子体气体温度相对于90%氩气/10%空气混合气体温度的温升在70～240 K范围变化；由光谱信息观测到CH，H，OH和CH2O等活性粒子的存在以及气体温度的升高，表明可燃成分混合气在射频电场放电作用下发生等离子体燃烧化学反应并释放出化学热。
2017 Vol. 37 (04): 1237-1242 [摘要] ( 310 ) PDF (4000 KB)  ( 323 )
1243 基于辐射法和原子发射光谱法的转炉口火焰温度测量
王勇青，陈延如，赵 琦*，周木春，邵艳明
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1243-07
转炉炼钢的终点控制包括钢水出钢时温度及其成分的控制，炉口火焰能够反映炉内脱碳速率及转炉运行参数等。工业炉燃烧火焰可见光谱段，普遍存在着钾(K)和钠(Na)等碱金属元素的原子发射谱线，利用K的特征谱线相对比值可以计算火焰温度。基于辐射双色法，三色法和谱线相对强度法对转炉口火焰温度进行了测量；数据处理过程中对特征谱线进行了基线拟合提取，小波脊线拟合提取；特征谱线进行了Gauss函数和Lorenz函数拟合。结果表明，辐射测温法对谱线比较敏感，选择合理的波段能够有效，精确地测量火焰温度；采用谱线相对强度法受制于特征谱线的数学模型、谱线的跃迁机率、能级的简并度及火焰的光学厚度，需要分辨率非常高的光谱仪才能进行高温转炉火焰中电子温度的测量。
2017 Vol. 37 (04): 1243-1249 [摘要] ( 247 ) PDF (6224 KB)  ( 121 )
1250 温州蜜柑和椪柑橘络主要矿质元素含量的比较分析
姚世响1, 2，谢 姣1，曾凯芳1, 2*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1250-04
橘络是位于柑橘果实中果皮与内果皮之间的维管束系统，主要起着营养物质和水分在果肉与果皮间转运的功能。橘络不仅在柑橘果实采前发育和采后枯水病发生过程中起重要作用，还是一种重要的中药资源，具有多种功效。本研究对温州蜜柑和椪柑橘络的外观形态与含水量进行分析，并利用火焰原子吸收光谱法对橘络的主要矿质元素(钾、钙、镁、铜、锌)含量进行测定，经过初步讨论，结果表明：(1)椪柑中橘络的含水量(63.57%±1.53%)显著低于温州蜜柑70.25%±0.24%，果肉含水量也呈现类似趋势。(2)橘络富含钾、钙、镁元素，浓度分别为：3 525～6 495，6 866～9 430，3 94～632 mg·kg-1干重；铜、锌元素含量分别为1.5～2.3和8.5～14.7 mg·kg-1干重。(3)橘络钾、钙、镁、锌元素含量在椪柑中明显高于温州蜜柑。本研究首次揭示了橘络矿质元素的含量特征，并发现矿质元素的含量变化与果实含水量具有相关性，为进一步研究枯水病的发生机理提供了重要借鉴；同时也为开发橘络这一宝贵的中药资源奠定了理论基础。
2017 Vol. 37 (04): 1250-1253 [摘要] ( 266 ) PDF (1701 KB)  ( 298 )
1254 显微激光诱导击穿光谱技术对低合金钢中Mn的定量检测
王旭朝，郝中骐，郭连波，李祥友*，曾晓雁，陆永枫
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1254-05
采用显微激光诱导击穿光谱技术对低合金钢标准样品进行定量分析，空间分辨率达到20 μm，单脉冲检测极限(LoD)为0.10%。根据谱线强度和元素浓度的关系获得Mn元素的基本定标曲线，定标曲线的拟合度系数R2为0.97，采用去一交互验证法预测了样品中Mn元素的浓度，七个样品的平均预测误差为12.91%，去一交互验证均方根误差为0.11%。采用内标法时定标曲线的拟合度系数R2为0.99，七个样品的平均预测误差为7.25%，去一交互验证均方根误差为0.07%。实验结果表明显微激光诱导击穿光谱技术能有效应用于物质微区元素的高精度定性、定量分析。
2017 Vol. 37 (04): 1254-1258 [摘要] ( 201 ) PDF (1931 KB)  ( 157 )
1259 ICP-MS法测钪的干扰研究及选冶尾矿中钪的直接测定
李建亭1, 2，张翼明2，杜 梅2，郝 茜2，李建强1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1259-05
白云鄂博矿经选铁后，尾矿中钪含量可达0.05%，具有很高的开发利用价值。建立了一种操作简便、灵敏度高并能够准确测定尾矿及富铌渣中微量钪的电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定方法。对仪器参数、试样处理方法、共存元素的干扰和消除方法进行了系统研究，选用铯、铊和铑作为内标元素，对非谱干扰加以校正。对质谱干扰研究表明，尾矿中的硼、硅、钙、锆和铝均可能对钪的测定造成质谱干扰，其中硼浓度较低(<100 μg·mL-1)时，对钪测定没有明显干扰，在测定条件下铝和钙的干扰较小，可以忽略。锆和硅的质谱干扰较严重，其中锆的干扰为双电荷(90Zr++)干扰，由于双电荷离子电离产率一般不高，锆含量低时干扰可忽略，锆的含量较高时，采用公式c′=0.021c(Zr)-0.55对结果加以校正。硅的干扰为氧化物干扰，而硅氧键解离能大，硅的氧化物(28Si17O+，29Si16O+)稳定性高，且相关同位素丰度较大，在测定条件下干扰较严重，可以采用式c″=0.013c(Si)+0.019扣除该影响。选择了四种不同的样品处理方式，结果表明采用HCl+HF+H2SO4混酸方法处理，标样测定结果与标准值一致，且能有效的克服硅和硼的质谱干扰，同时降低了测定液的含盐量，减小了非质谱干扰，标样回收率在97%~99%之间。标准样品及实际样品测定表明，采用ICP-MS法直接测定白云鄂博选冶尾矿中钪含量，结果准确，相对标准偏差小于5%，方法测定下限为0.000 1%。
2017 Vol. 37 (04): 1259-1263 [摘要] ( 234 ) PDF (1002 KB)  ( 86 )
1264 云南楚雄新发现粘土矿中主要矿物组成分析
李家旺1，司民真1*，毛焕旭2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1264-05
为了分析云南楚雄新发现粘土矿中主要矿物组成，确定其主要矿物是否是凹凸棒石粘土，对其五种样品进行了红外光谱与X射线荧光光谱的测试与研究。结果发现，3 437 cm-1处的吸收带是凹凸棒石粘土中的结晶水的羟基振动引起的，3 621和3 651 cm-1处的吸收带是与凹凸棒石粘土孔道边缘的Mg, Al八面体相连的结构水的羟基的对称和不对称伸缩振动产生的；3 699 cm-1处的吸收峰是与结构内部的四面体结构和八面体之间的Mg，Al相连羟基的伸缩振动；1 633 cm-1处的吸收峰是结构水与吸收水羟基弯曲振动的吸收峰；1 010 cm-1处的吸收带是共价键Si—O—Al的Si—O键的特征峰，913 cm-1处的吸收带是二八面体的羟基(Al2OH)的变形振动的特征吸收峰。表明：粘土矿的五种样品均含有较高凹凸棒石粘土成分；三种黑色样品的中红外光谱与谱库中凹凸棒石粘土谱图比对的相似度在93%以上，三种黑色样品含凹凸棒石粘土成分很高，五种粘土矿样品的主要矿物均是分子式为Al5Si8O20(OH2)4·4H2O的凹凸棒石粘土粘土矿样品的凹凸棒粘土的。
2017 Vol. 37 (04): 1264-1268 [摘要] ( 256 ) PDF (2012 KB)  ( 178 )
1269 LAMOST离群光谱J140242.45+092049.8特征分析
杨海峰1，蔡江辉1*，张继福1，罗阿理2，赵旭俊1，杨雨晴1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1269-05
LAMOST巡天已获取超过100 000条星系光谱，为探索珍贵、稀有的天体从而完善现有科学理论提供了重要的数据条件。研究采用基于相关子空间的离群挖掘方法，从LAMOST DR3星系光谱数据中获得的离群数据挖掘结果中，针对呈现出多种稀有特征的光谱J140242.45+092049.8进行了深入分析。首先利用特征光谱线进行红移测量并交叉SDSS同源光谱提供的红移信息，测量并证认了该光谱的两套红移系统：吸收线系统z1=0.020 95、发射线系统z2=0.069 5。从整体上，通过交叉现有文献及SDSS图像特征，分析了该“吸收+发射”模式的双红移系统属于透镜星系的可能性，而红移间隔Δz=0.048远大于Keel指出的双星系具有物理关系的临界0.008，意味着该目标前景与背景星系之间只是视向重叠，即视向星系对，没有相互的物理作用；对于前景星系(吸收线系统)，通过测量光谱中呈现的特殊的特征线强度，分析了属于E+A星系的可能性；对于背景星系(发射线系统)光谱中呈现的双峰特征，分析了该光谱来自双峰发射线星系的可能性；此外，初步分析了该光谱中背景星系发射线强度关系异常的原因。
2017 Vol. 37 (04): 1269-1273 [摘要] ( 192 ) PDF (2533 KB)  ( 89 )
1274 空间外差光谱仪干涉图非均匀性校正研究
王新强1,3，张丽娟1,3，熊 伟2，张文涛1,3，叶 松1,3，汪杰君1,3*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1274-05
空间外差光谱仪在研制加工过程中，由于加工误差及胶合误差会使CCD接收到的干涉图存在光强分布不均匀现象，降低了变换光谱的准确性。基于对空间外差光谱仪干涉图光强非均匀性的产生机制与特点分析基础上，提出了一种干涉图非均匀性校正方法，该方法通过对实际干涉图进行单调分解、分段归一化及重新组合过程求解出光强分布函数，然后将变换光谱与光强分布函数倒数的傅里叶变换结果进行卷积来获得非均匀性校正后的光谱，最后将校正光谱进行逆傅里叶变换从而实现干涉图的非均匀性校正。将此方法应用于空间外差试验仪的近红外实测单色光干涉图的非均匀性校正，结果显示，该方法可以有效改善干涉图光强分布的非均匀性，抑制变换光谱的边频信号，通过与仿真的理想光谱对比，1 571和1 572 nm光谱校正前后噪声的减小率分别达到40.7%和24%，提高了光谱信噪比和准确性。
2017 Vol. 37 (04): 1274-1278 [摘要] ( 216 ) PDF (2011 KB)  ( 105 )
1279 基于傅里叶光学原理的新型凹面光栅衍射效率测量方法
马振予1, 2，齐向东1*，李晓天1，巴音贺希格1，姚雪峰1，吉日嘎兰图1，张善文1，于海利1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1279-07
凹面衍射光栅兼具色散分光与光束聚焦功能，同时具有像差校正、低杂散光、无鬼线和高信噪比等优势而受到光谱仪器领域的广泛关注。衍射效率作为凹面光栅最重要的技术指标之一，其测量技术水平逐渐成为光谱仪器行业最为关注的课题之一。传统方法一般采用双单色仪结构实现凹面光栅衍射效率的测量，该方法主要存在两方面问题，一是测量标准反射镜和待测光栅的出射光谱带宽不同，二是光栅叠级、杂散光的影响；上述问题的存在降低了高性能凹面光栅衍射效率测量的准确性。本文提出了一种基于傅里叶光学原理测量凹面光栅衍射效率的新方法；针对该方法建立了凹面光栅衍射效率测量的数学模型，并采用光学追迹和傅里叶光学方法相结合对其进行了仿真分析，从而验证了该方法的正确性；针对动镜横移误差、倾斜误差、光源稳定性、动镜运动距离误差等因素影响凹面光栅衍射效率测量精度的问题，提出引入辅助探测器的方法来进一步提高衍射效率测量精度，并对有无辅助探测器情况下的上述误差对衍射效率的影响进行了数学推导和仿真分析，分析结果表明引入辅助探测器可以有效抑制了上述误差对凹面光栅衍射效率测量的影响。对比传统双单色仪测量方法而言，该方法不仅能够解决传统测量方法存在的问题，同时还具有多波长同时测量、高光通量、高分辨率、高波数精度等优势，可以有效提高凹面光栅衍射效率的测量精度和测量效率。
2017 Vol. 37 (04): 1279-1285 [摘要] ( 162 ) PDF (3090 KB)  ( 513 )
1286 星载高光谱成像光谱仪狭缝函数测试方法的研究
毛靖华1, 2，王咏梅1，2*, 石恩涛1，张仲谋1，江 芳1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1286-05
为了满足大气微量成分高精度测量需求，需要能准确描述星载高光谱大气微量成份探测仪的仪器狭缝函数。针对高光谱大气微量成份探测仪视场大、波段宽、空间分辨率和光谱分辨率高等特点，研制了狭缝函数测量仪。介绍了狭缝函数测量仪的工作原理及基本结构，并利用狭缝函数测量仪可同时实现高分辨率、宽谱段测量的特点，通过搭建定标装置，对高光谱大气微量成份探测仪进行全视场的狭缝函数测试，得出了仪器狭缝函数的数学表达式，给出仪器狭缝函数的特性分布，并对结果进行分析。测试结果表明：高光谱大气微量成份探测仪全视场光谱分辨率在0.423～0.597 nm之间，其狭缝函数特性曲线近似满足高斯分布规律。由于星载大视场成像光谱仪存在光谱弯曲现象，从而导致边缘视场分辨能力略低于中心视场分辨能力。狭缝函数测量仪是基于中阶梯衍射光栅设计，可同时输出多条高分辨率谱线，且分布均匀，不仅可以测量高光谱成像光谱仪的仪器狭缝函数，也可对星载高光谱仪器光谱定标，为后续研究提供了参考依据和方法。
2017 Vol. 37 (04): 1286-1290 [摘要] ( 283 ) PDF (2791 KB)  ( 133 )
1291 基于时变功率谱的激光器调谐瞬时线宽测量方法研究
安 颖1，黄晓红1，刘景旺2，刘婷婷3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1291-06
半导体激光器的线宽通常采用激光外差测量技术，通过差拍信号的功率谱密度函数来确定，受傅里叶变换方法的限制，得到的均是在一定时间段内的静态平均线宽。为了获得半导体激光器在电流调谐过程中的瞬时线宽特性，提出了利用时变功率谱获知调谐瞬时线宽的相干和非相干测量方法，并分别进行了理论分析和实验验证。首先对半导体激光器输出光信号及差拍信号进行了时间-频率域下的数学描述，确定了时变功率谱与调谐瞬时线宽的关系；其次，针对差拍信号的趋向性特征，提出了趋势局部均值分解方法，并研究了利用分解出的乘积函数建立差拍信号及激光器输出光信号的时变功率谱的方法；最后利用非相干和相干测量法分别获得了分布反馈式半导体激光器在50~51及50~100 mA锯齿波电流调谐过程中的瞬时线宽。
2017 Vol. 37 (04): 1291-1296 [摘要] ( 167 ) PDF (3173 KB)  ( 260 )
1297 基于近红外和中红外光谱数据融合以及竞争自适应重加权采样方法对甲维盐制剂中活性成分的测定
胡 静，唐 果，邓海雁，熊艳梅*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1297-05
农药活性成分的快速测定已经成为农药质量监控的一个大趋势。通过融合甲维盐制剂近红外和中红外得光谱数据，旨在用数据融合的方法建立一种快速可靠的测定甲维盐制剂活性成分的方法。采用了将偏最小二乘回归法与数据融合相结合，以及用竞争自适应重加权采样法来选择偏最小二乘回归中的有效变量的方法。与近红外和中红外各自建立的模型相比，数据融合在吸取了近红外光谱和中红外光谱相互补充的信息后，具有协同效应的模型效果有了很大的提高。同时，证实了竞争自适应重加权采样法在建模过程中是一个使得模型更加简单高效的有效的变量选择技术。研究结果表明在吸收了不同来源的多种信息之后的数据融合是一种能提高模型效果的很有效的建模方法。数据融合策略的可行性使得测定低浓度(0.1%～1.0%)样品能获得更好的结果，而且结合了变量筛选算法的对近红外和中红外光谱的数据融合，是一个很有前景的测定商业农药制剂中有效成分的方法。最后建立了一种基于近红外光谱和中红外光谱数据融合来测定商业甲维盐制剂的有效成分的方法。
2017 Vol. 37 (04): 1297-1301 [摘要] ( 253 ) PDF (1084 KB)  ( 95 )
1302 基于光谱密度的差分吸收光谱法气体测量系统的校准研究
刘子龙1，2*，孙利群1，郭 崟1，杨怀栋1*，丁武文1，张巧香2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1302-05
差分吸收光谱法(DOAS)是基于朗伯比尔定律的光谱法测量气体的重要方法，按此原理建立的测量系统是测量痕量气体的主要方法。用于测量痕量气体的DOAS系统的关键是其检出限的校准，传统的方法是使用标准气体进行校准。但是由于标准气体自身的量值确定问题，在ppb甚至ppt级的不确定度大于10%，而一般的ppt级的DOAS测量系统本身的不确定度也会高于标准气体，导致传统方法失效。提出一种基于光谱密度的DOAS系统校准方法，利用朗伯比尔定律将DOAS系统的检出限和光谱密度建立关系。由于光谱密度作为光学量值可以测量到10-6甚至更高，所以通过该方法可以实现DOAS系统在ppb乃至ppt级的校准。本方法需要根据待校准的测量系统光学结构的基本参数计算其总的标准光学密度值，然后把标准光学密度片放入测量系统光程中，测得其光学密度值，根据前后两次光学密度计算测量系统的测量偏差，进而分析计算测量系统的标准不确定度和标定的扩展不确定度，所得到的标定的扩展不确定度即为测量系统的检出限。该方法完全基于光学测量，不需引入标准气体评估，基于光学密度的精密测量和测量系统光学结构的装调误差，实现测量系统在较小不确定度水平上的标定，提高检出限标定的精度。本方法在开放光程式的DOAS系统上进行了实验验证。
2017 Vol. 37 (04): 1302-1306 [摘要] ( 189 ) PDF (1372 KB)  ( 95 )
1307 ICP-OES研究黄河三角洲贝壳堤岛土壤中有效态重金属的含量与空间分布特征
杨红军1，孙景宽1*，宋爱云1，屈凡柱1，董林水1，付战勇2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1307-07
采用电感耦合等离子体发射光谱法高效、快速地测定了黄河三角洲贝壳堤岛土壤中重金属As，Cd，Cu，Fe，Hg，Mn，Pb，Se和Zn的有效态浓度，研究了它们在贝壳堤岛土壤中的空间分布特征，并对土壤中有效态重金属的分布规律、影响因素及保护区土壤环境状况进行了分析。结果表明：黄河三角洲贝壳堤岛土壤样品中9种有效态重金属的含量除镉(Cd)和汞(Hg)稍高外，其余均远远低于国家土壤环境质量标准中的一级背景含量，贝壳堤岛土壤整体处于清洁水平。从水平分布来看，由于背海侧受人类干扰较多，且海水淋洗较少，七种重金属(As，Cd，Cu，Fe，Mn，Pb，Zn)有效态含量背海侧明显高于向海侧，且呈显著差异(p≤0.05)。从纵向土壤剖面分析，受土壤机械组成、人为取沙和地形与水流方向的影响，有效态重金属浓度平均值随剖面样品中<0.5 mm粒径土壤颗粒所占比例的增加而增加，随>0.5 mm粒径土壤颗粒所占比例的增加而减小；贝壳堤岛土壤中的重金属有向下运动的趋势，大部分有效态重金属含量的最大值都位于表层以下各层，但各层重金属含量整体上变化不大。贝壳堤岛土壤中重金属As，Cd，Cu，Fe，Pb，Zn可能有大致相同的来源，而与Hg，Mn和Se的来源不同。综合来看，黄河三角洲贝壳堤岛土壤环境未受到明显外源污染，贝壳堤岛土壤中有效态重金属主要来源于土壤母质滤食性贝类对海水中重金属的富集、风化过程中土壤颗粒对环境中重金属的吸附，以及外源工业区重金属污染物的迁移转化。
2017 Vol. 37 (04): 1307-1313 [摘要] ( 221 ) PDF (1563 KB)  ( 144 )
1314 压力高达27 GPa下天然奥长石的XRD分析
杜建国1, 2，马艳章3，5，祝洪洋3，4，谢 超2，后东斌3，李 营2，孙凤霞2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1314-08
在室温高达27 GPa压力下对天然奥长石(Na0.86K0.02Ca0.12Mg0.01(Fe0.01Al1.12Si2.87O8))粉晶进行了原位同步辐射X光衍射(XRD)测量，获得了样品的状态方程。实验数据表明随着压力增大奥长石样品在大约3.5 GPa发生了三斜向单斜的相变(P1→C2)和在大约10.0 GPa发生了单斜对称相变(C2→C2/m)。样品三个相的体模量计算值分别为K0=73.8 GPa (K′=10.98), K(C2)=124 GPa (K′=1.05) 和K(C2/m)=272 GPa (K′=0.625)。样品的元素组成影响其T—O—T 键角的刚度、M—O键的强度和Si—O—Al键角的弯曲，从而导致奥长石样品在高压行为的特殊变化。三斜相的奥长石晶胞压缩性具明显的各向异性。实验结果表明在冷俯冲带奥长石可能是碱金属和碱土金属深循环的载体。
2017 Vol. 37 (04): 1314-1321 [摘要] ( 163 ) PDF (1270 KB)  ( 71 )
1322 电子顺磁共振法(EPR)对银杏叶提取物及其卷烟捕获自由基能力研究
蒋国斌1,2，徐 莉3,4*，曹福亮1,2*，李国政5，雷 萌3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2017)04-1322-07
自由基存在于人体和卷烟烟气中，会引起人体病理反应和氧化损伤，种类和形态多样，如：O-·2，HO·，R·，RO·，ROO·。电子顺磁共振法(EPR)是检测和定量分析自由基的重要方法之一。银杏叶提取物(EGB)是由黄酮、内酯、原花青素类成分组成的植物药，具有较好清除自由基和抗氧化能力。本文以槲皮素、芦丁、原花青素等化合物为对照，运用EPR法结合自旋捕集技术研究EGB和EGB卷烟对DPPH，HO·，O2-·、烟气气相自由基、烟气粒相自由基的抑制水平。结果表明，EGB能够有效抑制化学/生物系统和卷烟烟气产生的自由基。尽管抑制自由基整体水平比黄酮单体和原花青素弱，但EGB提取方法简单容易得到，可作为天然抗氧化剂和自由基清除剂用于食品和烟草等行业。EPR法灵敏度高，稳定性好，是用于自由基研究的可靠方法。捕集剂DEPMPO捕集O2-·更加高效，PBN捕集烟气气相自由基比DMPO更有优势。该研究讨论了EGB清除自由基的机理，丰富的酚羟基结构是其抗氧化作用的主要原因。
2017 Vol. 37 (04): 1322-1328 [摘要] ( 168 ) PDF (2712 KB)  ( 96 )

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