光谱学与光谱分析

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2020年 40卷 04期刊出日期：2020-04-01

论文

论文

	997	最优化算法在EDXRF谱线拟合中的应用
		刘明博^1,2,3，廖学亮³，胡学强³，韩冰³，沈学静^1,2,3，陈吉文⁴，王国华⁵，王海舟^1,2,3*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-0997-04
		在X射线荧光光谱(EDXRF)测试中，由于探测器分辨率的影响，谱线会有不同程度的展宽，多元素存在时谱线还会有一定的重叠。获得纯净的谱线强度，并保证准确测试结果的过程，通常被称为EDXRF解谱。传统的解谱方法包括感兴趣区加和、纯元素谱线剥离以及干扰系数法等，但这些方法在解决EDXRF解谱问题时都有不同程度的局限性。最优化算法本质上是一种多自变量求极值的方法，首先列出具有多个自变量参数并能够描述真实物理学过程的目标方程，然后设定参数初值和边界条件，通过数学（如共轭梯度法）的运算，得到最优化的目标方程解。将最优化计算的思想应用于EDXRF解谱过程中，假设EDXRF谱图是一系列理想高斯峰的叠加，可以列出其与原始谱图残差的目标方程，根据物理学现象对这些高斯峰的高度、位置和宽度三个参数分别进行估计，此时目标方程的值通常较大，通过设定所有参数各自的边界条件，用共轭梯度法不断调整，做最优化计算，直至该值达到极小，此时多峰叠加的结果与实测谱最为贴合，解谱精度大大提高。利用这种方法研究开发了能用于商业化EDXRF仪器的软件程序。对最优化计算用于EDXRF解谱的方法进行了介绍，并以Pr和Nd混合液的L系EDXRF谱图的解析举例，这段谱线由11个谱峰组成，通过设定33个高斯峰参数的初始值，用共轭梯度法执行33个自变量的最优化计算，运行于普通计算机，经过580 ms的计算，拟合谱与实测谱的残差从37.645减小为1.699 4, 二者在对比谱图上也极为吻合，从而说明这是一种比较有效的谱线拟合方法。通过对结果的分析还发现，部分谱线的宽度发生了变化，真实地反映了该条谱线是由多条相邻谱线构成的事实。研究创新性在于，将数学中的最优化计算原理应用于EDXRF谱图解析过程中，获得了较好的效果，并以较为复杂的Pr和Nd双稀土元素的L系谱线解析为例进行了说明。
		2020 Vol. 40 (04): 997-1000 [摘要] ( 243 ) RICH HTML PDF (1744 KB) ( 142 )

	1001	烃源岩可溶烃、热解烃、总有机碳含量与光谱指数相关性研究
		叶发旺¹，王建刚¹，邱骏挺¹，张川¹，余心起²，刘秀²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1001-06
		烃源岩的可溶烃含量（S1）、热解烃含量（S2）和总有机碳含量（TOC）是进行烃源岩研究和评价的重要指标，以往主要通过实验室分析方法获得，时效性得不到保证。为了探讨野外快速测量这些指标的可行性，采集了乌兹别克斯坦克孜勒库姆地块10件烃源岩样品，运用地面ASD光谱仪和碳硫分析仪，分别测定了样品的可见光-近红外-短波红外（Vis-NIR-SWIR）反射光谱和S1，S2和TOC含量参数。运用光谱拟合微分，获得了上述样品反射光谱的一阶导数、二价导数等微分数据；并运用线性回归方程拟合和拟合结果统计分析，研究了这些数据同S1，S2和TOC含量之间的相关性。结果表明：烃源岩S1含量与原始光谱、光谱一阶导数、二阶导数分别有1 973，511和239个波段相关，相关系数绝对值最大值分别为0.612，0.823和0.889，相关性程度分别为弱、较强、极强；烃源岩S2含量与原始光谱、光谱一阶导数、二阶导数分别有2，144和205个波段相关，相关系数绝对值最大值分别为0.561，0.867和0.926，相关性程度分别为弱、较强、极强；烃源岩TOC含量与原始光谱无相关性，与光谱一阶导数、二阶导数分别有18、180个波段相关，相关系数绝对值最大值分别为0.882和0.879，相关性都极强。此外，S1含量与光谱二阶导数的2 012 nm波段拟合优度最高，达0.790；S2含量与光谱二阶导数的363 nm波段拟合优度最高，达0.858；TOC含量与光谱一阶导数的2 480 nm波段拟合优度最高，达0.777。结果说明，利用可见光-近红外-短波红外反射光谱反演烃源岩S1，S2和TOC含量具有比较好的效果。为研究野外烃源岩的原位检测奠定了重要的基础。
		2020 Vol. 40 (04): 1001-1006 [摘要] ( 239 ) RICH HTML PDF (2542 KB) ( 77 )

	1007	三光路结构的调频连续波重采样测距方法
		张桐，曲兴华，张福民^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1007-05
		调频重采样是一种绝对测距技术。这种方法采用的光源波长随时间变化，形成一束宽光谱激光。激光在各时刻的波长通过辅助干涉装置进行测量，并对其中频率间隔相同的部分进行重采样，使调频测距系统具有较大的线性光谱带宽，较高的分辨率及精度。在实际测量过程中，测量装置本身及待测物都容易受到振动的影响，导致待测距离及辅助光纤长度发生变化，引入测距误差。针对这个问题，分析了振动对重采样测量结果产生的误差：(1)待测物的移动引入一个多普勒频移分量；(2)辅助光纤的振动使重采样频率也发生变化。为了弥补这两种误差，提出了一种三光路结构的补偿方法，在辅助光路中，使用一种光路结构简单小巧，且测量速度更快的全光纤马赫泽德干涉仪等效代替光谱仪，实时的监测信号光的瞬时频率。在测量光部分，在测量光路中引入两个部分反射镜产生两路补偿光信号，并通过FFT算法产生频谱。频谱的三个峰值分别与三路信号相对应。通过测量信号与其中一路补偿信号的峰值相减即可补偿多普勒误差，通过两路补偿信号的频率差与相对距离的比值即可得出实际的辅助光纤长度。实验证明，传统的重采样测距方法精度为23.6 μm，三光路测距方法的精度可达到11 μm，可见这种方法能够对系统的振动误差进行有效补偿。
		2020 Vol. 40 (04): 1007-1011 [摘要] ( 174 ) RICH HTML PDF (2295 KB) ( 105 )

	1012	腔体约束和纳米粒子共同作用下的激光诱导击穿光谱时间演化特性
		任龙，郝晓剑^*，杨彦伟，孙永凯
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1012-06
		激光诱导击穿光谱（LIBS）技术是近二十几年发展起来的一种新型材料识别及定量分析技术，它具有操作简单、迅速、可多元素同步检测、对样品几乎无损耗等优点。传统的LIBS技术发射光谱谱线强度弱，导致检测精度低。在样品表面施加腔体约束或者沉积纳米颗粒可以大幅地增强等离子体发射光谱强度，同时检测精度以及定量分析时的准确度均可以得到有效提高。而等离子体的存活时间十分短暂，通常在1～10 μs之间。采集时间延迟过短会连同背景噪声一同采集，采集延迟时间过长则有可能导致采集到的光谱强度低，因此选择合适的采集延迟时间来获取光谱数据至关重要。为了研究腔体约束和纳米粒子共同作用下激光诱导击穿光谱时间演化问题，对烧蚀合金样品产生的等离子体，采集延迟时间为0.5~5 μs时等离子体时间分辨光谱。选择Ni Ⅱ 221.65 nm，C Ⅰ 193.09 nm作为目标研究谱线，分析采集延迟时间变化对谱线强度、增强因子、信噪比等参数的影响。实验结果表明：在未加约束，腔体约束激光诱导击穿光谱（cavity confinement LIBS, CC-LIBS）、纳米粒子增强激光诱导击穿光谱(nanoparticle enhancement LIBS, NELIBS)以及两种情况共同作用下，随着采集延迟时间的增加，光谱强度均依次降低；在施加腔体约束时，采集延迟时间大于2 μs后谱线强度变得很低；当表面沉积纳米粒子时，采集延迟时间大于3 μs仍可以收集到可观数量的等离子体。当采集延迟时间为1 μs时，双重作用下的增强因子最高，可达2.1。而当有腔体约束参与时，在采集延迟时间大于3 μs后光谱强度比未加约束时更低；当只有纳米颗粒沉积时，信噪比最优，达到9.52；双重作用下信噪比的变化趋势与只有腔体约束时的变化趋势基本相同。纳米颗粒在整个采集延迟时间范围内都有助于检测样品中微量元素，而腔体约束在延迟时间大时对微量元素的检测起抑制作用。
		2020 Vol. 40 (04): 1012-1017 [摘要] ( 195 ) RICH HTML PDF (3200 KB) ( 46 )

	1018	*甲烷层流和湍流预混火焰OH^和CH^的化学发光特性*
		刘瑶，谭建国^*，高政旺
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1018-05
		化学发光能够对火焰结构和燃烧过程进行良好的表征，但利用化学发光对湍流火焰进行测量的研究相对较少。为了更深入地研究和发展湍流燃烧理论，设计了伴燃射流燃烧器，通过ICCD相机和相应滤波片获取了OH^和CH^的化学发光图像，对甲烷/空气层流和湍流预混火焰的化学发光特性进行了研究，并利用分布高度、峰值位置、强反应区占比、峰值等参数对不同速度和当量比时的OH^和CH^进行表征。结果表明，层流时OH^和CH^的分布明显不同，而湍流的混合作用导致二者的分布范围趋向一致。随着当量比增大，不同速度下OH^和CH^的分布高度都呈单调递增趋势，但湍流的增长趋势要相对平缓；峰值位置的变化趋势与分布高度几乎一致，间接表明OH^和CH^的主导生成反应不变。强反应区占比在层流和湍流状态下的表现完全相反：从贫燃到富燃，层流中由大于0.1降低到0.05以下，而湍流中则由0.05上升到0.1以上，表明湍流对贫燃时的燃烧反应起抑制作用，在富燃时反而起促进作用。另外，OH^和CH^的峰值变化可以对火焰的流动状态进行判断，且CH^尤为明显：随当量比增加，如果峰值先升后降，则可以认为火焰为层流状态；如果峰值单调递增，则是湍流状态。以速度和当量比为自变量，以OH^和CH^*的峰值比为因变量，提出了不同速度条件下利用化学发光对当量比进行定量表征的统一关系式，解决了不同速度时需要分别进行拟合的问题，对后续的化学发光燃烧诊断研究具有重要意义。
		2020 Vol. 40 (04): 1018-1022 [摘要] ( 285 ) RICH HTML PDF (2891 KB) ( 62 )

	1023	AlO自由基在辐射场中的物理和光谱特性
		吴其俊¹，杜青¹，韩利民¹，汪凌萱²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1023-05
		AlO自由基在金属有机化学、催化材料、燃烧化学及天体物理学等领域受到人们的广泛关注，研究外辐射场下对AlO自由基的物理特性和光谱特征的影响将有助于更深入理解和增强在相关领域的应用。采用密度泛函理论B3PW91方法，在6-311+G(3df, 2p)基组水平上优化了不同辐射场（-0.04~0.04 a.u.）下AlO自由基的基态稳定构型，用同样方法计算了该构型的分子结构、总能量、能隙以及红外光谱、拉曼光谱、紫外可见吸收光谱受外辐射场的影响。结果表明，分子结构与辐射场有关。在外辐射场变化范围（-0.04~0.04 a.u.），自由基总能先小幅度增大（-0.03 a.u.达到最大值）后大幅度单调减小；分子键长在负辐射场（-0.04~0 a.u.）没有明显变化，但在（0~0.04 a.u.）正辐射场下单调变长；偶极矩先减小（-0.03 a.u.达到最小值）后增大；而能隙先不断增大（-0.04~-0.02 a.u.），在（-0.02~0.03 a.u.）辐射场能隙基本稳定，随后单调下降。正辐射场（0~0.04 a.u.）对AlO自由基的振动频率和红外强度的影响较大，AlO自由基在0.04 a.u.辐射场下的红外光谱红移74 cm^-1，其对应光谱强度是未加辐射场的80倍；正辐射场（0~0.04 a.u.）的拉曼光谱红移较明显，在0.04 a.u.红移78 cm^-1；负辐射场（0~-0.04 a.u.）对拉曼光谱影响也较大，在-0.03 a.u.辐射场下具有很强的拉曼活性是未加辐射场的688倍；正辐射场（0~0.04 a.u.）下AlO自由基的紫外可见吸收光谱中原来无辐射场下的最大吸收峰(170 nm)蓝移了22 nm且吸收幅度减至一半，在负辐射场范围内（0~-0.04 a.u.）该吸收峰也辐有蓝移其强度也有减弱趋势；AlO自由基的无辐射场下第二个最大紫外可见峰在正辐射场作用下，其波长从282 nm一直递减蓝移13 nm和吸收强度递增至2.2倍，负辐射场范围内（0~-0.04 a.u.）该吸收峰红移10 nm和吸收强度递增了6.2倍，超过了无辐射场下最大吸收波长强度。
		2020 Vol. 40 (04): 1023-1027 [摘要] ( 152 ) RICH HTML PDF (1882 KB) ( 55 )

	1028	基于混合空穴注入层的湿法制备高效蓝光热激活延迟有机发光二极管
		杨剑^1,2，赵谡玲^1,2*，宋丹丹^1,2，徐征^1,2，乔泊^1,2，王鹏^1,2，魏鹏^1，2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1028-06
		在溶液法制备有机电致发光器件（OLEDs）的研究中，PEDOT∶PSS由于具有较好的成膜性与高透光性而常被用作器件的空穴注入层。但相关研究表明，PEDOT∶PSS本身稳定性较差以及功函数较低，这使得溶液法制备OLEDs的性能差且不稳定。蓝色作为全彩色的三基色之一，制备高效的蓝光器件对于实现高质量显示器件和固态照明装置必不可少。而目前溶液法制备蓝光OLEDs的器件效率普遍较差，针对此问题，本文利用传统的蓝光热激活延迟荧光发光（TADF）材料DMAC-DPS作为发光层，用溶液法制备了蓝光TADF OLEDs，通过在PEDOT∶PSS中掺杂PSS-Na制备混合空穴注入层（mix-HIL）来提高空穴注入层的功函数，研究其对于蓝光TADF OLEDs器件性能的影响。首先在PEDOT∶PSS水溶液中掺入不同体积的PSS-Na溶液，在相同条件下旋涂制膜，进行器件制备。通过观测各个实验组器件的电致发光（EL）光谱，发现掺入PSS-Na后器件EL谱存在光谱蓝移的现象，这是由于掺入PSS-Na水溶液后，mix-HIL层的厚度有所降低，使得在微腔效应作用下，EL光谱发生蓝移。通过对比各组器件的电流密度-电压-亮度（J-V-L）曲线及其计算所得器件的电流效率，结果显示随着PSS-Na的掺入，器件的亮度和电流都有所增大，器件的电流效率也得到了提升，当掺杂比例为0.5∶0.5（PEDOT∶PSS/PSS-Na）时提升幅度最大（亮度提升86.7%，电流效率提升34.3%）。通过在瞬态电致发光测试过程中施加或撤去驱动电压观测了器件EL强度的变化，分析了在混合空穴注入层/发光层（mix-HIL/EML）界面处的电荷积累情况。实验证明，通过在PEDOT∶PSS中掺杂PSS-Na制备mix-HIL获得了蓝光TADF OLEDs器件性能的提升，这是一个获得高效率溶液法制备OLEDs的可行方法。
		2020 Vol. 40 (04): 1028-1033 [摘要] ( 151 ) RICH HTML PDF (3211 KB) ( 44 )

	1034	水汽处理对量子点发光二极管的性能影响研究
		郑旭刚^{1, 2}，宋丹丹^{1, 2}，赵谡玲^{1, 2}，乔泊^{1, 2}，申崇渝³，徐征^{1, 2*}
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1034-06
		在量子点电致发光二极管（quantum-dot light-emitting diodes，QLEDs）的研究中，外界空气尤其是水氧一直是影响器件性能的主要因素。而有研究表明水是导致QLED器件固定电流下亮度提升的原因之一，因此通过水汽处理的方式对这一效果进行提升有利于进一步优化器件性能。主要基于水对量子点表面缺陷态的钝化作用来研究水汽处理量子点发光层对电致发光器件整体性能的影响，并探索最佳处理时间。首先利用全溶液法制备了一系列QLED器件，并在制备过程中对量子点膜层进行水汽处理，通过保持湿度不变改变处理时长的方式改变水汽处理程度。然后对各个器件进行电致发光光谱的表征，结果表明经过水汽处理的QLED器件的电致发光光谱相对未处理器件有一定程度的蓝移，并且随着处理时间的延长蓝移程度增大，分析发现这是水分子氧化量子点引起表面钝化从而减少带边缺陷态发光的结果。此外，通过测量各个器件的电流密度-电压-亮度（J-V-L）曲线对比不同水汽处理时长下器件的电流密度和发光强度大小，并通过计算得到各器件的电流效率曲线。结果表明随着处理时间的延长，QLED器件的亮度和电流效率都取得较大幅度的提升，处理时长为3 min时亮度提升10%，电流效率提升50%。最后，利用寿命测试设备对器件进行老化，得到不同处理时长器件在相同固定电流密度下亮度随时间变化的曲线。结果表明各个器件亮度均表现出先提升后下降的过程，亮度初始提升幅度约为50%～70%，并且提升到最大值所用时长随处理时间的增大而减小，说明水汽处理对器件亮度提升更有效。通过寿命公式计算器件的寿命并进行对比，发现经水汽处理器件寿命相对未处理器件最高提升了70%。总之，水汽处理对QLED器件的性能在一定程度上起优化作用，这对于QLED器件效率和寿命的提升以及封装工艺的简化是十分有益的。
		2020 Vol. 40 (04): 1034-1039 [摘要] ( 158 ) RICH HTML PDF (2148 KB) ( 54 )

	1040	一维NaYF₄∶Er/Yb微米棒中上转换荧光的输运特性
		王丹¹，高当丽^1*，戴会利²，赵丹¹，梁玉倩¹，吴佳玲¹，赵瑾¹，张春玲¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1040-04
		稀土掺杂上转换(upconversion, UC)发光材料是一种把两个或多个长波长、低能量的近红外光子转换成一个短波长、高能量的可见或紫外光子的发光材料。由于其锐线发射、长寿命和无背底荧光等特性，在生物成像、检测与治疗、太阳能电池、药物输送和光催化等诸多领域具有极大的应用价值。目前，NaYF₄∶Yb³⁺/Er³⁺微/纳晶体是公认的最重要的上转换发光材料之一，其相关的上转换发光机理、制备方法、光谱调制以及实际应用方面均已被科学家们进行了大量的研究。然而，荧光效率低这一严重问题一直制约着上转换发光材料实际应用的进程。另外，关于单颗粒上转换NaYF₄∶Yb³⁺/Er³⁺微/纳晶体中荧光的产生、输运和耦合特性还不清楚。一维微/纳材料作为一种二维受限体系，为研究电子和光子的输运特性提供了一个理想模型。通过柠檬酸钠辅助的水热法合成了长径比可控的一维NaYF₄∶Yb³⁺/Er³⁺微米棒和一维NaYF₄∶Yb³⁺/Er³⁺@NaYF₄∶Yb³⁺/Tm³⁺核-壳棒结构。采用激光共聚焦激发系统，在单颗粒一维NaYF₄∶Yb³⁺/Er³⁺微米棒中，通过控制棒的长径比、激发方式和制备特殊的核-壳结构等方式，研究了荧光的产生和同步荧光图案，揭示了在一维棒结构中荧光光线的输运模式为：垂直于棒轴方向的荧光沿棒横截面的戒指形谐振腔趋肤传播和近似沿棒轴方向的荧光在棒介质中反复全反射以波导方式输运至棒端后靶向输出；在NaYF₄∶Yb³⁺/Er³⁺@NaYF₄∶Yb³⁺/Tm³⁺核-壳一维棒结构中，在单一波长激发下，获得了源自单颗粒的Tm³⁺的蓝色和Er³⁺绿色特征发射。采用点激发方式激发一维核-壳微米棒样品一端时，呈强烈蓝色荧光空间不对称的哑铃状分布，且中间出现了微弱绿色荧光，构筑出单颗粒单一波长激发下的局域色彩调制发射，并为微量稀土发光中心局域掺杂的检测提供了一种途径。在波导激发和点激发方式下，在对单颗粒一维NaYF₄∶Yb³⁺/Er³⁺和NaYF₄∶Yb³⁺/Er³⁺@NaYF₄∶Yb³⁺/Tm³⁺核-壳微米棒的荧光产生和输运的调制中，实现了对离子荧光发射颜色的控制，并揭示了荧光在一维棒中传输耦合过程中，沿棒长模式荧光比沿径向模式荧光更容易传输耦合。该研究的一维棒荧光的输运和耦合特性，暗示了其在光子耦合器件、上转换波导激光以及荧光成像方面的潜在应用。
		2020 Vol. 40 (04): 1040-1043 [摘要] ( 166 ) RICH HTML PDF (1221 KB) ( 56 )

	1044	LED光源光谱对隧道出口段明适应的影响
		董丽丽，秦歌^*，陈烊，尚雄飞，许文海
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1044-07
		随着我国经济的不断发展，高速公路隧道建设的发展也非常迅猛。前期在隧道的实际工程设计中，为完全保证隧道车辆通行安全，隧道内部全线灯具的输出功率和安装布置全部取决于一年四季中最大的洞外亮度值和车辆速度值。这样的设计尽管充分考虑了安全性，但盲目的增加隧道照明亮度，不能够缓解视觉适应的问题。随着LED在隧道照明中的应用，LED光源光谱的影响逐渐引起人们的关注。调查研究发现高速公路隧道在出口段交通事故发生率比较高，主要原因是隧道出口段内外亮度差较大，驾驶员在驶离时明适应时间较长。LED光源的光谱呈现双峰结构，在长波长范围内，光谱含量差异明显。明适应的能力主要与两个因素有关，一是瞳孔面积的变化；二是感光色素的光化学反应。不同色温的LED具有不同的光谱特性，进而通过影响感光色素的合成，来影响明适应的时间长短。现在市场上可用的隧道照明LED光源的色温可选范围比较广，所以实验选取了市场上可用的不同色温的大功率的LED光源作为研究对象，其色温分别是3 000，3 500，4 000，4 500，5 000，5 700和6 500 K等7种。邀请了30名视觉功能正常，矫正视力1.0以上，且无色盲、色弱等其他眼疾的观察者参加了本次实验。地点选择在长9 m，高2.8 m，宽5 m的模拟隧道内。实验参数选取3组亮度值，分别为4，8和12 cd·m^-2；2个灯具安装高度分别是2.0和2.4 m；3个安装角度分别是15°，20°和25°。共评估了126种照明条件。实验结果表明：隧道出口段亮度越大，明适应时间越小；当亮度相同时，随着色温的增大，明适应时间减小；灯具安装角度和安装高度对光谱的影响很小，改变安装高度和安装角度并不能有效的减小明适应时间。从明适应的角度出发，通过分析不同色温LED灯的光谱，为隧道照明设计与应用中出口段LED光源的选择提供数据和理论支撑。
		2020 Vol. 40 (04): 1044-1050 [摘要] ( 191 ) RICH HTML PDF (4227 KB) ( 77 )

	1051	基于背景水分扣除的水泥生料成分的近红外光谱建模
		胡荣^1,2，刘文清²，徐亮^2*，金岭²，杨伟锋²，沈先春²，成潇潇²，王钰豪²，胡凯²，刘建国²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1051-05
		傅里叶变换红外光谱技术（FTIR）在水泥生料成分的在线分析上具有巨大的潜力。但因现场环境复杂，空气湿度不稳定，会对生料样品中Fe₂O₃，SiO₂，CaO和Al₂O₃四种关键成分的在线FTIR定量分析形成一定干扰。使用生料在线FTIR分析仪对不同湿度条件下的水泥生料样品进行了近红外光谱采集，分析了不同湿度对近红外光谱定量分析的影响，并提出一种消除背景水分吸收的方法。具体研究内容为：（1）通过对两种不同湿度条件下的各50个样品的光谱分析得到：高湿度的样品光谱与低湿度的样品光谱比较，形状类似，但吸光度整体降低，基线倾斜。表明背景水分影响了样品的近红外光谱。（2）分别建立高湿度、低湿度条件下的样品的定量分析模型，预测另一湿度条件下的预测集中8个样品的四种成分含量。得到：①高湿度模型预测样品中4种成分含量与标准值之间的相关系数（r）为83.74%～92.74%，均方根误差（RMSE）为0.12～0.83；②低湿度模型预测的r为67.32%～82.41%，RMSE为0.12～0.84。表明背景水分影响了水泥生料成分的FTIR定量分析。(3) 为了消除背景水分造成的影响，从实测光谱中消除背景水分的特征吸收后，分别建立了高湿度、低湿度条件下的样品的FTIR定量分析模型，并对预测集样品的四种成分含量进行预测。得到：①高湿度条件下，消除背景水分后的模型较未消除前的模型预测的准确度提高，预测的r为90.73%～97.76%，RMSE为0.12～0.82；②低湿度条件下，消除背景水分后的模型较未消除前的模型预测的准确度提高，预测的r为94.07%～98.69%，RMSE为0.12～0.82；③高湿度、低湿度条件下，消除背景水分后的2个模型预测的r均达到90%以上。表明了该方法可有效消除背景水分对水泥生料成分定量分析模型预测的影响，为实现基于FTIR的水泥生料成分的在线分析提供了理论基础和技术支持。
		2020 Vol. 40 (04): 1051-1055 [摘要] ( 212 ) RICH HTML PDF (2590 KB) ( 99 )

	1056	近红外光谱的选择比率竞争群体分析的变量选择算法
		王玉喜¹，贾振红^1*，杨杰²，Nikola K Kasabov³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1056-07
		光谱分析是化学计量学的一个重要应用方向，并已被广泛应用到各个领域，其中光谱变量选择又是光谱分析的重要环节。研究不同的变量选择方法客观地识别有用的信息变量和消除无关或干扰变量十分关键。提出了一种新的变量选择方法，命名选择比率的竞争性群体分析法（SRCMPA）。该算法采用选择比率，自适应加权采样和模型群体分析的思想，并结合了变量排列和指数递减函数方法。关键波长定义为多元线性回归模型中得分值较大的波长，将线性模型PLS下的选择比率的得分值作为评价各波长重要性的指标，然后，根据每个波长的重要性，SRCMPA依次从蒙特卡罗采样中选择N个波长子集，以迭代和竞争的方式运行。在每一次采样运行中，以固定比率的样品以建立校准的PLS模型并计算每个变量的选择比率值，基于排序选择比率的得分值和作为权重的归一化的SR（选择比率）得分值，采用指数递减函数的强制选择和自适应加权采样竞争选择的两步过程来选择关键变量。最后，应用交叉验证（CV）方法来选择具有最低交叉验证均方根（RMSECV）的子集作为最优子集。该算法已在小麦蛋白数据集和啤酒数据集上进行了测试，并使用三种高效算法作对比。通过对实验结果来评估算法优越性，该算法能够找到数据集的关键波长变量的最佳组合，并能用于解释感兴趣的化学特性，通过建模后的评价结果也是最佳的。该算法在啤酒光谱数据集的运行结果，相较于啤酒数据集的全光谱PLS模型，变量个数由567个减少到42个左右。并且模型的RMSECV由0.622下降到0.115，RMSEP由0.823减少到了0.263左右，预测精度分别提高了81.5%和68.1%。Q2_CV和Q2_test也分别由0.940, 0.852提高到了0.994和0.995。在小麦蛋白数据集的运行结果，相较于于小麦蛋白光谱数据集的全光谱PLS模型，变量个数由175个减少到18个左右。并且模型的RMSECV由0.607下降到0.292，RMSEP由0.519减少到了0.234左右, 预测精度分别提高了51.9%和54.9%。Q2_CV和Q2_test也分别由0.748, 0.774提高到了0.931和0.839。
		2020 Vol. 40 (04): 1056-1062 [摘要] ( 177 ) RICH HTML PDF (2022 KB) ( 91 )

	1063	紫外辐照高温硫化硅橡胶的红外光谱分析和老化机理
		李敬敬^1,2，张辉辉¹，李国芳¹，张善刚³，刘颜¹，董鹍¹，祖恩东¹，虞澜^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1063-08
		高温硫化(HTV)硅橡胶复合绝缘子广泛应用于特高压输电线路，其抗紫外老化性能越来越受到人们的关注。采用自行设计的可调式紫外老化试验箱对两个厂家的高温硫化硅橡胶样品进行了紫外辐照(0, 500和1 000 h)加速老化实验，辐照光波长范围为320～750 nm。对辐照前后试样进行傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)测试，分析谱峰的变化与试样(表面)官能团的关系，辅以扫描电子显微镜（SEM）和憎水性、体积电阻率的测试来研究HTV硅橡胶的老化机理。结果表明：高温硫化硅橡胶FTIR全谱图中1 260 cm^-1处Si—CH₃反射峰和800 cm^-1附近Si—(CH₃)₂反射峰强度随辐照时间的增加而逐渐减弱，1 000～1 100 cm^-1处的Si—O—Si反射峰强度随辐照时间的增加先减弱后增强；扫描电镜观察到辐照后的样品表面出现大颗粒和坑洞、粗糙度变大，其主要元素O，Si和Al重量百分比略增加；喷水分级法在表面形成的水珠随着样品辐照时间的延长由均匀分布变得不均匀且出现合并，憎水性有明确下降；体积电阻率略微降低。分析认为：辐照后紫外线切断了HTV硅橡胶部分Si—C，C—C和C—H键，对称排列的非极性甲基基团—CH₃从硅氧主链上脱落，减弱了对主链强极性的屏蔽作用，使Si—O—Si峰强度减弱，且少量侧链被氧化，形成C—O和—OH（COOH）；而主链之间因裸露出来的自由基—Si·发生进一步的交联反应，使得Si—O键相对含量增加，使Si—O—Si峰强度再增强。二方面结果均导致高温硫化硅橡胶表面极性增强，憎水性下降。水本身具有微弱的电离，憎水性下降的高温硫化硅橡胶易吸收空气中的水使其表面载流子浓度增加体积电阻率略有下降。通过红外光谱分析，紫外线是通过切断高温硫化硅橡胶表面的部分Si—C，C—C，C—H键，使其生成新的自由基并发生交联和氧化而使其老化的。红外光谱的应用对于高温硫化硅橡胶复合绝缘子老化研究及其在特高压输电线路上的挂网应用均具有重要意义。
		2020 Vol. 40 (04): 1063-1070 [摘要] ( 192 ) RICH HTML PDF (5528 KB) ( 47 )

	1071	皮肤组织容积脉搏波400～1 000 nm光谱特性仿真研究
		周亮¹，余江军^{1, 2}，刘朝晖¹，李治国¹，单秋莎¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1071-05
		根据皮肤组织解剖结构特性建立了六层层状模型，并给出了皮肤组织各层的特性参数；考虑了氧合血红蛋白和还原血红蛋白的吸收特性，依据皮肤组织各层的水、血、脂肪、血氧饱和度含量以及血管大小给出了皮肤组织各层的光谱吸收系数；对不同波长散射系数做了适当简化，给出了皮肤组织各层的光谱散射系数。利用蒙特卡罗方法仿真血管组织在收缩与舒张两种状态下，400～1 000 nm波长光在皮肤组织多层模型中的传输过程，并通过统计大量光子的分布特性，获得了皮肤组织光谱反射系数，并利用模拟所得的两种状态下的反射系数计算得到了光谱容积脉搏波幅度。仿真结果表明，当入射光强一定时，绿光的容积脉搏波幅度优于红光和蓝光。通过计算不同波长光沿皮肤组织深度方向光能流率衰减为1/e时对应的皮肤组织深度，获得了皮肤组织光谱穿透深度。结果显示，血管舒张状态下蓝光和绿光的穿透深度较小，蓝光大部分只能达到表皮层，绿光能到达微循环层，红光可直达真皮层。考虑到光在皮肤组织中传播包含了一个从收缩到舒张的动态过程，基于此，根据穿透深度定义了脉搏波信号产生深度，利用血管舒张与收缩两种不同状态下的穿透深度计算得到了光谱产生深度。结果表明，不同波长光产生深度大于其穿透深度，蓝光产生深度较浅，且其受到的血液吸收调制较小，因而其获得的脉搏信号易受噪声干扰；红光的容积脉搏波产生深度较大，但是相比于绿光其受血液吸收调制较小，且绿光产生深度足够达到真皮血管层，因而红光容积脉搏波的幅度小于绿光。上述仿真结果明确了皮肤组织部分光谱特性，为皮肤组织多光谱容积脉搏波的精确获取及其他相关研究提供了一定的理论基础。
		2020 Vol. 40 (04): 1071-1075 [摘要] ( 231 ) RICH HTML PDF (2424 KB) ( 72 )

	1076	激光焊熔透特征混沌信号解析与多维复合识别研究
		孙谦^{1, 2}，黄瑞生^1*，李小宇¹，王旭友¹，李俐群²，梁晓梅¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1076-06
		激光焊接时光感检测信号具有混合信息数量多、时域及频域变化复杂、信号随机波动剧烈等明显的混沌信号特征，常规检测手段对激光焊接熔透特征信息难以有效分离。在激光焊接熔透特征信号同轴增效提取技术基础上，针对光谱透视成像中提取出的复杂混合信号的分布特征，提出一种大功率固体激光焊熔透特征混沌信号解析方法。具体通过统计方法提取混沌检测信号的各瞬态概率密度函数，然后动态形成一系列具有趋势性特征的简化图形模式，并根据图形的多项形貌特征与熔透行为建立复合关联识别。文中重点介绍了基值、离散度和畸变率3种特征参数的定义及数学模型，这些特征参数不但可以对特征模型的重心位置、离散情况和单向畸变情况进行准确描述，而且通过实验方法还充分验证了不同特征参数与激光焊接熔透状态的关联特性。如基值特征参数在焊缝熔透程度较大时具有明显的识别效果，但是熔透程度较小时其波动幅值较大；而离散度特征参数只对较小熔透状态测试敏感，可以对基值进行有效补充，但是对较大熔透状态的识别存在不足；畸变率特征参数虽然在适度熔透附近时数值波动剧烈，但是对于焊缝熔透程度较小或较大时都能通过畸变率数值关系对熔透程度进行较好关联识别，有效弥补了基值和离散度的检测盲区。因此，基值、离散度及畸变率特征参数间具有相互补充、相互验证关系，通过它们的特征曲线进行复合识别可以对激光焊接熔透状态实现较好的定性及定量检测。实验结果表明，混沌信号解析方法结合激光焊接熔透特征信号同轴增效提取技术后，可实现光谱学、光学、统计学、抽象化解析等的多维复合识别效果，可有效增强大功率固体激光焊的熔透检测能力，实现可靠熔透在线识别。
		2020 Vol. 40 (04): 1076-1081 [摘要] ( 151 ) RICH HTML PDF (2888 KB) ( 47 )

	1082	可见-近红外光谱的潮间带沉积物有机碳含量的几种模型预测方法
		吕美蓉¹，任国兴^1，2，李雪莹¹，范萍萍¹，孙中梁¹，侯广利¹，刘岩^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1082-05
		可见-近红外光谱已被证明是一种快速、有效的有机碳（TOC）含量预测方法。但是，当前利用光谱预测TOC含量的研究对象主要为土壤或湖泊沉积物，还未见潮间带海洋沉积物的研究报道。为了快速准确预测潮间带沉积物TOC含量，通过异常样本剔除、光谱特征变换、特征波长提取相结合，构建TOC预测模型，即，采集潮间带沉积物样品光谱，采用马氏距离、标准杠杆值和学生残差联合分析的方法剔除异常样本，利用多元散射校正（MSC）、平滑+微分进行光谱变换，利用遗传算法（GA）提取特征波长，采用偏最小二乘法（PLS）、最小二乘支持向量机（LSSVM）和BP神经网络（BPNN）对沉积物TOC含量进行建模和预测，通过决定系数（R²）和剩余估计偏差（PRD）来评价模型精度。结果表明，剔除异常样本有助于提升模型精度，BPNN模型的检验R²和PRD分别提升了28%和39%。MSC光谱变换效果优于平滑+微分，基于MSC光谱变换的PLS，LSSVM和BPNN模型检验R²分别为0.81，0.86和0.78，PRD分别为2.25，2.59和2.07，比平滑+微分提升了9%~20%（R²）和11%~22%（PRD），意味着MSC具有较强的TOC信息提取能力。GA不利于增加预测模型精度，基于GA特征波长的模型预测R²降低了9%~36%，PRD降低了18%~33%，可能与GA提取的特征波长数量偏少有关。BPNN模型的预测精度最低，可能与其容易陷入局部极小点有关。PLS模型精度较高，可以很好的预测潮间带沉积物TOC含量。基于异常样本剔除和MSC光谱变换，PLS模型的建模R²为0.98，检验R²为0.81，RPD为2.25。LSSVM模型精度更优于PLS，LSSVM模型建模R²为0.99，检验R²和RPD分别为0.86和2.59，显示极好的TOC定量预测能力。总之，针对潮间带沉积物TOC含量预测，可以将剔除异常样本、MSC光谱变换、LSSVM建模结合起来，以获得可靠、稳定的预测模型。
		2020 Vol. 40 (04): 1082-1086 [摘要] ( 226 ) RICH HTML PDF (1170 KB) ( 128 )

	1087	SERS的煎炸食品中丙烯酰胺速测方法研究
		程劼¹，韩彩芹²，谢建春³，苏晓鸥^1，王培龙^1
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1087-06
		丙烯酰胺是一种具有神经毒性、生殖毒性，遗传毒性及免疫毒性的化合物，被列为2A级致癌物。富含碳水化合物的食物经高温烹饪后，丙烯酰胺暴露风险极大，建立对丙烯酰胺的速测方法具有重要的意义和实用价值。表面增强拉曼光谱技术（SERS）近年来发展迅速，利用高SERS活性纳米结构基底可实现对目标物拉曼“指纹”信号的高灵敏增强。复杂基质中目标物的SERS快速分析需要高活性的基底和高效的净化技术。建立了一种基于复合纳米结构的煎炸食品中丙烯酰胺的SERS快速分析方法。利用纳米银阵列负载纳米金粒子（AgNR@AuNPs）作为增强基底，一是该基底基于AgNR纳米棒之间以及AuNPs纳米粒子之间双重“热点”增强作用，对丙烯酰胺具有较高的SERS增强活性；二是该基底中AgNR为固相基底，每次使用前，利用稀硝酸除去表面氧化物，大大提高了SERS分析稳定性。还研究了AuNPs粒径和样品添加顺序对分析灵敏度的影响。煎炸食品中基质干扰严重，结合QuECHERS快速净化技术，在优化除脂、萃取溶剂及净化材料的用量比例、种类的基础上，选择正己烷为除脂溶剂，水∶乙腈（V/V=1∶1）为提取溶剂，MgSO₄+NaCl为净化材料，5 min内完成检测。分析灵敏度1 μg·kg^-1，在5～100 μg·kg^-1内以Δν=1 482 cm^-1为定量峰，实现定量分析，线性相关系数r=0.985，5个添加浓度下回收率为77.1%~93.6%，相对标准偏差小于4.0%。所建立的方法有望用于食品安全现场检测中。
		2020 Vol. 40 (04): 1087-1092 [摘要] ( 228 ) RICH HTML PDF (2276 KB) ( 78 )

	1093	以花生碳量子点为探针基于其荧光猝灭-恢复测定多巴胺的研究
		马红燕，王靖原，张越诚^*，杨晓军，陈小莉
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1093-06
		碳量子点(CQDs)是一种新型的荧光碳纳米功能材料，其良好的生物相容性和优异的光学性能引起了人们的广泛关注。选用富含蛋白质、脂肪和碳水化合物的花生仁（Peanut, PN）及水为原料，无需添加任何其他试剂，在水热反应釜中于190 ℃反应20 h，可一步合成绿色发光CQDs。透射电镜(TEM)结果显示，所制备的花生碳量子点（PN-CQDs）的粒径大约在10 nm左右，分布较为均匀；X射线衍射谱(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)显示PN-CQDs晶型为无定型碳，表面富含—OH、—COOH、含氮官能团等亲水性基团，具有良好的水溶性。紫外-可见光谱(UV-Vis)和荧光发射光谱(FL)表明，PN-CQDs在275 nm处有一明显的吸收峰，为CQDs紫外特征吸收峰；该PN-CQDs具有激发波长依赖性，荧光发射峰的位置随激发波长的变化而移动；当激发波长λ_ex为326 nm时，发射波长λ_em为408 nm处的荧光强度最大，PN-CQDs发出蓝色的荧光。以硫酸奎宁为参照物，利用参比法测得PN-CQDs的荧光量子产率φ为5.0%。基于该PN-CQDs良好的发光特性，以其为探针，构建了“关-开”型荧光体系用于多巴胺(Dopamine, DA)的高灵敏度检测。研究表明，在pH 3.80的HAc-NaAc缓冲介质中，Ce(Ⅳ)存在下，PN-CQDs与Ce(Ⅳ)之间的电子转移反应和Ce(Ⅳ)与该PN-CQDs表面基团结合使PN-CQDs发生的聚集作用共同导致PN-CQDs在λ_ex/λ_em=326 nm/408 nm处的荧光发生猝灭，荧光信号“关闭”；当加入DA后，DA与结合于PN-CQDs表面的强氧化性Ce(Ⅳ)发生反应，从而将Ce(Ⅳ)从PN-CQDs表面移除，PN-CQDs的荧光得以恢复，荧光信号重新 “打开”。在优化的实验条件下，DA浓度与PN-CQDs在λ_ex/λ_em=326/408 nm处的荧光恢复值ΔF呈良好线性关系，线性范围为2.5×10^-7～1.0×10^-5 mol·L^-1，决定系数R²为0.997 6，检出限为9.0×10^-8 mol·L^-1。探讨了体系的荧光“猝灭-恢复”机理，对PN-CQDs和PN-CQDs-Ce(Ⅳ)体系进行了荧光寿命拟合，其加权平均荧光寿命分别为6.02与5.15 ns，Ce(Ⅳ)对PN-CQDs荧光猝灭类型为动态猝灭；反应中生成的Ce(Ⅲ)于λ_ex/λ_em=251/350 nm处的荧光对DA的测定无影响。该方法灵敏、简便、快速，应用于实际样品中DA的测定，加标回收率(平均值±SD)在97.5%±1.3%～103%±1.5%之间，结果满意。该研究提供了一种新的DA荧光检测方法，实现了对DA的准确测定。
		2020 Vol. 40 (04): 1093-1098 [摘要] ( 200 ) RICH HTML PDF (3791 KB) ( 51 )

	1099	深度神经网络在红外光谱定量分析VOCs中的应用
		张强^{1, 2}，魏儒义^1*，严强强¹，赵玉迪¹，张学敏¹，于涛¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1099-08
		鉴于浅层人工神经网络（ANN）需要依靠先验知识进行人工提取特征，同时较浅的网络结构限制了神经网络学习复杂非线性关系的能力，将深度神经网络（DNN）应用于利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）对多组分易挥发性有机物（VOCs）进行的浓度反演研究，并利用仿真实验验证了算法的有效性。从美国环境保护署（EPA）的数据库中选取了包括苯、甲苯、1,3-丁二烯、乙苯、苯乙烯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯在内的八种VOCs气体在8～12 μm波长范围内的吸光度谱，每种气体有四种不同浓度下的谱线，依据Beer-Lambert定律从每种VOCs气体中选择一种浓度下的吸光度谱进行混合，得到65 536种不同的VOCs混合气体吸光度谱样本。随机选择5 000组混合气体的吸光度谱，其中4 000组作为训练样本，1 000组作为预测样本。通过积分提取和主成分提取对光谱矩阵进行降维预处理，将光谱维度从3 457维降到30维。将光谱矩阵经过预处理后得到的新矩阵作为网络输入，对应八种VOCs的浓度矩阵作为输出，建立了30-25-15-10-8的深度神经网络回归预测模型来实现多组分VOCs浓度反演，反演得到样本的均方根误差为0.002 7×10^-6，相比于前人利用非线性偏最小二乘拟合、人工神经网络等方法拟合的精度有了明显的提高。每种VOCs气体的均方根误差均不超过0.005×10^-6，每个样本的均方根误差均不超过0.006×10^-6，证明了深度神经网络预测模型具有良好的非线性拟合能力和良好的稳定性。当训练样本不足（典型值：小于500）时，深度神经网络无法充分地学习，网络误差较大，精度低于单隐藏层的人工神经网络，但随着训练样本数量的增加，深度神经网络的精度不断提高，当训练样本数充足时，相比浅层的人工神经网络，深度神经网络具有更强的非线性关系学习能力，预测精度更高，模型更为稳定。同时，由于训练前对光谱矩阵进行了降维处理，大大降低了算法的复杂度，有效提高了反演效率。分析表明，深度神经网络预测模型具有良好的非线性拟合能力和良好的稳定性，无需人工提取特征就能够充分学习数据特征，同时对多组分VOCs进行浓度反演并达到较高精度。
		2020 Vol. 40 (04): 1099-1106 [摘要] ( 217 ) RICH HTML PDF (5264 KB) ( 91 )

	1107	柱层析法纯化藻胆蛋白的紫外-可见光谱特征研究与机理分析
		武康¹，汪家权¹，赵冰冰²，方艳¹，张发宇^3*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1107-06
		紫外-可见吸收光谱法不仅可以应用于分析藻胆蛋白种类以及纯度，还可以用于分析并指导其提取纯化过程。以巢湖新鲜蓝藻为实验原料，以CellufineA-500与羟基磷灰石为填料，运用柱层析法精致纯化藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白；根据两种填料对应的洗脱峰在洗脱曲线上的特点，充分利用藻红蛋白、藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白与核酸、类胡萝卜素、一般蛋白质的紫外-可见光谱特性的差别，研判洗脱峰组分与含量的动态变化。通过紫外-可见吸收光谱法分段研究两种填料柱层析法精致纯化藻胆蛋白洗脱峰的光谱学特征及其变化规律，能够定性定量地判断出各洗脱峰的组分和含量变化；结合两种填料的特性，能够分析出藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白、藻红蛋白等的电荷特性与配位能力强弱，从而揭示两种柱层析填料分段洗脱的内在机理和本质。在CellufineA-500纯化藻胆蛋白过程中，随着洗脱液的更换，洗脱曲线上会出现4个洗脱峰，经扫描取样点的紫外-可见吸收光谱分析后发现：Ⅰ峰主要成分为带正电荷或电中性的杂蛋白与类胡萝卜素；Ⅱ峰主要成分为带少量负电荷的藻红蛋白、杂蛋白与核酸；Ⅲ峰主要成分为带有较多负电荷的高纯度藻蓝蛋白及少量别藻蓝蛋白，且由于藻蓝蛋白与别藻蓝蛋白未能完全分离，制约了藻蓝蛋白纯度的进一步提高；Ⅳ峰主要成分为带有大量负电荷的杂蛋白与低纯度藻蓝蛋白。在羟基磷灰石纯化藻胆蛋白过程中，随着洗脱液的更换，洗脱曲线上出现3个洗脱峰，经扫描取样点的紫外-可见吸收光谱后发现：Ⅰ峰主要表征为阳离子或碱性蛋白质的杂蛋白、核酸与类胡萝卜素成分等；Ⅱ峰主要表征为与钙离子结合生成较弱配位键的高纯度藻蓝蛋白成分，且由于藻蓝蛋白与别藻蓝蛋白能完全分离，有利于藻蓝蛋白纯度的进一步提升；Ⅲ峰主要表征为与钙离子结合生成较强配位键的高纯度别藻蓝蛋白成分。
		2020 Vol. 40 (04): 1107-1112 [摘要] ( 200 ) RICH HTML PDF (3030 KB) ( 67 )

	1113	高色域量子点LED及其在背光显示中的应用研究
		王果，杨欣，李东颖，孙新雨，方一旭，章勇，宿世臣^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1113-07
		量子点因其独特优异的光学特性而被广泛应用于发光领域，其中最突出的特点是光谱调谐方便，只需要改变材料的尺寸，就可实现发光光谱的调谐。结合实际应用的需要，选取CdSe材料作为主要研究对象，通过改进工艺，采用希莱克技术隔绝水氧，使用高温热注入法，调整原料中镉源和锌源，硒源和硫源的比例，获得了尺寸分别约为6.0和4.2 nm，发光峰分别为625和525 nm，半高宽分别为30和28 nm，荧光量子产率分别达到82%和61%的粒径均一、色纯度高且高效稳定核壳结构CdSe/ZnS红光和绿光量子点材料。然后对量子点LED在背光显示中的应用进行了研究，采用合成的红光和绿光量子点材料替代传统工艺中的荧光粉材料，通过改进封装方式，对量子点光转换层采用双层环氧树脂AB胶保护，同时引入PMMA透镜包覆，从根本上隔绝水氧。最终得到的量子点白光LED，红绿蓝光发射峰分别为630，535和453 nm，半高宽别为20，28和30 nm，三段光谱发射峰两侧对称性良好，有效解决了传统荧光粉白光LED在红色光谱波段缺失的问题，并同时实现了单色性好、色纯度高、色彩饱和度高等优点。在LED积分球光色电测试系统中20 mA电流条件下测试，得到了CIE色坐标为（0.329，0.324）的白光量子点LED，这是非常接近标准白光的色坐标。其色温为5 094 K，光效达到94.72 lm·W^-1，显色指数Ra可达78.6，寿命超过400 h。最后对量子点LED灯条进行封装得到背光源，根据测试获取的白光量子点LED发射光谱，可以得到sRGB颜色三角形，即色域，通过对比NTSC1931标准色域，得到了色域覆盖率可以达到109.7%的高色域量子点LED背光源。开发的LED背光由240个白光量子点LED制成，并且首次成功演示了29英寸液晶电视面板，这一结果将进一步开发量身定制的量子点，特别是在高性能显示器应用领域。
		2020 Vol. 40 (04): 1113-1119 [摘要] ( 216 ) RICH HTML PDF (3880 KB) ( 48 )

	1120	多波段前视红外图像融合的海面杂乱背景平滑方法
		仇荣超¹，吕俊伟¹，宫剑¹，娄树理²，修炳楠¹，马新星¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1120-07
		为了有效地克服单波段前视红外图像中存在的点状杂波、条状波浪以及局部高亮区域等随机杂乱背景的影响，开展了基于多波段前视红外图像融合的海面杂乱背景平滑方法的研究。充分利用多波段前视红外图像之间的互补性和差异性，通过融合多波段红外图像的信息，旨在平滑抑制海面杂乱背景并保持舰船目标的特征信息，为舰船目标检测提供一幅优质的图像。首先利用离散小波变换将多波段源图像分解为低频子带和高频子带，其中，高频子带主要包含了图像中背景以及舰船目标的细节信息，低频子带主要包含了图像的亮度以及对比度信息；对于高频子带，在基于高频系数取绝对值最大法得到高频融合图像后，计算每个像素的区域能量来对高频融合图像进行调制以抑制图像背景的细节信息而保留舰船目标的细节信息；对于低频子带，通过平均法融合低频子带并利用导向滤波对低频融合图像进行平滑滤波处理；最后对高频融合图像和低频融合图像进行小波逆变换得到的重构图像即为融合图像。对实际采集的多波段前视红外图像进行仿真实验，将该方法与双边滤波、导向滤波、梯度最小化、相对全变分、双边纹理滤波和滚动滤波共6种图像平滑滤波方法进行对比。结果表明：所提出的方法通过有效地融合多波段图像的信息，将空间域的平滑处理转换到频率域中进行，能够很好地平滑海面随机杂乱背景并较好地保持舰船目标的结构、灰度以及对比度信息，大大增强了舰船目标的可分离性，其图像平滑性能优于作为对比的6种方法。
		2020 Vol. 40 (04): 1120-1126 [摘要] ( 174 ) RICH HTML PDF (3516 KB) ( 52 )

	1127	地表水亚硝酸盐氮浓度紫外可见光谱检测方法的基础研究
		李庆波¹，何林倩¹，崔厚欣²，郝龙腾²，孙冬生²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1214-07-05
		随着我国经济的高速发展，地表水污染问题日趋严重，实现地表水水质连续监测对于保障人类健康和保护环境至关重要。亚硝酸盐氮浓度是水质评估的一项重要指标，污染的水体对人畜及水产构成很大威胁。利用紫外可见吸收光谱检测有机污染物已经成为水质检测的重要方法。国内关于紫外可见光谱法检测亚硝酸盐氮的文献并不多，一般采用对水样进行化学前处理然后再利用紫外分光光度计预测浓度。这种方法不仅检测步骤繁琐，耗时耗力，对环境进一步造成污染，而且无法实现实时连续检测。无化学预处理的基于紫外可见吸收光谱法的亚硝酸盐氮浓度检测鲜有报道。采用紫外可见光谱法针对地表水水质的无人值守自动连续监测方法开展基础研究。配置了亚硝酸盐氮样本溶液，设计了为期三天的实验，每天分别测量所有样本的紫外可见光谱（记为D1组，D2组，D3组）。首先将前两天的样本分别进行偏最小二乘回归法（PLSR）建模，利用交互验证得到平均绝对相对误差（MAPE）分别为1.19%和1.85%，这说明PLSR模型具有优良的预测精度。其次，为了验证PLSR模型在不同条件下的适应性，取D1, D2的实验数据进行互相预测分析。两天互相预测的MAPE分别为3.36%和4.51%，低于5%，说明PLSR模型具有良好的鲁棒性。最后，将D1, D2的全部样本用于建立最终的PLSR实测模型，D3的样本作为测试集。测试集的MAPE为2.19%。结果表明，基于紫外可见光谱分析技术的PLSR算法对溶液中亚硝酸盐氮浓度的算法检测结果的MAPE均控制在5%以下，优于同类文献的测量精度。此外，PLSR模型建模过程简单，运算时间短；建好的模型结构简单更容易移植并固化到嵌入式系统中，为后期开发设计便携式装置带来便利。作为地表水亚硝酸盐氮浓度检测的基础研究，可为日后地表水水质的精准快速检测提供指导。
		2020 Vol. 40 (04): 1127-1131 [摘要] ( 226 ) RICH HTML PDF (1476 KB) ( 92 )

	1132	核黄素在不同极性溶剂中的光谱特性研究
		方梓秋^1,2，陈国庆^1,2*，吴亚敏^1,2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1132-05
		实验测得核黄素在水、二甲基亚砜(DMSO)和三氯甲烷三种不同极性溶剂中的稳态吸收光谱、荧光光谱和时间分辨荧光光谱，研究了溶剂对核黄素光谱性质的影响。实验结果表明，在不同极性的溶剂中，核黄素的吸收峰位置几乎不变，而荧光光谱峰值随着溶剂极性的增大而出现红移。这是由于溶质分子的电子激发及溶剂化效应引起的电子重新分布导致它在极性溶剂中第一激发单重态能级的变化。在时间分辨荧光光谱实验中，核黄素在水溶液中荧光寿命也高于在其他两种溶剂中，荧光寿命的延长可归因于核黄素与氢键对体溶剂之间的分子间氢键相互作用。应用Gaussian09软件，采用密度泛函理论和含时密度泛函理论，结合基于密度的溶剂化模型，对不同极性溶剂中的核黄素分子进行基态和激发态优化和计算。通过前线分子轨道分析，核黄素的受激跃迁属于苯环和含氮杂环上的π电子向苯环及CN，CO共轭双键的反键轨道π^*的跃迁。分子偶极矩的计算结果表明，核黄素分子的第一激发态偶极矩大于基态偶极矩，偶极矩的增大，导致溶质与溶剂分子之间的相互作用的增大。而溶剂分子与溶质分子基态和激发态的相互作用程度不同，使得吸收峰和荧光峰出现不同变化情况。极性越大的溶剂越有利于对激发态的稳定作用，使激发态能量降低，相应的发射波长发生红移。最后，通过分子表面静电势和弱相互作用分析，在水溶剂中考虑氢键作用对核黄素分子光谱的影响。多聚体结构的理论吸收和发射峰值更接近实验结果，说明多聚体结构合理。水分子二聚体与核黄素形成的环状结构，有利于提高核黄素分子的刚性，有利于荧光的发射，减少非辐射跃迁的几率，荧光寿命延长。
		2020 Vol. 40 (04): 1132-1136 [摘要] ( 220 ) RICH HTML PDF (2428 KB) ( 64 )

	1137	双光谱二维异步相关光谱表征分子间相互作用的可行性研究
		李晓佩^1*，张勇杰²，薛丽贞¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1137-06
		双光谱二维异步相关光谱（2T2D-异步相关光谱）是一种利用两幅一维光谱创建异步相关光谱的新方法。相对于最少需要三幅一维光谱的传统异步相关光谱，2T2D-异步相关光谱可简化实验过程，有利于样品昂贵体系的表征。利用数学分析、模拟及实际体系实验对2T2D-异步相关光谱应用于表征分子间相互作用的可行性进行了研究。首先建立一个包含P和Q两种溶质的模拟体系，设定P有光谱峰，Q没有光谱峰。数学分析表明：(1) 不正确设置P和Q初始浓度，可导致2T2D-异步相关光谱的强度恒为零；(2) 2T2D-异步相关光谱不能反映与分子间相互作用相关的峰强变化；因此，利用2T2D-异步相关光谱表征分子间相互作用可能得到错误的结论。为将2T2D-异步相关光谱发展成为表征分子间相互作用的可靠方法，首先对2T2D-异步相关光谱中P和Q初始浓度的设置方法进行了研究，得出当P和Q初始浓度满足文中式(6)时，可避免不正确设置P和Q初始浓度导致2T2D-异步相关光谱强度恒为零的情况；在此基础上，为解决2T2D-异步相关光谱不能反映与分子间相互作用相关的峰强变化问题，通过向体系中加入具有独立光谱峰和适合浓度的虚拟物质S，发展出带有辅助交叉峰的2T2D-异步相关光谱（ASAP-2T2D-异步相关光谱）。模拟体系实验表明ASAP-2T2D-异步相关光谱可正确反映与分子间相互作用相关的峰宽、峰位及峰强变化，是表征分子间相互作用的可靠方法。最后，将ASAP-2T2D-异步相关光谱应用于表征苯并-15-冠醚-5（BC）与Li⁺间的相互作用，实验结果表明ASAP-2T2D-异步相关光谱可同时反映BC特征峰的峰位及峰强变化，进一步证实ASAP-2T2D-异步相关光谱可正确表征分子间相互作用。
		2020 Vol. 40 (04): 1137-1142 [摘要] ( 254 ) RICH HTML PDF (3856 KB) ( 70 )

	1143	基于荧光发射光谱的水质化学需氧量的检测
		周昆鹏¹，刘双硕¹，崔健¹，张红娜¹，毕卫红^2*，唐维²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1143-06
		采用光谱技术检测水质参数是当前的一个研究热点，提出了一种基于荧光发射光谱的水质化学需氧量(COD)的检测方法。实验样本分为两组，第一组为20份COD标准溶液，第二组为63份实际水样。实验样本的化学需氧量检测采用快速消解分光光度法，利用三维荧光分光光度计采集水样在EX=275 nm激发波长下的荧光发射光谱(荧光发射光谱范围为EM=325~450 nm)，并对两类水样的荧光发射光谱数据进行了处理和建模。分别采用主成分回归(PCR)和偏最小二乘回归(PLSR)对两类水样的荧光发射光谱数据进行了预测模型的建立，并对模型效果进行了对比。为验证该方法的可行性和模型的预测能力，将所建PLSR模型预测结果与标准方法的检测结果进行了对比。结果表明，对于COD标准液来说，PLSR和PCR的主成分数分别取5和8时所得的模型的交叉检验效果最优，校正模型的决定系数分别为R²_PLS=0.999 9和R²_PCR=0.989 7，校正模型对检验集数据的预测误差不超过10%，且PLSR所建模型优于PCR模型。对于实际水样而言，PLSR和PCR的主成分数分别为6和7时，校正模型的交叉验证效果最优。PLSR法和PCR法的校正集的交叉检验均方差RMSECV_PLS和RMSECV_PCR分别为0.932 2和0.976 4 mg·L^-1。对于实际水样的检验集来说，PLSR法和PCR法的预测决定系数R²_PLS和R²_PCR分别为0.940 2和0.919 0，说明PLSR法的预测效果更优，基于荧光发射光谱数据的PLSR模型具有较高的预测能力和较强的适应性，可以快速、准确的检测出水质COD。通过和传统检测方法的效果对比可知，该方法可用于检测有机污染物浓度较低的水体，有机物浓度较高时采用该方法时检测误差会变大。该研究为水质检测光学传感器的研发提供了一种新的设计思路。
		2020 Vol. 40 (04): 1143-1148 [摘要] ( 262 ) RICH HTML PDF (3709 KB) ( 72 )

	1149	三维荧光光谱结合GA-SVM对多环芳烃的分类鉴别
		王书涛^*，刘娜，程琪，车先阁，李明珊，崔凯，王玉田
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1149-07
		多环芳烃(PAHs)作为一种芳香族化合物，普遍存在于人们的生产生活中，它具有强烈的致癌性，威胁着人们的生命和健康。所以，对多环芳烃实施简洁、高效、精确的检测方法很有必要。根据常见的多环芳烃类型，选取多环芳烃萘(NAP)、芴(FLU)、苊(ANA)的固体粉末状物质作为实验样本。取NAP，FLU和ANA粉末各1 g溶于少量的甲醇(光谱级)溶液，然后转移到100 mL的去离子水溶液中，配置PAHs标准溶液。采用FS920荧光光谱仪，实验中为避免荧光光谱仪本身产生的瑞利散射影响，设置起始的发射波长滞后激发波长10 nm。以标准溶液为基准，获取ANA，NAP和FLU单质的水溶液的荧光光谱图。在标准溶液的基础上，配置0.1 mg·mL^-1的单质水溶液，然后将ANA与NAP，FLU分别取不同的体积相互混合形成两种混合溶液，各自形成16种不同浓度比例的混合溶液，再取不同体积的三种溶液相互混合，摇匀震荡，最后一共形成48种不同体积比例的混合溶液。最后将实验数据输入Matlab中得到苊萘、苊芴、苊芴萘混合溶液的荧光光谱，发现混合溶液的激发波长在260~320 nm、发射波长300~380 nm波长范围内，最佳发射波长的位置相似，荧光峰对应的激发波长有大部分重叠。针对荧光光谱不能直接辨别混合物的种类的不足，将基于遗传算法(GA)优化的支持向量机(SVM)应用于多环芳烃混合物种类的检测中，将数据随机打乱，并且将遗传算法的终止进化代数设为200、训练数据和预测数据分别为36个和12个，得到训练结果的准确率为95.42%。将实验结果对比分析普通支持向量机和BP神经网络，结果表明，基于遗传算法优化的支持向量机分类误差较小，能比较准确的分辨混合物的种类。
		2020 Vol. 40 (04): 1149-1155 [摘要] ( 213 ) RICH HTML PDF (5379 KB) ( 66 )

	1156	基于拉曼光谱鉴定黑色签字笔笔迹的种类与书写时间
		万敬伟^{1, 2}，崔胜峰^{1, 2}，陈蕾³，马学兵⁴
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1156-06
		黑色签字笔字迹种类与书写时间的鉴定一直是国内外法庭科学研究领域的热点问题。基于拉曼光谱法的分辨率高、稳定性好、效率高以及无损检测等优点，对收集的16种品牌或牌号的黑色签字笔字迹样本进行测试。完成同一品牌或牌号同一时间在不同存储条件（暗室和光照）与不同纸张本底（复印纸和笔记本）字迹样本的制备。将样本字迹剪裁，双面胶固定在载玻片上，放入储存箱内避光保存，间隔一段时间对样品进行测试，测试工作共持续1年，形成图谱数据库。在考察实验条件如测量点、激光功率及共焦类型等因素影响的基础上，筛选出最佳条件。在此条件基础上，检测黑色签字笔在不同书写时间、储存环境、纸张本底等条件下的字迹样本。实验结果表明：(1)存储条件（暗室和光照）、纸张本底（复印纸和笔记本）等不同条件下，同种黑色签字笔字迹的拉曼位移相同，重复性好，受水和纸张等本底的干扰较小。(2)根据拉曼位移的差异可将16种黑色签字笔分成5类。(3)以2^#样本为例，1 140 cm^-1处拉曼光谱特征峰，归属为酯类化合物的C—O伸缩振动ν(CO)。酯类化合物的含量随着时间延长而不断减少，因此随着书写时间越久远，特征峰的相对强度越大(8→1)。通过拟合后计算出相对面积数值I，样本书写时间越早，I值越大，反之I值越小。研究结果可用于快速、准确、无损判定黑色签字笔字迹的种类和推断其相对书写时间。
		2020 Vol. 40 (04): 1156-1161 [摘要] ( 278 ) RICH HTML PDF (2179 KB) ( 223 )

	1162	高温原位拉曼光谱研究BiFeO₃陶瓷反应烧结相变过程
		尹晗迪，李朝霞，孙玥，阮音捷，卓尚军，程国峰^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1162-06
		多铁性材料BiFeO₃（BFO）由于具有潜在的磁电耦合效应而备受关注，但纯相陶瓷的制备始终是一个难点，部分原因在于对其反应烧结相变规律的认识尚不充分。高温原位拉曼光谱技术（HT-Raman)是表征复杂的固体相变及反应的有力手段。首次利用HT-Raman，研究了不同配比（1∶1，1.03∶1和1.05∶1）的Bi₂O₃-Fe₂O₃在不同升降温速率（10和100 ℃·min^-1）下的反应烧结相变过程，以及降温时反应产物的收缩效应。结果表明：Bi₂O₃-Fe₂O₃反应烧结生成BiFeO₃的过程中，会产生中间过渡相Bi₂Fe₄O₉和Bi₂₅FeO₃₉∶Bi₂O₃-Fe₂O₃配比为1.03∶1、升降温速率较快时，产物中杂相含量最少，可见Bi过量及较快的升降温速率能有效抑制杂相的生成。降温过程中，发现BFO的A₁-1峰位随着温度降低发生蓝移，且二者呈良好的线性关系，这说明降温过程中BFO仅因温度变化产生晶格收缩，并没有结构相变。此外，还利用二维X射线衍射（2D-XRD）及背散射电子衍射（EBSD），表征了烧结产物的相组成及形貌。XRD结果也显示Bi过量时杂相含量较少，与拉曼结果一致。结合2D-XRD和EBSD的结果可知，Bi过量时烧结产物晶粒尺寸较大且均一，可见快速升降温有利于晶粒的成核与生长。研究结果可帮助进一步认清反应烧结规律，并指导纯相BiFeO₃基陶瓷的制备。
		2020 Vol. 40 (04): 1162-1167 [摘要] ( 161 ) RICH HTML PDF (4915 KB) ( 58 )

	1168	基于纳米锥森林结构的表面增强拉曼散射透明器件研究
		赵倩^1,2，杨宇东¹，桂博^1,2，毛海央^1，2，3*，李锐锐¹，陈大鹏^1，2，3
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1168-06
		具有无损、超灵敏和实时检测优点的表面增强拉曼散射(SERS)器件具有重要研究意义。目前，针对SERS器件的大部分研究都围绕着非透明的器件展开。使用此类器件检测高浓度试剂时，激光只能从正面入射。这意味着入射激光需要穿透被测试剂分子层才能到达位于其下方的金属纳米结构表面，因此用于激发金属纳米结构表面等离子体共振(SPR)的激光能量被减弱，相应地，SERS光谱信号也被减弱；此外，SERS光谱信号因被测试剂分子层的遮挡，无法高效返回到电荷耦合元件（CCD）中，再次被大幅度减弱，甚至有可能完全无法被检测到。相比之下，如果使用透明SERS器件，检测过程中将被测试剂分子置于器件正面，激光从器件背面入射，此时高浓度被测试剂分子层对入射激光和SERS光谱信号的干扰最小。这种情况下，可以得到较好的光谱信号。通过在石英基底上旋涂聚酰亚胺(PI)层，然后通过氧等离子体对PI层进行无掩模轰击，在石英基底上自行生成纳米纤维掩模，配合反应离子刻蚀工艺（RIE）制备了石英纳米锥森林结构。之后，通过金属纳米颗粒溅射工艺，得到 SERS透明器件。对于该SERS透明器件，在测试过程中，拉曼激光可从器件的正面以及背面分别入射。初步的测试结果表明，对于罗丹明6G（R6G）在10^-3～10^-6 mol·L^-1这一浓度范围内，背面入射方式收集的SERS光谱信号强度高于正面入射方式。另外，进一步研究了该SERS透明器件背面检测的一致性，得到了良好的结果，证明了其在实际生化检测中的可行性。这一工作有望扩展SERS在分析物检测领域中的应用。
		2020 Vol. 40 (04): 1168-1173 [摘要] ( 216 ) RICH HTML PDF (4574 KB) ( 74 )

	1174	缅甸琥珀“留光”效应和变色效应的谱学特征
		帅长春¹，尹作为^2*，薛秦芳²，完绍龙³，吴晓兵⁴
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1174-05
		近年有发现缅甸琥珀具有特殊的变色和“留光”效应，因其品种的稀有和珍贵，具有极高的商业价值和研究价值，而关于此类缅甸琥珀的颜色成因研究未见相关报道。笔者对缅甸变色效应琥珀、“留光”效应琥珀以及不变色普通琥珀样品进行了宝石学常规测试包括：X射线荧光光谱仪（XRF)、X射线粉晶衍射仪(XRD)、红外光谱仪、紫外可见分光光度计的测试，以探索缅甸“留光”效应和变色效应琥珀与普通琥珀的差异性，为缅甸琥珀“留光”效应和变色效应的颜色成因机理提供依据。研究结果如下; (1)XRF物质成分分析显示：缅甸“留光”效应琥珀含有较高的硫（S）是普通琥珀的4倍之多，较高的钙（Ca）元素含量接近普通琥珀含量的6倍；(2)XRD物质结构分析显示：缅甸变色效应琥珀在15⁰有尖锐的特征峰，而普通琥珀没有；(3)紫外光谱图中：缅甸变色效应琥珀在210和447 nm有独特的吸收峰，其他种类琥珀没有；(4)五颗琥珀样品的红外光谱吸收峰相同，显示其来自同一个产地缅甸。具有特殊光学效应的琥珀可能与缅甸琥珀形成的地层温压环境和地质年代有关，由于氧化程度高埋藏时间长，导致某些缅甸琥珀内部微结构以及微量杂质元素发生变化，以致出现一系列的特殊光学效应。
		2020 Vol. 40 (04): 1174-1178 [摘要] ( 318 ) RICH HTML PDF (2102 KB) ( 63 )

	1179	福建寿山豆耿石的矿物学和谱学初探
		席佳鑫^1,2，陈涛^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1179-07
		运用X射线粉晶衍射、傅里叶红外光谱、拉曼光谱等光谱学方法，辅以静水称重法、扫描电镜、湿化学分析等矿物学测试手段，对近年来在福建寿山发现的寿山石新品种——豆耿石的谱学和矿物学特征进行了研究。XRD测试结果表明样品豆耿石的主要矿物成分是有序度存在差异的地开石；物相和多型分析表明除2M1型地开石外的杂质矿物成分有黄铁矿、明矾石、多型为2M和1Tc过渡结构的叶蜡石和2M1多型的伊利石；对红外光谱谱峰的分析显示与XRD测试结果相符的物相特征，表明样品以无序地开石为主；由于样品切片显微镜下性状表明样品中浸染色脉和不透明矿物的含量对样品外观颜色存在显著的影响，因此使用原位拉曼光谱手段对微区色脉以及不透明矿物进行测试，结果显示光谱谱峰、拉曼位移和拉曼散射峰均表现出典型FeS₂光谱特征，说明样品中对豆耿石颜色起重要作用的深色部分主要成分均为黄铁矿；扫描电子显微镜下可见地开石呈显微隐晶一微晶结构，部分样品局部可见深色浸染色脉包裹着显微粒状的黄铁矿，自形-半自形结构分布；结合各化学分析与光谱测试结果分析可知，豆耿石的物理和矿物学性质与其密度、有序度和内部显微形貌的均匀致密程度存在关联；豆耿石的颜色成因与前人研究的寿山黑田（黑色田黄）及坑头黑不同，主要为呈微晶分布（粒度范围3～20 μm）的杂质矿物黄铁矿致色，基质地开石中的铁离子对呈色贡献不大。
		2020 Vol. 40 (04): 1179-1185 [摘要] ( 240 ) RICH HTML PDF (4018 KB) ( 50 )

	1186	西坡遗址出土器物的光谱学分析
		鲁晓珂¹，李伟东¹，李新伟²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1186-09
		目前, 光谱学分析已经成为支撑科技考古发展的重要技术手段, 在产地研究、呈色机理、测年分析等方面发挥了重要作用。河南省灵宝市西坡遗址以其丰富的仰韶文化遗存被确定为“中华文明探源工程”的首选遗址之一，灵宝地区是仰韶文化庙底沟类型的中心地带，可能与传说中的黄帝时代文化相对应。不少考古专家认为，对西坡遗址的勘探和发掘将有助于揭开中华五千年文明的起源之谜。西坡遗址出土器物也较为丰富，包括陶器、玉器、石器等，还有一些较为特殊的青绿色熔块，这些熔块比后世原始瓷釉的出现要早1 000多年。本研究综合运用电感耦合等离子体质谱/原子发射光谱分析（ICP-MS/AES）、电子探针（EPMA）、拉曼光谱（Raman）等光谱学分析技术，对河南灵宝西坡遗址出土50件陶器和1件熔块进行了分析。西坡遗址出土陶器以红陶、褐陶为主，同时也存在彩陶、红皮陶（带红色陶衣的陶器）、黄色陶、黑灰陶等。以往的研究主要将不同颜色的陶器归因为不同烧制气氛，并没有研究不同类别陶器的原料来源。该研究通过对泥质陶器中16种微量元素含量的测定及多元统计分析，探讨了不同种类陶器的原料特征，为研究陶器的生产和流通提供一定的科学依据。同时，研究了部分彩陶的显微结构和黑彩的物相组成，分析了遗址出土青绿色熔块的材料属性和组成结构特征。结果表明，大部分带红色陶衣的陶器，其所用胎泥原料中Ba含量相对较高，与其他陶器有一定的区别，可能具有特殊的原料来源；彩陶表面黑彩的着色矿物原料为磁铁矿；青绿色熔块化学组成除锰磷含量较低外，与原始瓷釉的化学组成比较接近，这些结果为了解仰韶文化时期制陶工艺以及社会生产状况提供了科学依据。研究表明，基于元素分析和结构分析的多种光谱学分析技术联用在考古材料的研究中效果显著。
		2020 Vol. 40 (04): 1186-1194 [摘要] ( 189 ) RICH HTML PDF (7558 KB) ( 61 )

	1195	烧结烟气脱硫脱硝用活性炭混合钢渣复合材料的光谱学分析
		张浩^1,2，范威威¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1195-06
		钢渣是冶金工业中产生的主要固体废弃物，其产量约为每年粗钢产量的15%~20%。由于技术的局限，导致我国钢渣利用率较低，仅为年钢渣产量的10%，同时加之管理制度的不健全，导致钢渣大量露天堆放，对土地资源、地下水源，以及空气质量形成严重影响。固体废弃物再利用是资源可持续发展的重要途径之一，钢渣的主要化学成分为CaO，SiO₂，Al₂O₃，MgO，Fe₂O₃，MnO，f-CaO等。面对上述问题，利用冶金固体废弃物与活性炭开发一种价格低廉且性能优越的活性炭混合钢渣复合材料，既是冶金固体废弃物的高附加值利用与资源可持续发展的重要途径之一，也是大幅降低改性活性炭生产成本与提高经济效益的重要途径之一。该研究创新性以活性炭与钢渣为研究对象，利用钢渣中含有的金属氧化物对活性炭进行改性处理制备用于烧结烟气脱硫脱硝的活性炭混合钢渣复合材料，通过搭建实验反应装置对活性炭混合钢渣复合材料的脱硫脱硝性能进行测试。利用X射线荧光光谱仪（XRF）对钢渣的化学成分进行测试与分析，比表面积及孔径测定仪（BET）对活性炭混合钢渣复合材料的孔结构进行测试与分析，傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）对钢渣的结构组成进行测试与分析，扫描电子显微镜（SEM）对活性炭混合钢渣复合材料的微观结构进行测试与分析，以揭示活性炭与钢渣制备活性炭混合钢渣复合材料的机理，以及活性炭混合钢渣复合材料对烧结烟气脱硫脱硝的机理。结果表明：当钢渣为电炉热泼渣、钢渣与活性炭质量比为2∶4、钢渣与活性炭细度为400目时，活性炭混合钢渣复合材料具有良好的脱硫脱硝性能与合理的经济性，即脱硫效率为100%、脱硝效率为58%。活性炭混合钢渣复合材料具有的多孔结构对SO₂和NO进行有作用，钢渣中Fe₂O₃与MnO₂促使活性炭官能团进行催化还原反应提高脱硫脱硝性能，其中吸附作用是主导与前提，催化还原反应是辅助与协同。以期为高附加值的钢渣利用提供新途径，实现钢铁企业以废治废、以废增效的目的。
		2020 Vol. 40 (04): 1195-1200 [摘要] ( 187 ) RICH HTML PDF (3448 KB) ( 51 )

	1201	电感耦合等离子体发射光谱法测定烟道灰中的铟
		周西林，王娇娜，弥海鹏，黄晴晴，刘中明
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1201-06
		铟是一种银白色稀有稀散金属，在地壳中的平均质量分数为0.000 01%，为了准确测定烟道灰样品中低含量的铟，通过对样品成分的初步分析，确定实验中溶解样品所用的酸及其比例。依次逐步加入HCl，HNO₃，HF和HClO₄（V∶V∶V∶V=15∶5∶2∶2），将样品完全溶解后，冷却至室温并移入分液漏斗，在HBr介质中，以溴化铵做盐析剂（溶液体积控制在25 mL左右）；移取25 mL乙酸乙酯作为萃取剂和稀释剂，萃取液直接导入配备有机进样系统的电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)，选择In 230.606 nm为分析谱线, 对烟道灰样品中的铟进行测定, 从而建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定烟道灰样品中铟的方法。实验样品溶解后，采用萃取分离法消除基体元素及共存元素的干扰。通过对萃取酸度、萃取剂、萃取方法、盐析剂、分析谱线等条件试验, 确定了最优的实验条件。铟的质量浓度在0.25~4.00 mg·L^-1范围内与其发射强度呈线性关系, 校准曲线线性相关系数为0.999 3，检出限为0.03 mg·L^-1，测定结果的相对标准偏差(n=11)小于5%，回收率在92%~102%之间。按照上述试验步骤测定5个烟道灰样品中的铟含量，其测定结果与ICP-MS法比较吻合。另外，与现有的分析方法（EDTA滴定法、分光光度法、原子吸收光谱法、X射线荧光光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法及质谱法等）相比，该法具有简便，快速，灵敏，准确度较高的优点，可用于铟含量在0.000 8%~0.10%之间烟道灰样品的批量检测。
		2020 Vol. 40 (04): 1201-1206 [摘要] ( 182 ) RICH HTML PDF (846 KB) ( 203 )

	1207	不同颗粒度铁屑LIBS光谱的基体效应及定量分析研究
		龚停停，田野，陈倩，薛博洋，黄甫臻，王林涛，李颖^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1207-07
		激光诱导击穿光谱（LIBS）对固体进行检测时，受固体的表面物理形态和化学特性影响较大，因此，基体效应分析对LIBS在线检测研究有重要的意义。为了提高LIBS对表面凹凸不平样品成分在线检测的准确度，进行了LIBS对不同颗粒度铁屑样品的定量分析。实验所用的9种铁屑样品性状为松散的粉末、颗粒或长条状，为防止激光与样品相互作用时发生飞溅，将样品粘到双面胶上进行固定。采用的激发波长为1 064 nm、脉冲能量为35 mJ，探测器延时和积分门宽分别设置为1和10 μs。为评估样品颗粒度不同导致的基体效应对LIBS光谱的影响，首先，利用主成分分析（PCA）对系列样品进行分类，结果显示，粉末状的四个样品被分出，即颗粒度不同导致的基体效应是样品光谱信号差异的主要原因。其次，以C3、C5两个样品研磨前后的基体元素特征谱线FeⅠ330.635 nm为研究对象，通过对比谱线的强度和相对标准偏差（RSD）发现，颗粒度越小，谱线强度越大，稳定性越好。为校正LIBS光谱基体效应的干扰，采用了样品研磨预处理和光谱数据预处理两种方法。将细长条状的C3和C5两个样品进行研磨，研磨后谱线的强度和稳定性有较大提升；分别研究了强度归一化、多元散射校正（MSC）以及两者结合对光谱进行处理的效果，三种光谱预处理均使谱线的稳定性得到显著提高。通过支持向量机（SVM）对Cu元素的定量结果进行了评估和对比，结果发现，采用研磨样品并结合强度归一化与MSC预处理得到的校正效果最优，最终使S1和S2两个待测样品的Cu元素预测相对误差（RE）分别降为1.745%和1.857%，预测均方根误差（RMSEP）降为0.020。该研究可为表面凹凸不平样品的LIBS检测提供一定的方法依据和参考。
		2020 Vol. 40 (04): 1207-1213 [摘要] ( 276 ) RICH HTML PDF (4341 KB) ( 71 )

	1214	高盐样品中锂的电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）测定研究
		韩涛¹，余晓平^1*，郭亚飞¹，李明礼²，多吉²，邓天龙¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1214-07
		锂是重要的战略金属和新能源材料，其开发利用受到全球的高度关注。在高盐卤水特别是盐湖卤水和地下卤水中富含巨量的锂资源，在对这些资源进行锂的开发利用过程中，需对锂的含量进行准确测定，然而卤水中共存的高浓度Na⁺，K⁺，Ca²⁺和Mg²⁺会对微量锂的准确测定产生严重的干扰。电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）具有线性范围宽和多元素同步分析能力，针对卤水中锂的快速准确测定，详细开展了高盐样品中锂的ICP-OES分析方法研究。结果表明，锂在610.364 nm处具有较高的信噪比，且Na⁺，K⁺，Ca²⁺，Mg²⁺和Ar不会对锂的测定产生显著的谱线干扰。然而，样品中大量共存的Na⁺，K⁺和Mg²⁺会对锂的测定产生严重的基体正干扰，而Ca²⁺产生负干扰。尽管内标法在消除基体干扰方面具有广泛的应用，但传统的以钇和钪为内标元素的内标法不能有效解决该问题。此外，针对标准加入法操作繁琐、不适合批量样品分析问题，以及基体匹配法需多离子匹配，且不适合样品基体组成变化的批量样品分析等问题，考察了采用单一组分进行复杂基体匹配的可行性。由于NaCl广泛存在于卤水中，且对锂的测定具有显著的增敏效应，通过系列研究发现，通过同时向样品和标准溶液中加入10 g·L^-1的NaCl，成功解决了总量不超过40 g·L^-1的NaCl，KCl和MgCl₂所产生的干扰。尽管采用该法或沉淀预分离方式均不能消除Ca²⁺产生的负干扰，但当样品中Ca²⁺含量不高于1.8 g·L^-1时，对测定不产生显著的影响。通过采用该方法对三种不同基体组成的卤水样品进行加标回收测定，其回收率在96.60%~104.20%范围内。此外，通过与电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定结果进行对比，充分论证了该法的准确性和可靠性（相对误差±3.66%）。该法仅以单一的NaCl进行复杂基体匹配，不仅简化了操作，还实现了基体组成变化的批量样品分析，因而在卤水中锂的快速准确测定及锂资源开发利用方面具有重要意义。
		2020 Vol. 40 (04): 1214-1220 [摘要] ( 327 ) RICH HTML PDF (3059 KB) ( 297 )

	1221	X射线荧光光谱中低分离度重叠峰分解的方法研究
		周世融^2,3，何剑锋^1,2,3*，任印权^2,3，汪雪元^1,2，叶志翔^2,3
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1221-06
		由于轻元素自身特征X射线以及测量元素间特征X射线的相互干扰，受仪器能量分辨率的影响，实测X射线荧光光谱会产生严重重叠。以色谱分离度Rs作为计算谱峰重叠程度的指标，Rs低于0.5的重叠峰作为研究对象，提出一种峰锐化法结合双树复小波变换分解低分离度重叠峰的新方法，并对模拟X射线荧光光谱和实测X射线荧光光谱进行了新方法的验证。首先，在详细介绍峰锐化法和双树复小波变换分解重叠峰原理的基础上，通过仿真结果发现：当Rｓ=0.38时，两种方法皆不能单独实现重叠峰的分解；然而，峰锐化法处理后的信号不仅保留了原始信号的峰位特征，还出现了分离度明显变大的现象。因此，可以通过调节峰锐化法的权值实现对低分离度重叠峰的初步锐化，再对锐化后的信号做双树复小波变换，结果实现了对模拟重叠峰的分解，验证了新方法分解低分离度重叠峰的优越性。其中，双树复小波变换的分解层数为2~6层，第一层选择near_sym_b滤波器，第一层以上选择qshift_d滤波器，且当细节系数放大倍数为1~10时，重叠峰的分解结果更准确。然后，模拟了K元素K_α能量峰与其K_β能量峰的重叠光谱Rs=0.44）以及Fe元素K_β能量峰与Co元素K_α能量峰的重叠光谱（Rs=0.34），用新方法对谱线进行处理，结果实现了重叠峰分解，且分解后峰位和峰面积的相对误差分别在1%和6%以内，验证了该方法分解光谱中低分离度重叠峰的可行性。最后，用新方法对实测的Ca元素X射线荧光光谱进行处理，最终也实现了重叠峰分解，且分解后的峰位相对误差分别为0.8%和0.7%。结果证明：峰锐化法结合双树复小波变换能够有效分解低分离度重叠峰，且在解决X射线荧光光谱中谱峰严重重叠的问题上具有实用性。
		2020 Vol. 40 (04): 1221-1226 [摘要] ( 230 ) RICH HTML PDF (4249 KB) ( 98 )

	1227	X射线衍射法在土壤粘粒矿物测定方面的研究进展
		徐蕾^1,3，袁会敏^1,3*，江荣风^1,3，王雁峰²，武良²，王盛锋²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1227-05
		土壤是由大小不同、形状各异的颗粒组成，其中土壤粘粒矿物是土壤的重要组成部分之一，它不仅蕴含着土壤的形成轨迹、发生学特征以及成土环境的变化，而且还能够对土壤中的营养物质以及水分起到保蓄的作用。同时，由于不同类型土壤的粘粒矿物组成不尽相同，不同利用方式以及长期定位施肥都会对土壤粘粒矿物的演变产生影响，因此研究土壤粘粒矿物的组成及演变规律，可以更加全面的了解不同类型土壤之间的发生学规律，对探究土壤肥力的可持续性具有重要意义。目前对土壤粘粒矿物展开研究已经成为农业绿色发展研究的重点之一，X射线衍射分析法（XRD）作为研究土壤粘粒矿物最有效的手段，具有方便、快捷、测量精度高以及对样品无污染等优点，近年来受到国内外学者的广泛关注。文章介绍了X射线衍射分析法测定土壤粘粒矿物的基本原理和分析方法，综述了该技术在测定土壤粘粒矿物方面的国内外研究进展，并对X射线衍射分析法测定粘粒矿物的应用前景进行了展望。应用XRD对土壤粘粒矿物进行研究，结合传统分析方法对土壤基本性质进行测定，可以揭示不同类型土壤的粘粒矿物组成及差异，以及不同利用方式下的土壤粘粒矿物的组成和演变规律，从而为土壤肥力的可持续利用及农业绿色发展提供理论基础和技术支撑。目前有关土壤粘粒矿物演变展开的研究多集中于长期定位施肥处理上，而对于长期秸秆还田以及不同耕作方式引起的土壤粘粒矿物演变的研究却非常少，相信未来，XRD可以被应用到土壤研究的更多方面，为农业绿色发展做出贡献。
		2020 Vol. 40 (04): 1227-1231 [摘要] ( 389 ) RICH HTML PDF (1029 KB) ( 137 )

	1232	不同耕法下秸秆还田对土壤WSOC荧光特性的影响
		李玉梅¹，王根林^2*，李承阳^1，3，刘峥宇⁴，孟祥海⁵，王伟¹，邵广忠⁵，胡颖慧⁵
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1232-06
		为探讨秸秆还田对土壤水溶性碳（WSOC）的影响，采用田间定位试验，研究连续免耕、浅翻、深翻与免耕秸秆覆盖、秸秆浅翻及深翻还田方式下，旱地草甸土WSOC随土层深度变化的荧光特征。结果表明：0～50 cm土层，3种耕法与相应秸秆还田方式土壤WSOC均解析出2类 3个荧光组分，即类腐殖质组分C1(240/400 nm)和C2(245，400/465 nm)及类蛋白质组分C3(220，275/325 nm)；无论浅翻还是深翻，0～20 cm表土层C1＞C2＞C3，20～30 cm土层C3组分的变化与C1，C2组分呈负相关，秸秆还田增加了30～50 cm土层C3组分的含量；荧光指数分析表明，土壤WSOC组成为非生物源与生物源的混合物，10～20 cm土层异源特征明显，免耕与免耕秸秆覆盖20～50 cm土层自生源特征较强；秸秆深翻还田40～50 cm土层腐殖质的产生和积累趋势增强，C2/C1比值高于秸秆浅翻还田和秸秆覆盖。
		2020 Vol. 40 (04): 1232-1237 [摘要] ( 169 ) RICH HTML PDF (4640 KB) ( 45 )

	1238	基于无人机多光谱图像的土壤水分检测方法研究
		李鑫星¹，朱晨光¹，傅泽田^1,3，严海军²，彭要奇³，郑永军^3*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1238-05
		以表层土壤为对象，探究土壤的多光谱反射率与土壤水分含量相关性，进行基于无人机多光谱图像的土壤水分含量预测模型方法的探究。选取中国农业大学通州实验站为研究区域，实地采集试验田的土壤样本100组，按照一定梯度配制土壤含水量，配成的土壤含水率为10%~50%之间，土壤含量的真实值采用土壤烘干法进行测定。多光谱相机灵巧便捷，可搭载在无人机上对土壤进行监测。将RedEdged-M型多光谱相机搭载在Phantom 3型无人机上，选择阳光充足的采集环境，实时采集土壤样本的多光谱图像，建立土壤多光谱信息与水分含量之间的模型。利用处理光谱数据的ENVI5.3软件提取土壤样本多光谱信息，以多光谱相机自带的标准白板反射率为100%，计算出土壤样本在蓝、绿、红、红边、近红外五个波段的光谱反射率。采用BP神经网络算法、支持向量机算法、偏最小二乘算法分别建立基于无人机多光谱图像的土壤水分含量的预测模型。以80组土壤样本数据作为训练集，建立基于多光谱图像的土壤水分含量预测模型。采用莱文贝格-马夸特算法对BPNN进行改进，提高了其训练速度，当网络结构为5-10-1时，训练效果最好，本文选择该网络结构；SVM采取高斯核函数，当参数为0.56时，模型效果最好。本研究采用归一化均方根误差（NRMSE）和决策系数（R²）对三种土壤水分含量的预测模型进行定量对比。以20组土壤样本数据作为测试集，结果可知，基于BP神经网络土壤水分含量预测模型的NRMSE为0.268，R²为0.872；基于支持向量机的土壤水分含量预测模型的NRMSE为0.298，R²为0.821；基于偏最小二乘土壤水分含量预测模型的NRMSE为0.316，R²为0.789。对三种模型分析可知，基于BPNN的土壤水分含量预测模型效果均较好。结果可知，土壤的光谱反射率与含水率间存在较密切的相关性，将多光谱相机搭载在无人机上可以对土壤水分含量进行有效的实时监测，对监测土壤墒情提供技术支持和理论支撑。
		2020 Vol. 40 (04): 1238-1242 [摘要] ( 394 ) RICH HTML PDF (2700 KB) ( 158 )

	1243	基于可见光谱的鱼苗体长估测方法研究
		李振波^{1, 2, 3}，钮冰姗¹，彭芳¹，李光耀¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1243-08
		在鱼苗养殖过程中, 同一养殖池会出现个体大的鱼苗攻击个体小的鱼苗, 个体小的鱼苗会出现伤病甚至死亡, 造成经济损失, 鱼苗分塘和售卖价格主要与其体长参数相关，因此需要对不同大小的鱼苗进行分离。鱼苗分类主要依赖于不同大小的网筛，费时费力，且容易对鱼苗造成损伤。针对传统人工分离方法效率低下并且缺乏科学指导的问题, 本文提出了基于可见光谱的鱼苗体长估测方法研究, 能够根据鱼苗图像计算鱼苗长度并进行分类。为了精确无损的获取鱼苗的体长，提出了基于迁移学习ResNet50模型的鱼苗体长估测方法。首先采集在同等高度条件下拍摄的不同长度鱼苗图像，同时手工测量鱼苗的实际长度作为数据集的标签，用四种迁移学习模型AlexNet, VGG16, GoogLeNet, ResNet50对鱼苗体长进行估算，通过验证集准确率，测试集准确率，以及不同方法的运行时间三个指标进行分析，AlexNet模型验证集准确率90.04%，测试集准确率89.82%，运行时间52 min 3 s；VGG16模型验证集准确率91.01%，测试集准确率91.17%，运行时间131 min 37 s；GoogLeNet模型验证集准确率88.02%，测试集准确率88.39%，运行时间45 min 2 s；ResNet50模型验证集准确率91.92%，测试集准确率91.09%，运行时间99 min 17 s；确定方法ResNet50。该模型具有50层的Residual Network架构，用迁移学习的方法将在ImageNet上训练得到的卷积层的参数传递到训练所使用的模型上，并调整softmax层适应本文问题。对来自10种不同长度的6 677个样本的鱼苗数据集上的实验结果表明该方法可以有效地用于鱼苗分类，通过对模型ResNet50的迁移学习的层数，迭代次数，学习率，最小批处理尺寸（Mini Batch Size）进行微调以优化模型。实验结果表明，当迁移学习模型的迁移层数为30，迭代次数为6，学习率为0.001，Mini Batch Size为10时，方法效果达到最优，模型的验证集准确率94.31%，测试集的准确率达到93.93%。该算法与传统的图像处理方法相比估算鱼苗体长准确率提高2%左右。在未来实际生产场景中，可以将该方法嵌套入鱼苗体长分离装置之中，真正的做到将科研落地，投入到实际的生产之中，减少鱼苗损伤，为未来的无人渔场奠定基础。
		2020 Vol. 40 (04): 1243-1250 [摘要] ( 236 ) RICH HTML PDF (4758 KB) ( 64 )

	1251	基于超连续光谱特级初榨橄榄油的快速检测方法
		王泓鹏，万雄^*，袁汝俊
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1251-06
		特级初榨橄榄油作为一种冷榨植物油含有较为丰富的不饱和脂肪酸和多酚类化合物，其营养价值较高。目前，橄榄油的掺假问题是业界最严重的问题之一，中国对橄榄油的消费量与日俱增，国内橄榄油市场较为混乱，掺假造假现象层出不穷，从橄榄油的国外进口到国内二次包装都有可能存在人为干扰和品质造假，如果不加以有效监督和制止，对国民的健康和财产将造成严重损失。如果通过传统的化学分析方法获取所有成分信息势必会增加检测周期，不利于商品的快速流通，对生产厂商和消费者来说都是一种损失。为应对复杂多变的橄榄油掺伪技术及国内具备橄榄油检测资质机构不足的问题，提出一种基于超连续光谱特级初榨橄榄油的快速检测方法，为实现快速鉴别提供了可能性，研究选用特级初榨橄榄油、菜籽油、茶油、芝麻油、稻米油、葵花油、玉米油以及大豆油作为研究对象，分别采集每种植物油的超连续光谱并对初步光谱数据进行光谱预处理，最后计算了不同样本间超连续光谱的皮尔逊相关系数并以此作为特级初榨橄榄油判别的主要依据。实验结果显示不同样本特级初榨橄榄油间的超连续光谱的皮尔逊相关系数在0.901 1以上，而特级初榨橄榄油与其他种类植物油的超连续光谱的皮尔逊相关系数在0.172 2~0.899 0之间。研究表明以皮尔逊相关系数0.901 1作为判别特级初榨橄榄油与其他植物油的检测阈值，可实现快速实时的精准检测识别。该技术与分光光度计的吸收透射光谱相比，最大的优势在于采集周期短和光谱指纹特征丰富，周期短表现为光谱曝光采集时间仅为100 ms，光谱指纹特征丰富表现为除包含吸收光谱外还表现出各种荧光活性物质所特有的荧光光谱。除此之外，可将超连续谱光源应用推广到食品安全检测技术领域。该技术装置简单且易于推广对国内橄榄油的检测和市场规范具有一定的研究意义。
		2020 Vol. 40 (04): 1251-1256 [摘要] ( 157 ) RICH HTML PDF (7559 KB) ( 63 )

	1257	多光谱图像的玉米叶片含水量检测
		彭要奇¹，肖颖欣²，傅泽田¹，董玉红¹，李鑫星³，严海军⁴，郑永军^5*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1257-06
		水是植物正常生长发育必不可缺的元素之一，能够快速检测并获取植物叶片水分，对田间作物灌溉生产管理和作物的生理需水特性研究等具有重要的意义。利用RedEdge-M型号多光谱相机，以不同生育期的55组玉米叶片作为试验对象，在光线充足且无阴影遮挡的环境下对试验玉米叶片样本进行拍摄，拍摄过程中通过直连下行光传感器来消除太阳高度角对光谱反射的影响，每组玉米叶片样本经过拍摄可得到蓝、绿、红、近红外和红边等5个波段的TIFF图像。借助图像处理软件ENVI5.3构建玉米叶片样本兴趣区域(ROI)，以ROI范围内玉米叶片样本的平均反射光谱作为该样本的反射光谱来减小镜头边缘减光现象带来的误差。参照标准白板出厂时提供的专属标定反射率、白板ROI范围内的平均反射光谱和玉米叶片样本白板ROI范围内的平均反射光谱，比值换算得到各组玉米叶片5个波段处的光谱反射率。同时利用YLS-D型号植物营养测定仪，采用五点取样法选择玉米叶片的5个区域测取玉米叶片样本的水厚度平均值作为叶片含水量的测量指标。随机选取43组玉米叶片样本得出的光谱反射率作为训练样本，采用BP神经网络建立基于多光谱图像的玉米叶片含水量反演模型，并融合莱文贝格-马夸特理论(Levenberg-Marquardt, L-M)进行经典神经网络现有缺点的改进。输入神经元数目为5个，即蓝、绿、红、近红外和红边等5个波段图像对应的反射率，输出神经元为1个，即玉米叶片含水量。剩余12组玉米叶片作为验证样本用于模型反演数据的相关性分析，结果表明，利用多光谱图像光谱信息并结合基于Levenberg-Marquardt方法改进后BP神经网络玉米叶片含水量反演模型，模型反演的拟合相关系数能达到0.896 37，12组验证集中玉米叶片含水量参考值和反演值的相关系数r达到0.894 8，反演结果比较理想。可以实现对玉米叶片含水量的快速准确检测，对精准农业的推广和应用提供了方法和参考依据。
		2020 Vol. 40 (04): 1257-1262 [摘要] ( 231 ) RICH HTML PDF (1774 KB) ( 97 )

	1263	基于高光谱开发滩羊肉中高铁肌红蛋白含量的定量函数
		程丽娟¹，刘贵珊^1*，何建国¹，万国玲¹，马超²，班晶晶¹，马丽敏¹，杨国华¹，袁瑞瑞¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1263-07
		高铁肌红蛋白（metmyoglobin, MetMb）在肉中所占的比例直接影响肉的色泽。利用可见近红外光谱（ViS-NIR）采集到的滩羊肉数据与化学计量学方法相结合，探讨高光谱成像快速无损检测滩羊肉中MetMb含量的可行性以及开发滩羊肉中MetMb含量的定量函数。采用分光光度计测量滩羊样本的MetMb含量，使用ENVI4.8软件提取贮藏期间200个样本光谱图像的感兴趣区域，将获取的光谱数据与化学值相结合，定量解释两者的相关性；利用光谱理化值共生距离法，按照3∶1的比例划分样本，对校准模型进行独立（外部）验证；采用乘法散射校正（multiple scattering correction，MSC）、一阶导数 (first derivative, 1^st derivative)和去趋势(De-trending)等3种不同的方法对原始光谱数据进行预处理，以消除噪音对原始光谱的干扰；竞争性自适应加权算法(competitive adaptive reweighted sampling，CARS)、区间变量迭代空间收缩方法（interval variable iterative space shrinkage approach, iVISSA)、间隔随机蛙跳算法（interval random frog，IRF）、变量组合集群分析法(variables combination population analysis，VCPA)、连续投影算法(successie projection algorithm，SPA)以及IRF+SPA、iVISSA+SPA组合方法被用于光谱的变量选择和优化；使用典型的线性建模方法：偏最小二乘回归(partial least square regression, PLSR)建立全波段和特征波段的预测模型，确定最佳模型；通过最佳模型建立滩羊肉中MetMb含量的定量函数。结果表明：原始光谱模型性能较好于3种预处理光谱的模型性能，其R²_C=0.852，R²_P=0.788，RMSEC=4.604，RMSEP=5.729；原始光谱经过CARS，VCPA，IRF，SPA，iVISSA，IRF+SPA，iVISSA+SPA等方法分别选出16，13，48，14，45，10和11个特征波长，占总波长的12.8%，10.4%，38.4%，11.2%，36%，8%和8.8%。通过对比PLSR模型，IRF+SPA-PLSR模型性能最佳，R²_C=0.808，R²_P=0.826，RMSEC=5.253，RMSEP=5.149，IRF+SPA算法不仅减少了计算时间，而且生成了更准确，更稳健的预测模型；最后，基于IRF+SPA算法建立的MetMb含量的定量函数为： $\72dpi \inline \hat{y}$ _(MetMb)=3.249 7+1.900 2λ₄₆₈-4.791 2λ₄₈₂+5.913 5λ₅₁₂-1.856 2λ₅₃₀-5.879 3λ₅₄₅+2.246 3λ₅₆₀+5.066 1λ₅₈₀-2.320 1λ₅₈₈+1.214 9λ₇₉₀-1.348 8λ₈₁₄。表明ViS-NIR光谱对滩羊肉中MetMb含量的快速无损检测是可行的，开发的定量函数为快速测定滩羊肉中MetMb的含量提供参考。
		2020 Vol. 40 (04): 1263-1269 [摘要] ( 169 ) RICH HTML PDF (3858 KB) ( 71 )

	1270	近红外高光谱图像的宁夏枸杞产地鉴别
		王磊^1,2，覃鸿^1,2，李静³，张小波³，于丽娜^1,2，李卫军^1,2，黄璐琦^4
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1270-06
		宁夏产地的宁夏枸杞属于《中华人民共和国药典》收录的道地药材，药用价值较高、消费者青睐度更高，然而优质宁夏枸杞的种植面积较小、产量较低、枸杞子市场以乱充好、以其他产地冲抵道地产区产品的现象频发。因此，建立快速有效的宁夏枸杞产地鉴别模型对监督市场具有重要的意义。日常的市场交易枸杞子的鉴定一般凭借经验，但是该方法误差较大，可信度较低。传统的理化实验鉴别周期较长，非专业人员无法操作。近些年一些学者研究发现不同产地的宁夏枸杞成分含量具有差异性，然而枸杞子样本较小、形状不规则、成分分布不均匀，近红外光谱鉴别通常需要碾碎成粉末然后采集光谱信息，无法做到无损批量地采集枸杞子数据来鉴别枸杞子产地。近红外高光谱图像结合了近红外光谱和图像，包含丰富的空间信息和光谱信息，可以实现无损批量地采集非均匀样本光谱信息。利用近红外高光谱图像对甘肃、青海、新疆、宁夏和内蒙5个产地的宁夏枸杞进行产地鉴别。使用近红外高光谱图像系统采集了1 650个样本数据之后，通过阈值分割、图像去噪等方法提取出感兴趣区域(region-of-interest, ROI)。对比了ZCA白化(zero-phase component analysis whitening)预处理方法和常用的标准化(normalization)预处理方法，实验结果表明ZCA白化预处理是一种有效的高光谱数据预处理方法，可以去除特征之间的相关性，提升产地鉴别模型的准确率。对预处理后的数据采用偏最小二乘降维(partial least squares based dimension reduction, PLSDR)降低模型复杂度，结果表明经过ZCA白化预处理后的数据可以由288维特征降低到4个主成分，使得去除相关性后的特征可以被更少的隐藏特征来表示，这样可以极大程度上降低模型复杂性。最后，将降维后的特征输入到不同的分类器中进行训练，包括支持向量机(support vector machine, SVM)、Fisher线性判别分析(linear discriminant analysis, LDA)和Softmax分类。其中，基于ZCA白化、PLSDR和Softmax分类的模型表现最好，在测试集上的平均准确率为94.06%，可以有效的鉴别宁夏枸杞产地。
		2020 Vol. 40 (04): 1270-1275 [摘要] ( 330 ) RICH HTML PDF (1816 KB) ( 200 )

	1276	红外光谱数据融合对美味牛肝菌产地鉴别
		胡翼然¹，李杰庆¹，刘鸿高²，范茂攀^1，王元忠^3
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1276-07
		近年来食品安全问题频发，消费者愈加重视食品原产地的环境安全，导致地理标志产品的需求增加。美味牛肝菌（Boletus edulis）作为一种健康食品，其产品品质受原产地环境影响较大，为保护消费者的身体健康，防止假冒伪劣产品进入市场，急需一种高效、廉价的美味牛肝菌产地鉴别技术。采用数据融合策略结合偏最小二乘判别（PLS-DA）模型对美味牛肝菌的产地进行鉴别。扫描来自8个产地（昆明、楚雄、玉溪、迪庆、大理、保山、文山和曲靖）141个样品的傅里叶变换近红外光谱和傅里叶变换中红外光谱。使用Kennard-Stone算法将所有样品划分为2/3的训练集和1/3的预测集，利用三种融合策略（低级、中级和高级）对4个单一光谱矩阵：近红外的菌柄(N-b)、近红外的菌盖(N-g)、中红外的菌柄(M-b)、中红外的菌盖(M-g)，建立偏最小二乘判别（PLS-DA）模型。用交叉验证均方根误差（RMSECV）和预测均方根误差（RMSEP）评价模型稳定性，非错误率（NER）、训练集正确率和预测集正确率评价模型分类性能，综合多种评价指标，找出美味牛肝菌产地鉴别的最佳方法。结果表明：（1）近红外和中红外光谱均能鉴别美味牛肝菌产地；（2）中红外光谱所建立的模型优于近红外光谱所建立的模型；（3）三种融合策略均可提高美味牛肝菌的产地鉴别效果，产地鉴别效果优劣依次为中级融合、高级融合、低级融合、单一光谱模型。通过融合近红外和中红外光谱使用PLS-DA进行基于特征值LV的中级融合策略，建立不同产地美味牛肝菌鉴别模型，有最少的变量数（49），最高的产地训练集正确率（100%），最高的产地预测集正确率（100%），最低的RMSEP（0.133），实现了美味牛肝菌产地的快速、准确鉴别，可以作为美味牛肝菌产地溯源的一种可靠方法。
		2020 Vol. 40 (04): 1276-1282 [摘要] ( 187 ) RICH HTML PDF (2257 KB) ( 69 )

	1283	根区增温对玉米幼苗主要代谢物傅里叶红外光谱特性及叶绿素含量的影响
		夏镇卿，司雷勇，金岩，扶亚芳，王奇，路海东^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1283-06
		为深入研究根区温度对玉米幼苗主要代谢物以及叶绿素含量的影响，试验设置常温（24 ℃）、中温（30 ℃）和高温（36 ℃）三个根区温度水平，以SD609（保绿型）和SD902（衰老型）两个不同抗逆型玉米品种为样品，采用傅里叶变换红外光谱仪（Tensor Ⅱ，德国布鲁克）测定玉米幼苗根、茎、叶三个器官的光谱特征。结果表明：不同根区温度处理对玉米幼苗各个器官有机物含量有显著影响，但影响程度不同，大体表现为根>茎>叶；玉米幼苗根、茎、叶在3 330，2 927，1 639，1 515，1 350，1 250和1 055 cm^-1等波数处透射率均受根区温度的影响，且在根区中温条件下各器官上述波数处透射率较低，根区高温条件下透射率较高，在1 055 cm^-1处各处理差异最为明显；不同抗逆型品种在根区增温条件下FTIR光谱特征有较大差异，抗逆性较差的衰老型品种（SD902）在不同根区温度处理下FTIR光谱特征差异较大，叶绿素含量受根区增温影响较大，而抗逆性较好的保绿型品种（SD609）不同处理间差异较小，叶绿素含量受根区增温影响较小；根区温度对不同玉米品种根系活力及叶绿素含量影响均表现为中温（30 ℃）>对照（24 ℃）>高温（36 ℃）。因此，适当提高根区温度可以显著提高玉米幼苗根系活力、叶绿素、碳水化合物尤其是多糖含量，以及茎秆和叶片中蛋白质、核酸含量，但温度过高会使多糖、脂类、叶绿素含量以及根系活力迅速下降；与SD609相比，SD902对根区温度反应较为敏感，在根区高温条件下，玉米内源物质合成受阻，而SD609能保持相对较高的多糖及叶绿素含量，对根区高温条件有相对较好的适应性。根区温度对玉米幼苗根系作用最大，可通过影响根系吸收、物质合成及物质转运功能，进而影响茎秆、叶片有机物以及叶绿素含量。
		2020 Vol. 40 (04): 1283-1288 [摘要] ( 163 ) RICH HTML PDF (2508 KB) ( 47 )

	1289	SO₂气体排放的紫外成像遥感监测
		熊远辉^{1, 2}，罗中杰¹，陈振威²，于光保^{1, 2}，段为民²，刘林美²，李发泉²，武魁军^2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1289-08
		工业烟囱及船舶尾气中SO₂气体排放是造成大气污染的重要因素。SO₂容易被氧化生成硫酸雾或硫酸盐气溶胶，产生酸雨，严重危害大气生态环境平衡及人类健康。现有的SO₂光学遥感测量技术，如拉曼散射激光雷达、差分吸收激光雷达 (DIAL)、傅里叶变换红外吸收光谱（FTIR）、紫外差分吸收光谱（DOAS）、高分辨光谱成像等，难以兼顾气体污染监测对高时间分辨率、高空间分辨率以及便携机动等应用需求。近年来，紫外SO₂相机成像探测因探测精度高、实用性强得到迅速发展，该技术时间分辨率高、空间分辨力强，能从解析图像中直观在线获取污染气体浓度在空间的二维分布及随时间的排放率，对于监测环境污染有重要作用。基于紫外SO₂相机成像探测技术，围绕SO₂柱浓度探测的测量原理及影响因素、仪器设计及实验方法、反演算法及结果比对等方面开展研究。取得的成果主要有：（1）利用窄带滤光片的窄波窗口，用紫外相机测量310 nm附近的SO₂紫外吸收，建立了紫外成像遥感监测理论模型，介绍了紫外成像遥感检测获取SO₂浓度图像的测量原理；（2）将滤光片放置镜头前后，讨论了不同入射角对滤光片中心波长及透过率曲线的影响，发现滤光片放置镜头后，相机系统对SO₂的灵敏度受入射角影响更小，对SO₂浓度图像的反演误差更小；（3）分析了太阳高度角对SO₂浓度图像反演的影响，阐明了SO₂浓度反演曲线实时校准的不可或缺性；（4）通过理论分析设计出了紫外成像遥感探测装置，开展了基于紫外成像遥感监测SO₂气体排放的实验研究，通过2-IM法拟合出了人工天空背景，获得了SO₂光学厚度图像，利用标准泡进行校准，反演出了SO₂浓度图像；（5）采用DOAS技术对SO₂气体排放进行监测，与紫外成像遥感获得的SO₂浓度进行对比表明，两方法实验结果所计算得到的浓度信息趋势相一致，从而证明紫外成像遥感监测技术测量结果的准确性，同时展现了该技术在工厂烟囱及船舶尾气污染排放遥感监测中的巨大应用前景。
		2020 Vol. 40 (04): 1289-1296 [摘要] ( 263 ) RICH HTML PDF (4706 KB) ( 56 )

	1297	基于核岭回归方法的恒星大气物理参数的自动测量
		李航飞，屠良平^*，胡煜寒，刘昊，赵健
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1297-07
		我国大科学工程项目LAMOST巡天计划每观测夜能获取多达数万条天体光谱数据，天文学家通过对天体光谱的分析观察可以获取有效的天文信息用于天文学或天体物理学的研究。而针对海量数据，寻找自动方法分析天体光谱并进行天体各种物理参数的测量就具有重要研究意义和价值。这一课题也吸引了许多学者进行研究，但目前所尝试的算法和相应结果仍然需要进一步改进，针对这一需求深入研究了核岭回归（KRR）方法在恒星大气物理参数（包括有效温度、表面重力和金属丰度）自动测量方面的应用，特别是在我国大科学工程项目LAMOST所释放光谱数据上的应用。核岭回归是岭回归算法的进一步发展，而岭回归是最小二乘方法的一种变形，其具有解决高维多重共线性问题的能力。所以KRR方法适合于处理高维的天体光谱信息，从LAMOST的第五期释放数据中随机选择了2万条被识别为恒星的光谱数据用于实验测试，该数据既包含低信噪比数据，也包含高信噪比数据（g, r, i波段平均信噪比最低至6.7，最高到793）。首先，本文对光谱进行预处理，包括三个步骤：(1)利用小波变换对光谱数据进行去噪处理；(2)因为LAMOST采用的是后期修正的流量定标设计，所以还通过流量归一化来避免部分光谱流量值不准确的问题；(3)由于每条光谱维数高达数千维，利用主成分分析方法（PCA）对光谱进行了降维。然后，利用KRR方法建立了光谱数据和标准化后的三大参数值之间的回归模型。最后，通过设计进行不同的组合实验对KRR算法模型进行了测试分析，并与经典算法支持向量回归（SVR）进行了对比。综合所有实验结果显示KRR方法对应的有效温度、表面重力和金属丰度的测试平均绝对误差分别为82.989 7 K，0.185 8 dex和0.121 1 dex, 优于SVR的144.230 8 K，0.188 6 dex和0.124 6 dex。特别是KRR在温度测试结果上有较大优势，由此表明KRR方法能够有效地应用于天体光谱特别是恒星光谱参数的自动测量处理中。
		2020 Vol. 40 (04): 1297-1303 [摘要] ( 184 ) RICH HTML PDF (4482 KB) ( 52 )

	1304	LAMOST光谱J152238.11+333136.1 P-Cygni轮廓分析
		屈彩霞，杨海峰^*，蔡江辉, 荀亚玲
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1304-05
		LAMOST一期巡天成功获取河外星系光谱超过150 000条，大样本光谱数据为探索奇异、稀有的天体从而完善现有的天体演化理论提供了必要的数据条件；而先进的信息技术为从海量的数据中挖掘这些珍稀样本提供了有效途径。针对采用基于DoPS的数据挖掘方法，从LAMOST DR5星系光谱数据获得的离群数据挖掘结果中，呈现出疑似P-Cygni轮廓特征的光谱J152238.11+333136.1进行了深入讨论。首先针对该光谱的基本信息、疑似P-Cygni轮廓特征以及相应的离群数据挖掘方法进行了简要表述，光谱在Hβ和[OⅢ]λ4860处呈现P-Cygni轮廓，在NeⅢλ3869和HeⅠλ5874处呈现反P-Cygni轮廓；其次，对该特征的真实性及其生成机制从以下4个角度展开讨论。(1）交叉同源观测。Sloan巡天2004年（相差11年）的同源观测，其光谱上并未呈现对应的特征，据推测可能是正在进行的演化活动或者光纤定位误差所致；(2）通过分析光谱质量、减天光残差等方法，分析P-Cygni特征是否为观测或数据处理所致。NeⅢλ3869和HeⅠλ5874处呈现反P-Cygni轮廓可信度较低；同时，通过比较目标光谱与超级天光，以及相邻光纤观测到的光谱在对应波长处的光谱特征，说明存在 P-Cygni轮廓为减天光过程导致的可能性；(3）光谱子型差异。IRAS和WISE等近红外同源观测，显示其为Seyfert 2型星系，光学波段发射线强比[NⅡ]/Hα，[OⅢ]/Hβ显示其为HⅡ区，结合光学、红外测光图像特征，推测目标可能是两个星系进行并合活动；(4）从导致P-Cygni轮廓的物理机制的角度，分析了由星系并合触发外流、由恒星形成（爆发）电离气体触发的外流以及由Wolf-Rayet特征星系的超星风等原因引起的可能性。
		2020 Vol. 40 (04): 1304-1308 [摘要] ( 233 ) RICH HTML PDF (3106 KB) ( 63 )

	1309	*Detection of Apple Marssonina Blotch* with PLSR, PCA, and LDA Using Outdoor Hyperspectral Imaging**
		Soo Hyun Park^{1, 3}, Youngki Hong², Mubarakat Shuaibu¹, Sangcheol Kim², Won Suk Lee^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1309-06
		In this study, hyperspectral images were used to detect a fungal disease in apple leaves called Marssonina blotch (AMB). Estimation models were built to classify healthy, asymptomatic and symptomatic classes using partial least squares regression (PLSR), principal component analysis (PCA), and linear discriminant analysis (LDA) multivariate methods. In general, the LDA estimation model performed the best among the three models in detecting AMB asymptomatic pixels, while all the models were able to detect the symptomatic class. LDA correctly classified asymptomatic pixels and LDA model predicted them with an accuracy of 88.0%. An accuracy of 91.4% was achieved as the total classification accuracy. The results from this work indicate the potential of using the LDA estimation model to identify asymptomatic pixels on leaves infected by AMB.
		2020 Vol. 40 (04): 1309-1314 [摘要] ( 175 ) RICH HTML PDF (4764 KB) ( 63 )

	1315	*Elemental Analysis of Tea Leaves (Camellia Sinensis) and Their Own Soils at Eastern Black Sea Region in Turkey*
		Canan Aksoy, Hatice Kabaoglu, Gökhan Apaydın, Aziz Safi, Engin Tırasoglu
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1315-06
		People consume tea brewed from the leaves of the Camellia sinensis plant for about 50 centuries. Health benefits of the tea have been investigated for about three decades. Especially green tea shows antitoxic and lots of properties with its determined ingredients. Turkey is not only the one of the best consumer and but also good producer of the tea as being 5th producer all over the world. It grows eastern region of the Turkey and high quality tea is imported and exported. To have quality tea, grooving soils are also crucial. In the current research, Tea leaves and their own grown soils were collected from 20 stations where the most tea producer cities as Trabzon, Rize and Artvin tea fields of the eastern of Black Sea Region in Turkey. The cultivated tea and their own grown soil samples were analysed by using EDXRF Spectrometry. In the soil samples, the elements Mg, Al, Si, P, S, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Sr, Ba, Pb on percent level and the elements Mg, Al, Si, P, Cl, K, Ca, Ti, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn and Sr in the tea leaves were detected by using SKRAY 3600-EDXRF.and also the obtained data were evaluated with the Kriging interpolation of geostatistical method. Element content were investigated in the soil and tea samples according to the geological situations and also the relation of elemental difference between the tea and the own grown soil. Pb/Zn ratio was also anaysed in the samples.
		2020 Vol. 40 (04): 1315-1320 [摘要] ( 161 ) RICH HTML PDF (2260 KB) ( 82 )

	1321	炼焦煤中有机硫赋存表征及微波对噻吩硫作用机理研究
		葛涛^1，3，蔡川川¹，陈萍³，闵凡飞¹，张明旭¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)04-1321-07
		掌握炼焦煤中有机硫的禀赋特征，认知微波对煤中有机硫结构的化学作用机制，对丰富煤炭脱硫理论体系，优化煤炭微波脱硫工艺，开发煤精细加工新技术具有重要意义。应用XPS和XANES表征炼焦煤中有机硫的主要赋存结构类型及其相对含量，基于煤密度特性的差异，探索有机硫类型及其含量的变化规律。选择苯并噻吩和3-噻吩甲酸两种模型化合物，分别进行915和2 450 MHz频率微波辐射实验，通过Raman光谱研究模型化合物中含硫结构的变化特征，利用Materials Studio进行量子化学模拟，计算不同方向外加能量场作用下模型化合物的构型参数，比较微波辐射前后，模型化合物构象变化，解析煤中含硫化学键对微波能量的响应机制。XPS和XANES表征结果显示，炼焦煤中硫以有机硫为主，噻吩是煤中最主要的有机硫赋存形式。随着炼焦煤密度级的增加，噻吩硫相对含量逐渐减小，硫醇（醚）和（亚）砜相对含量逐渐增大，三类有机硫赋存含量趋于平均。施加不同方向的外加能量场后，苯并噻吩和3-噻吩甲酸中含硫化学键键长和键级变化不明显，说明微波能量场对化学键的拉伸和扭转作用有限，但是，对模型化合物分子结构中的键角和偶极矩具有影响，并且，不同的能量场施加方向对键角和偶极矩的影响效果不一样。Raman谱图分析显示，915和2 450 MHz频率微波辐射后，模型化合物中含硫化学键振动峰都出现了红移。因此，微波辐射影响了模型化合物微环境局部结构，改变了其分子构型和分子极性，减小了晶格的振动恢复力，削弱了原子间的相互作用力，促进了含硫化学键的断裂及硫的解离。同时，发现915 MHz频率微波辐射具有比2 450 MHz更加明显的作用效果。
		2020 Vol. 40 (04): 1321-1327 [摘要] ( 186 ) RICH HTML PDF (2757 KB) ( 67 )

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