光谱学与光谱分析

■ 加入收藏　 ■ 设为首页

返回首页　|　English

　　首页 | 期刊介绍 | 编委会 | 投稿简则 | 投稿须知 | 获奖情况 | 被收录情况 | 影响因子 | 期刊订阅 | 联系我们 | 专利保护知识问答 | 版权转让协议 | 介绍信(格式) | 保密审查单 | 投稿模板

编辑部公告

	祝贺《光谱学与光谱分析》副主编常俊标教授当选中科院院士

	本刊声明

	投稿注意事项

	《光谱学与光谱分析》稿件流程

	期刊社决定采用ScholarOne Manuscripts在线投稿审稿系统

	敬告读者——本刊全文上网

忘记密码?

输入电子邮件地址取回您的帐号信息

在线期刊

预出版文章摘要

摘要点击排行

全文下载排行

友情链接

	中国科学技术协会

	中国光学学会

	中国知网(CNKI)

	万方数据

	中国化学会

	中国光谱网

	中国物理学会

文章快速检索

2024年 44卷 02期刊出日期：2024-02-01

论文

论文

	301	高光谱成像的黄瓜病虫害识别和特征波长提取方法
		李杨^1，2，李翠玲^2，3，王秀^2，3，范鹏飞^2，3，李余康²，翟长远^1，2，3*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0301-09
		黄瓜霜霉病和斑潜蝇是制约黄瓜产业发展的严重病虫害。为实现黄瓜病虫害快速在线识别，采用高光谱成像和机器学习研究快速识别黄瓜霜霉病和斑潜蝇虫害的方法，为开发实用的基于多光谱成像的黄瓜病虫害快速识别设备奠定基础。使用高光谱成像系统采集黄瓜无症状叶片、霜霉病叶片、斑潜蝇虫害叶片的高光谱图像，在病斑区域选择若干个感兴趣区域（ROI），计算每个ROI的平均反射率数据作为叶片原始光谱数据。使用Kennard-Stone算法将光谱数据按照3∶1的比例划分为训练集和测试集。使用直接正交信号校正（DOSC）、多元散射校正（MSC）、移动窗口平均平滑（MA）3种方法对原始光谱数据进行预处理。采用空间迭代收缩法（VISSA）、竞争性自适应重加权算法(CARS)、迭代保留信息变量法（IRIV）、随机蛙跳算法（SFLA）对MA预处理后的光谱数据进行特征波长提取，分别提取出53、20、26、10个特征波长。然后使用连续投影算法（SPA）分别对特征波长光谱数据进行二次降维，最终VISSA-SPA提取的特征波长为455、536、615和726 nm；CARS-SPA提取的特征波长为452、501、548和578 nm；IRIV-SPA提取的特征波长为452、513、543和553 nm；SFLA-SPA提取的特征波长为462、484、500和550 nm。分别对全波段光谱数据、一次降维光谱数据、二次降维光谱数据进行支持向量机（SVM）、Elman神经网络、随机森林（RF）建模，结果表明，MA预处理后的全波段光谱数据所建模型识别效果最好，其中MA-RF模型测试集总分类精度（OA）达到97.89%，Kappa系数为0.97。采用一次降维光谱数据所建模型中，MA-VISSA-RF模型效果最好，测试集OA为98.19%，Kappa系数为0.97。采用二次降维光谱数据所建模型中，MA-IRIV-SPA-SVM模型效果最好，测试集OA为96.23%，Kappa系数为0.95。研究结果表明，使用高光谱成像技术识别黄瓜霜霉病和斑潜蝇虫害具有良好的效果，452、513、543和553 nm可以作为识别黄瓜霜霉病和斑潜蝇虫害的特征波长，为开发黄瓜病虫害快速识别设备提供了理论依据。
		2024 Vol. 44 (02): 301-309 [摘要] ( 64 ) RICH HTML PDF (12753 KB) ( 119 )

	310	机载光纤式成像差分吸收光谱仪测量区域大气污染应用研究
		张晓莉¹，王煜^1，2*，奚亮²，周海金²，常振²，司福祺²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0310-08
		我国大气污染呈现出区域性和复杂性等特性，开展污染气体区域分布的立体监测，能够及时了解大气环境现状、研究分析影响大气质量的各种因素，指导大气污染控制措施。机载成像差分吸收光谱仪，是目前有效的污染气体区域分布遥感手段之一。该技术观测区域大，覆盖率高，最终可提供精细化的污染气体区域分布资料，实现污染分布及传输的可视化探测。以往机载成像差分吸收光谱仪采用整体式设计，需要占用飞机光学观察窗口，航空搭载需求苛刻、应用受限。为此提出了光纤式机载成像差分吸收光谱仪，采用光纤束传输方式，安装过程中对飞机改装需求小，极大的便利了机上安装和调试，适应了适航设备认证需求。该系统采用特制多芯光纤束结合Littow-offner结构光谱成像系统，具有光谱成像分辨率高、大视场、结构紧凑等优点。在此详细介绍了该设备性能参数，并利用该系统在芜湖市周边开展了区域污染遥感应用。应用过程中，针对光纤式成像差分吸收光谱仪，提出了数据处理算法。对采集到的太阳散射光谱进行反演得到污染气体的斜柱浓度，并利用大气传输模型计算大气质量因子，实现垂直柱浓度转化。最后结合飞机姿态位置信息，快速获取了芜湖市区及其周边上空的NO₂、SO₂的浓度分布，并进行了区域内污染源快速定位和传输过程分析。从反演结果来看，本次实验NO₂垂直柱浓度在实验区域存在4个高值点，SO₂垂直柱浓度在实验区域存在2个高值点，高值点附近均存在重工企业，结果与实际情况相符。并结合卫星数据评估二者交叉校验精度，二者呈现正相关，相关性系数为0.77。应用效果验证了光纤式成像差分吸收光谱仪的方案可行性，可为大气污染气体航空遥感技术推广提供参考，同时弥补了地面站点监测在空间尺度上以及卫星遥感在时间尺度上的不足。
		2024 Vol. 44 (02): 310-317 [摘要] ( 52 ) RICH HTML PDF (29772 KB) ( 35 )

	318	基于时频域综合分析的无创血糖检测技术研究
		陈剑虹，任军怡，杨佳，郭亚亚，乔卫东
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0318-07
		无创血糖检测技术是一种间接测量血液中葡萄糖含量的方法，其不损伤人体组织具有安全、快捷、无创的特点，打破了传统血糖检测的局限性，具有重要的研究价值。光电容积脉搏波信号因携带多种生理病理信息，被广泛应用于各种临床研究，也是目前实现无创血糖检测技术的重点关注对象。目前基于光电容积脉搏波信号的无创血糖检测研究，仅考虑了时间域或频率域单独作用时对系统建模的贡献。信号的时域分析虽能描述PPG信号幅值随时间的变化，却无法直观反映PPG信号频率的能量分布，因此单一域的信号分析不能全面表达PPG信号，从而导致信息丢失。采用频域分析方法提取信号频谱时，需要利用信号的全部时域信息，是一种全局的变换，可能会造成特定时间或特定频率段内的信号特性丢失。提出了一种基于光电容积脉搏波(PPG)时频域综合分析的无创血糖检测新方法，采用时域-频域并行法综合考量光电容积脉搏波信号与血糖间的联系。以时域分析为基准，利用聚类分析法在PPG信号时域中提取代表波形，分析波形特征点与血糖相关性，确定波形时域特征参数。在此基础上，利用快速傅里叶变换将脉搏波时域信号转换至频率域，采取主成分分析手段研究频谱信息，确立频域特征量。通过口服葡萄糖耐糖实验(OGTT)对获取的波形信号提取时频域特征参数，以实时检测的有创血糖浓度值作为参考，构建基于BP神经网络的无创血糖检测模型，同时为提升模型精度实现模型最优化，应用遗传算法对模型进行二次修正，最终实现模型测试集平均绝对误差（MAE）为1.13 mmol·L^-1，均方根误差(RMSE)为1.42 mmol·L^-1。Parkers共识网络栅格(Parkers CEG)评估结果显示：在A区与B区的预测结果分别占80.3%、19.7%，实验结果表明该方法具有良好的预测精度，为实现日常血糖无创监测可行性提供了理论基础及可靠性依据。有助于完善糖尿病的检测与监测体系，更好地全面判断病情，及时预防、指导、治疗糖尿病。
		2024 Vol. 44 (02): 318-324 [摘要] ( 44 ) RICH HTML PDF (6336 KB) ( 25 )

	325	不同辐照度对雄黄退化的影响
		吴福容，李岩，马峻杰，王宇航，王凤平^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0325-06
		光照对材料的影响是不可避免的，也是不可逆的，而且光照的损害具有积累作用。国际博物馆学会根据材料的光化学稳定性，将材料划分为：不敏感、低敏感、较敏感和极敏感。不同光敏感性材料对光照的承受能力是不同的，因此研究光照对颜料的影响是非常有必要的，这对文物的保护和修复有指导意义。雄黄是众所周知的光敏材料，在可见光的照射下，雄黄退化生成乌宗石（As₄S₅）和砒石（As₂O₃），其中乌宗石作为中间产物脱硫后生成副雄黄。光诱导雄黄退化是常见现象，但辐照条件不同，雄黄退化结果和所需时间也不同。拉曼光谱技术是一种无损检测技术，可进行定性、半定量的物质组分分析。在光诱导雄黄退化过程中，根据物质拉曼峰的位置和强度判断物质结构和成分。使用WLED灯照射雄黄，测得不同辐照度下雄黄拉曼信号完全消失的时间，得出辐照度y与雄黄退化时间x的关系为y=e^9.057/x^0.861，表明辐照度越大，雄黄完全退化所需时间越短。且研究还发现雄黄经WLED辐照后的最终产物均是副雄黄和乌宗石共存，这是因为雄黄光照的退化产物副雄黄，在白色光源中含有的蓝光的辐照下，又退化成中间产物乌宗石。在古建筑内部照明中，应尽可能降低光敏颜料表面接收到的辐照度。照明光源不同，对雄黄的影响也有所不同，但该实验采用的照明光源符合目前照明情况，可以根据上述关系式，结合古建筑内部照明的辐照度对古建彩画进行定期修复。
		2024 Vol. 44 (02): 325-330 [摘要] ( 45 ) RICH HTML PDF (7174 KB) ( 21 )

	331	基于复合超材料的多种结构的太赫兹频率开关
		陈姗姗，张波^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0331-05
		超材料可以应用于调制器，能够吸收特定频率的太赫兹波。然而当超材料的结构参数一旦确定，就只能在特定的共振频率产生完美吸收。设计了三种复合超材料结构探究复合超材料的共振，这三种结构的超材料均以石英为衬底，在该基底上加工一层具有开口的金属谐振环。三种结构分别是单开口的金属谐振圆环，单开口的金属谐振方框和不对称双开口的金属谐振方框。在三种结构的开口中填入光敏材料氧化铟，改变氧化铟的电导率对这些复合超材料结构的太赫兹的调制特性进行了研究，同时对三种结构太赫兹频率开关的不同共振频率的电场分布进行了数值模拟。对于单开口不同形状的金属谐振环，共振频率不同，但都随着氧化铟电导率的增加，共振峰的吸收强度逐渐减小，从对应的电场分布图中可以看到，随着氧化铟电导率的增加，间隙边缘处的场强越来越弱，谐振峰吸收强度也就越来越弱，这个过程可以被认为是太赫兹波在共振频率的动态开关。对于不对称双开口的金属谐振方框，在偏离金属框中央处的开口填入氧化铟，这个结构可以看到两个谐振峰，随着电导率的增加，一个谐振峰吸收强度逐渐减弱，而另一个谐振峰吸收强度无明显变化，由此可得吸收强度随电导率增加而减弱的谐振峰为法诺共振，而另一个吸收强度一直无明显变化的谐振峰为偶极共振。从对应场分布图可以看到，法诺共振入射的太赫兹波的能量主要集中在金属谐振环的右侧金属臂上，而且随着电导率的增大，右侧金属臂的间隙处积累的电荷越来越多；而偶极共振入射的太赫兹波的能量主要集中在金属谐振环的左侧金属臂上，电导率增加，偶极共振的电场分布无明显变化。
		2024 Vol. 44 (02): 331-335 [摘要] ( 40 ) RICH HTML PDF (7869 KB) ( 36 )

	336	空间特性光谱反演及对户外光谱修正的可行性研究
		高峰^1，2，徐嘉翊^1，2，罗华平^1，2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0336-11
		户外高光谱探测可以快速获取样品的光谱信息，但受环境光线和样品二向反射特性的影响，采集到的光谱并不能准确反映样品的真实信息，对户外探测精度有一定影响。为了提高户外高光谱探测精度，提出了一种使用空间特性光谱对户外光谱进行修正的方法，以冬枣、红提、小白杏为研究对象，使用Walthall、Shibayama、Ross-li、Roujean与Rahman这5种BRDF模型反演3种果品的空间特性光谱，利用反演的空间特性光谱对户外光谱进行修正，之后分别建立暗室光谱、户外光谱与修正光谱的品质预测模型。反演结果表明：3种果品的空间特性光谱均有较好的反演效果，反演误差从低到高依次为冬枣、小白杏、红提，平均决定系数R²分别为0.957、0.947、0.927，平均误差分别为3.56%、4.90%、8.23%；5种BRDF模型中，Walthall模型的反演效果最佳，平均决定系数R²与误差分别为0.949、5.33%，Ross-li模型的反演效果最差，平均决定系数与误差分别为0.934、6.05%。户外光谱修正结果表明：户外光谱经过修正后噪声减少，光谱更为平滑，且光谱趋势与暗室光谱一致，受反演效果影响，冬枣光谱的修正效果最佳，而红提与小白杏的修正光谱中噪声较多。品质预测模型结果表明：3种果品的品质预测模型预测效果差异较大，从高到低依次为冬枣、小白杏、红提，可能与3种果品的品质不同有关；5种BRDF模型得到的修正光谱所建立的模型预测效果不同，但无显著差异；预测模型中，使用暗室光谱建立的预测模型最优，修正光谱建立的模型预测能力优于户外光谱建立的模型，表明户外光谱经过修正后模型预测能力得到提升。BRDF模型能够较好地反演果品的空间特性光谱，修正后的光谱与暗室光谱较为接近，修正光谱建立的模型优于户外光谱建立的模型，表明使用空间特性光谱对户外光谱进行修正的方法是可行的，可为提高户外无损检测的精度提供一种新的思路。
		2024 Vol. 44 (02): 336-346 [摘要] ( 37 ) RICH HTML PDF (17138 KB) ( 23 )

	347	脉冲放电等离子体光谱干扰机制及其修正方法研究
		陈伟泽¹，喻子彧¹，覃淮青¹，卢志民^1，2，姚顺春^1，2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0347-07
		为解决脉冲放电击穿颗粒流的等离子体光谱（PF-SIBS）中钨电极激发引起的谱线干扰问题，研究了基于等离子体信号探测优化的谱线干扰修正方法。搭建PF-SIBS测量实验系统，以化学纯石墨的颗粒流为研究对象，根据电极间等离子体产生和消亡过程、各特征谱线在等离子体内的分布情况以及各特征谱线信号强度在电极间的变化规律，解析了放电等离子体内各特征元素蒸发、解离和激发的过程，并据此优化光谱探测位置以减弱谱线干扰。研究结果表明：电子在阴极斑点生成，向阳极发射的过程中与电极金属、石墨颗粒流和电极间空气介质发生碰撞电离，产生更多的电子发射，从而形成并维持从阴极向阳极的放电通道。在阴极区域，高能电场产生的焦耳热促使阴极尖端钨金属蒸发溅射，膨胀产生的冲击使得颗粒和空气被排出阴极区域，钨金属的原子及电子占据在阴极区域；在放电通道中部，电子与密集的石墨颗粒流发生碰撞电离；在阳极区域，剩余的放电能量难以蒸发阳极金属，电子主要电离空气介质。可将阴极到阳极的区域划分为阴极金属激发区、中部颗粒激发区和阳极空气激发区。被电离的电极金属、石墨颗粒、空气介质的离子和中性原子占据各自的激发区域，形成等离子体并辐射出对应的特征谱线。从阴极到阳极的特征谱线强度变化呈现了与上述相同的结果，W 247.78 nm谱线强度在阴极区域较强并呈现逐步降低的趋势；C 247.86 nm谱线强度先增后减，在电极间距中心处达到最大；N 744.23 nm谱线强度逐步增强，在阳极尖端处达到最大。以C-W信号强度比作为C-W谱线干扰程度的评价指标，确定了最佳的光谱探测位置为距阳极0.5 mm处。相比于常见的光谱探测位置（电极间距中心），C-W信号强度比从1.200提升至1.348，C 247.86 nm的分峰拟合值与观测值之比从86.02%提升到94.93%，C-W谱线干扰效应显著降低。
		2024 Vol. 44 (02): 347-353 [摘要] ( 38 ) RICH HTML PDF (7481 KB) ( 78 )

	354	基于卷积神经网络的古陶瓷窑口甄别
		孙合杨¹，周越^1，2，黎思佳^1，2，李丽¹，闫灵通¹，冯向前^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0354-05
		古陶瓷作为中华文化的瑰宝，自古以来不仅在国内受到追捧，在国外同样被视若珍宝。伴随着古代商贸的进行，中国古陶瓷遍布全球各地，辗转流传被私人或博物馆收藏，还有部分古陶瓷经墓葬发掘以及沉船打捞后被收藏于博物馆，这类古陶瓷的产地溯源一直以来都是陶瓷考古的重点，对于研究古代商贸和文化交流有重要的意义。通过便携式数码显微镜、分光光度计、X射线荧光等方法对从越窑后司岙、越窑寺龙口、龙泉枫洞岩窑、耀州窑发掘出土的青釉瓷样品进行分析测量，获得了来自四个窑青釉瓷样品的微观气泡尺寸分布特征、紫外可见近红外光谱特征、釉的成分数据。将来自四个窑青釉瓷样品的这三种特征作为变量建立卷积神经网络分类模型进行训练和验证，结果表明青釉瓷的微观气泡尺寸分布特征、紫外可见近红外光谱特征以及瓷釉成分数据均有效，但是不同特征的分类准确率差异非常明显。三十次随机划分训练集与测试集的模型训练平均准确率：微观气泡尺寸分布特征模型为75%，紫外可见近红外光谱特征模型为89.2%，成分数据模型为92.1%，成分数据模型准确率最高且训练集与测试集准确率相差最小。将基于不同特征训练好的模型参数保存进行融合后再训练发现基于紫外可见近红外光谱特征的模型与基于微观气泡尺寸分布特征模型融合后准确率提升至93.7%，而将三种特征的模型融合后准确率提升至最高的97.4%。五折交叉验证的结果表明多种特征融合后的模型可以有效避免出现单一特征模型对越窑后司岙以及越窑寺龙口样品交叉错判数较多的情况。综合来看基于卷积神经网络探索更多的古陶瓷有效分类特征对于实现古陶瓷的精准溯源是可行的。
		2024 Vol. 44 (02): 354-358 [摘要] ( 43 ) RICH HTML PDF (8926 KB) ( 33 )

	359	基于MEMS-FPI片上光谱芯片的多组分痕量气体检测系统
		刘兆海¹，安昕辰^1，3，陶治^1，2，刘向^1，2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0359-08
		气体的特征吸收频率可以通过红外光谱技术进行提取，但以可调谐激光吸收光谱法(TDLAS)为标志的气体光谱检测技术难以兼顾宽波段与高精度。因此，高集成度、高速度和高稳定性的多组分痕量气体的检测技术一直是科研界研究的热点。为了拓宽红外激光器检测的范围，本项目研发了中心波长分别为1 543、1 579、1 626、1 653、1 690与1 742 nm波段可调谐的多通道、可调频分布式反馈(DFB)激光器作为光源。利用MEMS-FPI片上光谱芯片探测带宽窄(约5 nm)、工作波长可精准调控、滤波效率高等一系列优势，实现了与多波长红外激光器的同步探测，完成多种混合气体的稳定高精度的识别与浓度检测，有效抑制了背景气体的相互干扰。该系统采用可寻址的MEMS-FPI光谱芯片的多通道波长调制(WMS)技术，通过单路锁相放大电路分别对不同气体吸收谱线的二次谐波(2f)信号进行解调与数字采集。实现了甲烷(CH₄), 硫化氢(H₂S), 乙烯(C₂H₄)等七种气体标志物的快速痕量级检测。能够兼顾多组分识别与低气体检测下限(识别速度2 s以内)，检测下限相比于传统宽光谱直接测量方法降低了约700倍。实验结果表明，本系统对甲烷的检测下限可达到0.2 μL·L^-1，且二氧化碳的检测下限为10 μL·L^-1，丙酮的检测下限为2 μL·L^-1，乙烯、硫化氢的检测下限为1 μL·L^-1，氨气的检测下限为5 μL·L^-1，氯化氢的检测下限为4 μL·L^-1，完全满足包括双碳背景下的低浓度温室气体监测、医疗领域人体呼出气体检测与诊断在内的一系列痕量级多组分气体检测的应用需求。
		2024 Vol. 44 (02): 359-366 [摘要] ( 46 ) RICH HTML PDF (18930 KB) ( 37 )

	367	基于卷积神经网络和高光谱成像技术的多宝鱼新鲜度鉴别
		章海亮¹，周孝文¹，刘雪梅^2*，罗微²，詹白勺²，潘璠³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0367-05
		鱼类产品新鲜度鉴别一直是重要的研究课题，相较于目前常规鱼类品质检测方法存在的成本高、检测时间长等问题，高光谱成像技术(HSI)因其无损、快速等优势得到了学者的广泛研究。卷积神经网络是深度学习中应用较为广泛的模型，表达能力强，模型效率高。因此，使用卷积神经网络（CNN）结合高光谱成像技术建立多宝鱼新鲜度鉴别模型。采集160个多宝鱼样本感兴趣区域（ROI)光谱，并根据样本不同冻融次数和冷冻时间分为5类新鲜度。以VGG11网络为基础，针对光谱数据特点对网络结构进行调整，减少全连接层数量，降低模型的复杂度，分别对比不同卷积核个数、激活函数对分类性能造成的影响，确定最佳CNN网络结构。由于高光谱数据量大同时存在的冗余信息较多，分别采用无信息变量消除算法(UVE)和随机青蛙算法(RF)对高光谱数据进行波长筛选，将波长筛选后的高光谱数据分别输入卷积神经网络（CNN）、最小二乘支持向量机(LS-SVM)、K最近邻算法(KNN)建立模型。采用无信息变量消除(UVE)提取的165个特征波长建立的UVE-CNN模型鉴别效果最佳，分类模型在测试集上的精度达到了100%。结果表明，利用卷积神经网络与高光谱成像技术相结合可实现对多宝鱼新鲜度的有效鉴别，该研究为多宝鱼新鲜度无损、准确鉴别提供新思路。
		2024 Vol. 44 (02): 367-371 [摘要] ( 51 ) RICH HTML PDF (3822 KB) ( 99 )

	372	太赫兹各向异性超材料极化调控器设计与实现

		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0372-08
		电磁波极化特性会影响无线通信系统的性能，随着电磁场与微波技术的广泛应用，为满足信息传输和信息获取需求，电磁波极化特性的自由调控变得非常重要，在无线通信和雷达目标识别技术领域，都是通过改变极化状态来实现极化自由调控，随着波长的变短，相比微波通信，太赫兹通信具备频谱资源更丰富、传输速率更高的优势，但传统结构的极化调控器因存在各种缺陷，在太赫兹频段中的应用具有一定的局限性。针对这个问题，利用各向异性超材料设计了一款可用于太赫兹频段的双功能极化调控器，首先采用坐标分解法分析了器件的双功能极化调控特性，分析结果表明所设计的调控器既可以实现线极化波调控，又可以实现圆极化波调控，具备双功能调控特点；然后采用表面电流法分析了调控器的极化转换机理，仿真结果表明调控器具有4个谐振点，超材料单元结构中发生的四阶电磁谐振叠加，使得调控器工作频带宽，且极化转化效率高，在0.45～1.152 THz的频带内效率可高达90%以上；最后还分析了器件的不同参数对器件性能的影响，提出了调控器性能的优化思路和调控器的实际使用条件。通过对结构参数的分析，发现结构参数的变化会影响调控器工作时的频带宽度和谐振点的分布位置，调控器性能与自身工作频带宽度存在互斥关系，工作频带变宽，调控器性能变差，工作频带变窄，调控器性能变好，在调控器的实际应用过程中，为获取满意的调控特性，要根据具体的调控要求对结构参数进行优化调整；通过对入射角和方位角的分析，发现调控器性能对入射角的变化非常敏感，并指出在使用调控器时，它的摆放位置方向要满足入射波在调控器中的投影与调控器边沿保持平行。与现有工作相比，所设计的调控器性能更高效，结构更简单，并且双功能特性使器件的使用更加便捷和多样化，该工作为太赫兹极化转化器的发展和应用提供了理论参考。
		2024 Vol. 44 (02): 372-379 [摘要] ( 44 ) RICH HTML PDF (12678 KB) ( 20 )

	380	ZnSe及其Mn掺杂复合材料光吸收催化性能和高压结构性能研究
		王世霞，王晓雨，胡天意
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0380-06
		ZnSe半导体材料是制备光电器件和光催化反应催化剂的重要原材料。其单体材料具有强光下易变质、电子-空穴复合等现象。通过元素掺杂制备ZnSe复合材料，并与单体材料对比研究了元素掺杂所提升的ZnSe的光学及结构性能。首先采用水热法实验室制备纯ZnSe和Mn∶Zn加入比分别为5%、10%、15%和20%的ZnSe复合材料，对比材料形貌、结构，光吸收和催化性能，结果显示掺杂比为10%的样品结晶度最高，杂质成型量最少，催化性能最佳。采用Mao-Bell型金刚石压腔结合原位拉曼光谱探究纯ZnSe和掺杂比为10%的样品的高压结构相变行为，以探究元素掺杂对样品结构性能的影响。研究结果：（1）扫描电子显微镜（SEM）图显示，加入Mn元素后制得的ZnSe样品形貌为球状，与纯样大致相同，球状颗粒表面有小颗粒负载，且随着Mn加入量的增加，表面负载的物质增多；（2）X射线衍射（XRD）图谱表明，ZnSe样品结构为立方闪锌矿结构，随着Mn 加入量的增加，样品MnSe特征峰增强，杂质MnO₂成型越完全。掺杂比为10%的样品ZnSe结晶度高，杂质成型量少；（3）固体紫外漫反射（UV-Vis）结果表明，掺杂比为10%的样品对光的吸收边最大，禁带宽度最小，为1.65 eV；（4）光催化实验结果显示，掺杂比为10%的样品催化降解甲基橙的效率最大，6 h降解85.4%。研究表明掺杂Mn元素比为10%的ZnSe复合材料，光吸收和催化性能相对最好。金刚石压腔结合原位拉曼光谱探究ZnSe样品和掺杂比为10%的样品的高压相变结果表明，（1）纯ZnSe的LO声子模在压力上升到12.3 GPa时基本消失，TO声子模在压力上升到20.8 GPa时消失，整个加压过程中没有新峰生成，纯ZnSe发生闪锌矿相向岩盐矿相转变的高压行为；（2）复合材料的TO声子模在6.9 GPa时发生劈裂，在8.0 GPa时208 cm^-1处有新峰出现，表明在此压力下部分样品由闪锌矿相转变为辰砂矿相。在10.8 GPa时辰砂矿相的峰消失，体系发生由辰砂矿相向岩盐矿相转变；加压至18.8 GPa，LO声子模非常微弱，几近消失，此时体系中的闪锌矿相完全转化为岩盐矿相。研究了不同条件下ZnSe的光催化性能和相变行为，探究了不同掺杂比对ZnSe光催化性能的影响，确定掺杂比为10%的ZnSe样品为最佳掺杂比复合材料，丰富了极端条件下ZnSe的物理化学性质的多样性研究。
		2024 Vol. 44 (02): 380-385 [摘要] ( 42 ) RICH HTML PDF (13510 KB) ( 21 )

	386	番茄苗期叶位色素含量高光谱检测及可视化研究
		赵建贵¹，王国梁^1，2，张宇¹，赵丽洁³，陈宁¹，王文俊¹，杜慧玲³，李志伟^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0386-06
		叶片色素含量是表征作物栽培基质营养元素和生理状态的重要指标；快速、精准获取色素含量及叶位分布规律是设施农业水肥精准化管理的基础。以番茄苗期不同叶位叶绿素a（Chla）、叶绿素b（Chlb）、叶绿素（Chll）和类胡萝卜素（Caro）为研究指标，用营养液配制10个氮素浓度；根据叶片位置摘取1 710片（285个样本）用于可见光-近红外高光谱采集；运用卷积平滑（S-G）、标准正态变量变换（SNV）和多元散射校正（MSC）对光谱数据预处理。首先采用竞争自适应加权算法（CARS）对特征波段“粗”提取，然后利用迭代和保留信息变量算法（IRIV）判断“粗”提取波段的重要性，并对强弱波段组逆向消除“精”提取最优波段集合，建立偏最小二乘回归（PLSR）模型。结果表明：(1）营养液氮素浓度为302.84 mg·L^-1，叶片色素含量最大，且高浓度的抑制作用高于低浓度，叶位色素含量呈上叶位＞中叶位＞低叶位分布规律；(2）采用CARS-IRIV-PLSR算法“粗-精”特征波段筛选策略分别对Chla、Chlb、Chll和Caro提取了4、4、10和11条特征波段，其R_p为0.772 2、0.732 1、0.847 1和0.858 7；(3）结合最优模型色素定量反演图像可视化表达，Chla、Chlb和Chll分布规律一致，而Caro与Chll分布规律相反，该结论与植物生理特征和测定结果相吻合。采用高光谱成像技术能够实现对叶片色素含量进行无损检测及可视化表达，为设施农业植物叶片色素分布、养分亏缺和施肥决策等提供数据支撑和理论依据。
		2024 Vol. 44 (02): 386-391 [摘要] ( 41 ) RICH HTML PDF (8544 KB) ( 40 )

	392	基于显微高光谱成像技术判别食源性致病菌种类的方法研究
		康睿^1，2，程雅雯^1，2，周玲莉^1，2，任妮^1，2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0392-06
		如何实现对食源性致病微生物的早期快速检测是全球食品安全领域面临的挑战之一。传统的致病菌生化检测方法虽然准确性高，但是过程复杂、耗时漫长，易错过控制疫情爆发的窗口期。该研究提出一种基于暗场显微高光谱成像技术的检测方法，能够借助显微镜技术突破传统光谱成像的灵敏度和分辨率极限，并利用可见/近红外光谱为单个致病菌细胞添加高分辨率的图像和光谱信息。以空肠弯曲杆菌、大肠埃希氏菌O157:H7和鼠伤寒沙门氏菌为检测对象，采用显微高光谱成像技术进行数字化表征和数据采集，结合双向长短期记忆网络（Bi-LSTM）算法对各致病菌细胞的图像和光谱数据进行建模分类。结果显示，显微尺度的致病菌光谱数据呈现可判别的分布规律，新采用的Bi-LSTM网络在光谱数据集中表现优异，在三种致病菌的分类任务中取得了91.0%的平均准确率，而传统的线性判别分类器(LDA)和支持向量机分类器(PCA-SVM)的平均准确率分别为80.1%和88.5%。但是，仅依赖光谱数据进行致病菌种类判别仍然存在较为严重的假阳性问题，尤其是在大肠埃希氏菌O157:H7和鼠伤寒沙门氏菌的分类中存在错误分类。图像信息的加入则能够显著改善各分类的识别准确率，其中Bi-LSTM分类器取得了高达98.1%的准确率，LDA和PCA-SVM均取得了95.3%的准确率。研究结果表明，显微高光谱成像技术在食源性致病菌的特异性光谱和图像表征中具有优势，提出的Bi-LSTM网络能够直接处理高维的图谱特征，两种技术的融合在食源性致病菌细胞级别的早期检测应用中展现潜力。
		2024 Vol. 44 (02): 392-397 [摘要] ( 47 ) RICH HTML PDF (9275 KB) ( 26 )

	398	9-羟基菲对α-葡萄糖苷酶的活性影响及相互作用研究
		张静，王鸿辉，金亮，廖颖敏，李恒
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0398-08
		α-葡萄糖苷酶（GAA）作为一类重要的糖苷水解酶，是维持人体血糖平衡的重要功能性蛋白质。长期以来，为实现高血糖人群的降糖，研究人员多关注于探寻具有GAA活性抑制作用的食品、药品，但鲜有研究关注于人体非主动摄取的外源物质对GAA正常生理功能可能产生的影响。该研究选取典型多环芳烃类物质—菲的羟基代谢产物9-羟基菲（9-OHPhe），探究其对GAA活性功能的影响及潜在机制。为获得9-OHPhe与GAA的结合作用信息，PARAFAC法被应用于光谱重叠的9-OHPhe和GAA的三维荧光光谱（EEM）数据的解析，同时分子对接法被运用于分析分子层面两者结合的微观信息。9-OHPhe对GAA的活性有抑制作用，相应的IC₅₀值为(7.59±1.91) μmol L^-1；PARAFAC可有效应用于荧光光谱重叠的GAA和9-OHPhe反应体系的荧光数据解析；9-OHPhe可引起GAA内源荧光的静态猝灭，两者能形成1∶1复合物，在298 K下其结合常数为(8.91±0.68)×10³ L·mol^-1；9-OHPhe与GAA的GLN281、LEU305、ASN319、LEU321、TYR322、LEU323和TYR352之间产生了疏水作用力，与GLN309和ASN319分别形成了键长为2.71和3.05 Å的氢键；低浓度的9-OHPhe可使GAA的二级结构变得稳定，但过高浓度的9-OHPhe则会破坏GAA的结构稳定性。9-OHPhe对GAA活性有明显抑制效应，提示相关外源污染物进入健康人体后经这一途径所可能引起的血糖平衡紊乱值得关注和深入研究。
		2024 Vol. 44 (02): 398-405 [摘要] ( 46 ) RICH HTML PDF (10097 KB) ( 24 )

	406	手持式近红外光谱仪测定梨三种品质指标通用模型建模方法研究
		毛欣然，夏静静，徐惟馨，韦芸，陈玥瑶，陈月飞，闵顺耕，熊艳梅^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0406-07
		梨是生活中非常常见的水果，梨的糖度、酸度(pH)、硬度是评价梨品质的重要指标。近红外光谱技术因快速、无损和高效等优点，广泛应用于检测水果品质指标。手持式近红外光谱仪可以应用于现场无损检测梨品质，梨的大小不同会对梨的光谱和建模产生一定影响。因此，采集大小不同的5个品种梨果（雪梨、红香酥、蜜梨、红肖梨、酸梨）的近红外光谱，最大的雪梨平均赤道周长27.64 cm，重量为362.84 g，最小的蜜梨平均赤道周长18.35 cm，重量为112.67 g，共197个样品。光谱范围为900~1 700 cm^-1, 并在梨的赤道上选取三个点测量梨果的可溶性固形物、酸度（pH）与硬度三个化学指标。采集光谱发现，小梨吸光度较大，而大梨吸光度较小。采用三点平均光谱代表样品光谱和一阶导预处理，改善了光谱的一致性，解决了样品不均匀性、不同梨大小不同等因素的影响。线性回归模型PLS可溶性固形物、酸度（pH）和硬度的校正集决定系数依次为0.739 4、0.933 5、0.886 6，预测集决定系数依次为0.755 9、0.873 4、0.787 4，校正集RMSEC依次为0.550 4、0.194 1、0.518 1。预测集RMSEP依次为0.656 4、0.242 0、0.669 2。非线性回归 LSSVM模型可溶性固形物、酸度（pH）和硬度的校正集决定系数依次为0.976 3、0.999 9、0.996 0，预测集决定系数依次为0.923 4、0.977 7、0.939 4，校正集RMSEC依次为0.194 9、0.003 3、0.089 4。预测集RMSEP依次为0.316 9、0.108 9、0.361 3。对比线性算法和非线性算法，LS-SVM建模效果明显优于PLS，LS-SVM算法适用于更多的品种、更宽的品质指标范围的样品预测，模型的准确度和稳定性有了显著提高，可以建立不同品种大小的梨的通用模型。手持式近红外光谱仪可用于梨果的糖度、硬度和pH值的快速无损高效检测，并摆脱了实验室的限制，可以实现现场快速检测。
		2024 Vol. 44 (02): 406-412 [摘要] ( 44 ) RICH HTML PDF (7160 KB) ( 27 )

	413	荧光光谱法的卤酸脱卤酶活性全细胞检测
		陈鹏^1，2，陆峰²，赵云丽^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0413-06
		卤酸脱卤酶能够降解对环境具有危害性的卤代羧酸类化合物，并且其具有立体选择性，可以拆分出纯手性的卤代羧酸，在环境保护和化学合成领域具有潜在的应用价值。建立卤酸脱卤酶活性的分析方法具有重要意义。催化性能较好的卤酸脱卤酶DehE在弱碱性范围内（pH 8.00~9.50）能催化2-氯丙酸发生脱卤反应产生氢离子，从而改变弱缓冲能力反应体系的pH，而某些物质的荧光强度受溶液pH影响较大。进行了荧光-pH指示剂的筛选，并以此建立了基于荧光光谱法的卤酸脱卤酶活性全细胞检测方法。结果表明：筛选出的荧光-pH指示剂2-萘酚-6,8-二磺酸二钾能够灵敏地反映弱碱性范围内（pH 8.00~9.50）的pH变化。所建方法在20 mmol·L^-1的4-羟乙基哌嗪乙磺酸、pH 8.50、45 ℃、45 mmol·L^-1的2-氯丙酸条件下检测效果最好，并且能避免假阳性结果的出现。当被检测的菌液OD₆₀₀=2.0时，15 min即可出现50%的荧光变化。采用HPLC验证了方法的专属性。该方法能够快速、简单、灵敏地在全细胞水平上检测卤酸脱卤酶活性。当微生物含有卤酸脱卤酶的活性与DehE相当时，所建立的方法对该微生物检测限为菌液OD₆₀₀=0.3，具备对含有卤酸脱卤酶的微生物原位筛查分析潜力。
		2024 Vol. 44 (02): 413-418 [摘要] ( 40 ) RICH HTML PDF (2104 KB) ( 103 )

	419	电镀污泥成分X荧光检测水分影响机制及校正方法研究
		滕婧^1，2，石垚²，李会泉^2，3，刘作华^1，李志宏²，何明星^2，4，张晨牧²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0419-07
		电镀污泥是金属加工、电子元器件制造等行业在废水处理过程中所产生含重金属危险废物。我国每年产生大量电镀污泥约1 000万吨，因含有Zn、Cu、Fe、Ni、Cr等多种有价金属元素其资源化利用潜力巨大，同时大量污泥处置不当也会危害人体健康和污染环境。传统化学分析测试过程复杂周期长，不利于电镀污泥实时污染防控。能量色散X射线荧光（EDXRF）光谱法分析快速简便、费用低廉、可实现原位检测，然而电镀污泥样品含水率高、成分含量不稳定，影响测试结果的及时性和准确度，导致关键元素的资源转化效率难以保证、环境污染管控难度高。因此需要分析X荧光检测水分影响机制并探究水分校正方法，以提高EDXRF测试结果准确度。以不同含水率电镀污泥为对象，研究了水分对电镀污泥EDXRF测试过程中光谱本底、散射峰、目标元素特征峰的影响机制，通过目标元素特征峰与瑞利散射峰强度的比值、样品含水率ω₀ wt%和目标元素含量C_i%建立水分校正模型，探究了Ca、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn目标元素的水分校正方程中的实验修正因子。结果表明，水分抬高了光谱本底改变谱峰轮廓，对低能段、计数小的谱峰测试结果影响较大。含水率越高，散射峰净强度越大，瑞利散射线更能准确描述散射峰净强度和含水率的关系，目标元素特征峰与瑞利散射峰强度比值与含水率、目标元素含量能够准确符合线性关系。水分校正模型对Cr、Fe、Ni、Cu、Zn五种重金属校正结果准确度较高，校正值与基准值相关系数R²均大于0.95，RMSE均小于0.05，对Ca元素校正准确度较低R²为0.93，RMSE为1.046需增加相关校正因子进一步优化。该研究有望应用于再生铜行业电镀污泥处置现场测量的水分校正方法中，在提高电镀污泥资源利用效率的同时降低环境污染风险。
		2024 Vol. 44 (02): 419-425 [摘要] ( 44 ) RICH HTML PDF (4228 KB) ( 82 )

	426	基于四甲基联苯胺和吖啶橙间荧光共振能量转移的比率型荧光测定左氧氟沙星
		翟好英，赵文林，周文俊^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0426-08
		基于3,3’,5,5’(四甲基联苯胺（3,3’,5,5’-tetramethylbenzidine，TMB）和吖啶橙（AO）之间荧光共振能量转移（FRET），建立了一种快速、低背景干扰、高灵敏度测定盐酸左氧氟沙星（LVF）的新型比率型荧光探针。在pH 5.0 NaAc-HCl缓冲溶液中，在310 nm的光激发下，TMB在350～500 nm处的荧光光谱和AO的吸收光谱重叠。以TMB作为能量供体，AO作为能量受体，构建了FRET体系。根据能量转移理论，该体系的荧光共振能量转移效率为62.5%，供体-受体间距离为2.17 nm，进一步说明TMB和AO之间发生了FRET。当在体系中加入LVF后，TMB将荧光能量转移给LVF，LVF又作为供体将能量转移给AO。LVF在TMB和AO之间起到桥梁作用，LVF将吸收的TMB荧光能量转移给AO，使得TMB荧光强度明显降低，AO的荧光强度则显著增加，从而提高了体系的FRET效率。在最优实验条件下，F_{546 nm}与F_{402 nm}之比与LVF浓度（2～80 μmol·L^-1）之间存在良好的线性关系，线性回归方程为F_{546 nm}/F_{402 nm}=87.916c+3.108，线性相关系数为0.999 3，检出限（LOD）为15.7 nmol·L^-1。一些常见的阳离子（K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Cu²⁺，Mn²⁺，Zn²⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cr³⁺等）、阴离子（F^-，Br^-，NO^-₃，IO^-₃，CO^2-₃，SO^2-₄等）、糖类（葡萄糖，蔗糖和淀粉）、药物（谷胱甘肽，抗坏血酸和异烟肼）和几种氨基酸（甘氨酸，亮氨酸，半胱氨酸等）均不干扰LVF的测定，表明该比率型荧光探针对LVF具有高选择性。该方法用于商用药物制剂中LVF含量的测定，加标回收率在93%～97%之间。该比率型荧光探针在临床研究中对LVF的检测具有较大的应用潜力，为开发一种简便、选择性和灵敏的检测药物制剂中LVF含量的传感器提供了较好的理论依据，同时为提高LVF临床用药的安全性与合理性水平提供了一定的方法。
		2024 Vol. 44 (02): 426-433 [摘要] ( 43 ) RICH HTML PDF (4440 KB) ( 83 )

	434	电子圆二色光谱图的模拟与软件开发
		许范²，苏俊奎¹，文燕¹，甘礼社^1，2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0434-05
		有机小分子化合物，尤其是天然产物具有复杂和多样的结构，且一般含有多个手性中心，确定其绝对构型一直是结构鉴定的难点之一。电子圆二色光谱（ECD）具有样品无损、曲线简洁等优势，是鉴定绝对构型的强有力的手段之一。利用密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函理论（TDDFT）等量子化学理论以及计算机技术，对化合物的理论ECD计算模拟，与实验值对比确定绝对构型是目前主流技术。计算模拟流程如下：首先确定化合物的相对构型，其次运用构象搜索软件对化合物进行构象分析，然后对搜索得到的多个最低能量态构象（如能量阈值在2.0 kcal·mol^-1以内）进行几何优化和振动分析，将已经优化完成的优势构象投入ECD计算，计算ECD相关参数，得到电子激发能（eV）和转子强度（10^-40 erg-esu-cm）等数据，最终根据数据进行多构象谱图拟合。该研究主要对ECD曲线的模拟方法、ECD计算结果的评价标准进行了全面总结。在此基础上，运用Python语言开发了一款自动化处理高斯ECD计算结果、模拟ECD曲线的软件，该软件能够对计算得到的输出文件进行定位，对于化合物几何优化和振动分析得到的输出文件，可以抓取各个构象的吉布斯自由能数据，并且依据此数据进行玻尔兹曼分布的加权，对于计算ECD相关性质的输出文件，可以抓取ECD计算相关的电子激发能和转子强度的数据，依据以上数据得到的ECD计算理论光谱图，能够进行实时模拟参数调节并与实测曲线对比，方便了计算ECD的数据处理和结果评价。
		2024 Vol. 44 (02): 434-438 [摘要] ( 39 ) RICH HTML PDF (4241 KB) ( 117 )

	439	环氧树脂基近红外吸收涂层的近红外光谱、力学及耐盐水性能研究
		张伟钢，潘露露，吕丹丹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0439-07
		以环氧树脂为粘合剂，Sm₂O₃为功能颜料，硅烷偶联剂和石墨烯为改性剂，制备得到了一种同时具有突出力学性能和耐盐水性能的近红外低反射率涂层。系统研究了Sm₂O₃添加量、硅烷偶联剂种类、硅烷偶联剂添加量和石墨烯添加量对涂层性能的影响。结果表明：Sm₂O₃添加量的增加可明显降低涂层对1.06 μm近红外光的反射率，当Sm₂O₃添加量为50%，涂层对1.06 μm近红外光的反射率可低至31.2%。此时，涂层的附着力和耐冲击强度分别可达到1级和50 kg·cm。用硅烷偶联剂改性涂层，偶联剂上的强极性基团分别可与涂层中的树脂基体和颜料形成共价键结合，从而可发挥桥连作用，进而可明显改善涂层的柔韧性，其中KH560的改性效果最佳。当KH560添加量为5%，涂层的柔韧性可从改性前的9 mm显著改善为改性后的4 mm。石墨烯具有特殊的共平面结构和超长共轭结构特征，使其对入射光的吸收可延伸到近红外区域。石墨烯特殊的片层结构使其具有很高的耐冲击强度和柔韧性，在涂层中添加石墨烯可明显改善涂层的力学性能。研究发现石墨烯的添加可在进一步改善涂层力学性能的前提下显著降低涂层对1.06 μm近红外光的反射率。当石墨烯添加量为8%，涂层对1.06 μm近红外光的反射率可低至12.6%，此时涂层可具备突出的激光隐身效能。同时，涂层的附着力、柔韧性和耐冲击强度分别可达到1级、2 mm和50 kg·cm，可很好地满足实际工程应用要求。在环氧树脂、硅烷偶联剂和石墨烯的协同界面优化作用下，最佳配方（Sm₂O₃添加量为50%、KH560添加量为5%、石墨烯添加量为8%）的涂层经盐水腐蚀21 d后，涂层的微结构、近红外低反射率性能和力学性能可保持稳定。此时，涂层对1.06 μm近红外光的反射率为12.47%，涂层的附着力、柔韧性和耐冲击强度分别可保持在1级、2 mm和45 kg·cm，表明制备的涂层具有良好的耐盐水性能。
		2024 Vol. 44 (02): 439-445 [摘要] ( 40 ) RICH HTML PDF (25086 KB) ( 23 )

	446	会理出土战汉时期铜矛的铅料来源分析
		徐军平¹，杨颖东²，王晓婷^3，4，杜靖⁵，唐翔⁶，罗武干^3，4*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0446-06
		凉山州会理地区自先秦时期已成为金沙江中游进入云南的重要门户。会理青铜文化显示了浓厚的本地原始文化基础，且在历史发展进程中与金沙江以南等区域文化曾发生过不同程度的交流互动。铜矛是中国西南地区青铜文化墓葬中普遍出土的一类青铜兵器，通常带有杀伐功能和礼仪性，此外因其具有独特的类型学特征，可以作为区别文化因素的特殊器物。由于青铜的冶炼受冶金技术和金属矿料供应的制约，青铜兵器的制作技术和矿料来源是讨论西南地方青铜文化与周边文化交流的良好例证。在此背景下，为探讨战国至西汉早期会理地区出土青铜矛的矿源以及其与周边文化的互动等问题，本研究利用便携式X射线荧光光谱仪（pXRF）、多接收电感耦合等离子质谱仪（MC-ICP-MS）等设备对会理郭家堡墓地出土的四件铜矛进行了成分与铅同位素比值测定。铜矛样品均为柳叶形矛叶，且中部略起脊，骹部无耳，通体素面，这种形制的铜矛属于典型的本地风格特征。科技分析结果显示，铜矛样品的合金成分组成差异较大，有铜铅合金、铜锡铅合金及铜铅锑合金。因为所有样品的铅含量都高于2%，所以铜器中的铅料系人为添加。铅同位素比值分析结果则揭示了本批铜矛样品矿源分为普通铅和高放射性成因铅截然不同的两组。通过比较周边地区的铅矿石铅同位素数据，可知会理青铜矛不仅采用了当地的铅料，而且还使用了云南东北部会泽金沙厂一带的铅矿料。在战国至秦汉时期，云南东北部属于古夜郎青铜文化的控制区域。结合该分析结果与两地考古遗物的发现，可以推测会理青铜文化与夜郎青铜文化曾发生过紧密的交流与联系。
		2024 Vol. 44 (02): 446-451 [摘要] ( 36 ) RICH HTML PDF (5677 KB) ( 20 )

	452	太平天国侍王府壁画制作材料的光谱学分析
		水碧纹^1，2，3，孙满利^1，2，于宗仁^3*，王卓³，赵金丽³，崔强³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0452-08
		金华侍王府壁画是我国南方殿堂壁画的典型代表，也是太平天国时期保存最完整、绘画最多的壁画遗存。由于地处南方潮湿地区，侍王府壁画在环境因素的影响下，出现了多种病害，保存状况不容乐观。为了保护好这一重要壁画遗存，需要对壁画的制作材料进行科学研究。利用手持式X射线荧光光谱仪(pXRF)和便携式拉曼光谱仪(Raman)在现场开展原位无损分析，初步查明壁画红色颜料使用了朱砂(HgS)和铁红(Fe₂O₃)，白色颜料主要为方解石(CaCO₃)，其他颜料受分析条件的限制，未能检测出显色成分。通过微损取样获得颜料样品和地仗样品若干，在实验室利用显微红外光谱(μ-FTIR)、X射线衍射(XRD)、显微拉曼光谱(μ-Raman)、热裂解气相色谱质谱联用(Py-GC/MS)等光谱分析技术对蓝绿色颜料、地仗成分、胶结材料类型、纤维种类等开展分析研究，结果表明：蓝色颜料为乾隆中后期传入中国并大量使用的第一个现代合成颜料普鲁士蓝(Fe₄[Fe(CN)₆]₃)，绿色颜料有三种，包括人造氯铜矿[Cu₂Cl(OH)₃]，巴黎绿颜料的变色产物氯砷钠铜石[NaCaCu₅(AsO₄)₄Cl·5H₂O]，还有首次在我国发现的锥绿铅铜矿[Pb₂₁Cu₂₀Cl₄₂(OH)₄₀·6H₂O]，但目前的研究还未见锥绿铅铜矿作为颜料使用的案例，我国境内也未见此类矿物的报道，认为侍王府壁画中发现的锥绿铅铜矿是其他含铜颜料变色的产物。Py-GC/MS研究结果表明，侍王府壁画颜料层中存在脯氨酸和羟脯氨酸，这是动物胶的主要成分，故侍王府壁画胶结材料使用了动物胶。通过计算壁画泥质地仗和石灰地仗样品中纤维的红外光谱特征峰比值R₁（I_{1 595}/I_{1 105}）和R₂（I_{1 595}/I_{2 900}），得出壁画泥质地仗中的纤维为苎麻纤维，石灰地仗中的纤维为棉花纤维。该研究为太平天国侍王府壁画颜料鉴定、修复材料选择及保护提供了科学依据。
		2024 Vol. 44 (02): 452-459 [摘要] ( 52 ) RICH HTML PDF (46134 KB) ( 57 )

	460	西藏太阳光谱全年变化特征
		拉瓜登顿，措加旺姆^*，王倩，盛敏，王萌萌，诺桑
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0460-07
		精确观测地面太阳光谱能为反演大气环境、利用太阳能资源、保护植物生态等提供实地数据。对比目前卫星和地面观测结果显示由于海拔高、空气稀薄等因素西藏是地球上瞬时太阳辐照度最强的地区之一，观测西藏太阳光谱变化特征对研究强辐射环境下人类健康、生态变迁、太阳能利用等诸多领域具有独特的意义。2020年—2021年利用德国RAMSES-ACC-VIS光谱仪和加拿大SolarSIM-G高精度光谱仪对西藏五个高海拔地区（拉萨、林芝、那曲、日喀则、定日）进行了为期一年的太阳光谱观测研究。首次获得了西藏多地完整一年的太阳光谱实地数据，记录了每隔一分钟全天太阳紫外线、光合有效辐射和红外辐射光谱变化特征。分析研究了西藏各地全年日平均太阳光谱特征，发现全年日均最高光谱峰值1.12 W·m^-2·nm^-1出现在波长477.30 nm处。研究了西藏典型高原拉萨地区太阳光谱随季节性的变化特征，分析了其二分二至光谱辐照度变化区间，发现拉萨夏至日均光谱辐照度比冬至高约一倍多，夏至光谱峰值1.13 W·m^-2·nm^-1，冬至0.43 W·m^-2·nm^-1。西藏日喀则全年太阳光谱变化浮动比拉萨的小，各节气光谱变化范围比较集中，夏至和冬至光谱峰值之差比拉萨的小。研究了西藏各地太阳光谱年平均辐照度特征，发现日喀则和珠峰平地年平均太阳光谱辐照度非常接近，两地光谱峰值均约为0.83 W·m^-2·nm^-1；拉萨年均光谱峰值约为0.73 W·m^-2·nm^-1，略低于日喀则和定日；那曲年均光谱曲线最低，峰值仅为0.53 W·m^-2·nm^-1。太阳光谱年均值和太阳能资源不同地区分布特征对西藏高原开发利用太阳能资源具有重要的应用价值。为了比较西藏高原与内地平原太阳光谱特征，同步观测研究了高海拔拉萨（3 693 m）和低海拔北京（32 m）的晴天太阳光谱。2021年6月3日两地均为晴天，分析了两地当地正午太阳光谱特征，发现拉萨正午全波段光谱积分值比北京高约20%，比大气质量AM0的仅低5%左右；当日正午拉萨光谱峰值达1.83 W·m^-2·nm^-1，北京为1.41 W·m^-2·nm^-1；当日正午拉萨太阳紫外光谱积分值比北京高约15%。
		2024 Vol. 44 (02): 460-466 [摘要] ( 52 ) RICH HTML PDF (5678 KB) ( 35 )

	467	傅里叶变换红外光谱技术对金银花中有效成分定量模型建立及含量测定
		顾旭鹏^1，2，杨林林^1，2，齐大明^1，2，刘天亮^1，2，董诚明^1，2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0467-07
		中药材“安全、稳定、有效、可靠”是中医药现代化发展的现实需求，针对中药材质量良莠不齐的实际情况探索快速、精准、无损新型含量测定方法是目前中药材质量控制领域亟待解决问题之一。金银花有效成分复杂、质量波动较大，利用傅里叶变换红外光谱技术对金银花有效成分进行高效、无损快速测定可能是推动其质量控制的有效措施。该研究将HPLC法与傅里叶变换红外光谱技术相结合，运用化学计量学方法，建立金银花有效成分的含量测定模型，以期为金银花的快速、精准含量测定提供新方法。利用傅里叶变换光谱仪采集了河南、河北、山东三个产地共64份金银花的红外光谱，使用高效液相色谱(HPLC)法同时测定金银花中绿原酸、当药苷、断氧化马钱子苷、木犀草苷、异绿原酸A、异绿原酸C六种有效成分的含量。使用TQ分析软件中多元散射校正（MSC)、标准正态变换（SNV）、偏最小二乘法（PLS）、逐步多元线性回归（SMLR）、一阶导数（1st）、二阶导数（2nd）及SG卷曲平滑和诺里斯导数滤波（ND）进行光谱处理建立模型。经过对河南、河北、山东共64份金银花样品的化学计量学分析，结果表明PLS+MSC+2nd Der+NS对绿原酸含量测定效果最好，相关系数为0.754 9，平均绝对偏差为0.24%；PLS+MSC+1st Der+ND对当药苷的含量测定效果最好，相关系数为0.936 9，平均绝对偏差为0.00%；PLS+MSC+1st Der+SG对断氧化马钱子苷含量测定效果最好，相关系数为0.967 8，平均绝对偏差为-0.06%；PLS+MSC+1st Der+NS、PLS+MSC+1st Der+SG以及PLS+SNV+1st Der+SG对木犀草苷的含量测定效果最好，相关系数为0.859 0，平均绝对偏差为0.01%；PLS+MSC+2nd Der+ND对异绿原酸A的含量测定效果最好，相关系数为0.933 9，平均绝对偏差为0.11%；PLS+MSC+2nd Der+SG对异绿原酸C的含量测定效果最好，相关系数为0.866 1，平均绝对偏差为0.01%。通过傅里叶变换光谱技术建立对金银花有效成分的定量模型可以实现对未知金银花有效成分的含量测定，该研究为金银花有效成分的快速、无损测定提供了新的方法依据，有助于推动中药材质量的稳定、可控。
		2024 Vol. 44 (02): 467-473 [摘要] ( 45 ) RICH HTML PDF (2556 KB) ( 112 )

	474	丙酮盐酸混合液提取土壤腐殖质组分的光谱学特征
		宋鸽^1，2，孔祥仕^3*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0474-06
		采用丙酮盐酸混合液提取土壤胡敏酸（HA）和胡敏素（HU）组分，利用元素分析、紫外-可见漫反射光谱和红外光谱进行结构表征。元素分析表明，HA中C、H、N和S含量均高于HU，O含量低于HU。原子比分析表明HA的缩合度相对较高，分子结构相对复杂，HU的缩合度相对较低，分子结构相对简单。紫外-可见漫反射光谱分析表明，由于腐殖质（HS）的组成复杂，多种官能团互相干扰，HA和HU紫外-可见漫反射光谱无明显特征峰，吸光度值随着波长的增加呈下降趋势，且HA包含的吸光有机成分较多，化学组成较复杂。HA和HU紫外特征参数SUV₂₅₄和E₄/E₆比较分析表明，与HU相比，HA芳香性较大，腐殖化程度较高。红外光谱分析表明，HA和HU具有相似的红外光谱，各研究对象特征吸收峰的吸收强度不同，其中开垦黑土20～40 cm和未开垦灰土18～37 cm土层HA的振动幅度较大，说明其包含的酚类化合物、含羟基化合物、脂肪族化合物和羧酸，以及含羰基的醛、酮、醚等化合物的含量较多。开垦黑土10～20 cm土层和未开垦灰土18～37 cm土层HU在各特征吸收峰振动幅度较大，说明其包含的酚类化合物、羧酸、脂肪烃和糖类化合物含量较多。红外光谱各吸收峰强度比较分析表明，开垦后黑土HA和HU酚类化合物、羟基官能团和脂肪族化合物等含量增加，而开垦后灰土HA和HU酚类化合物、羧酸和脂肪族化合物含量下降，表明开垦对黑土土壤有机质影响相对较小，并且在一定程度上增加了土壤有机质含量，而促进了灰土土壤有机质的分解。综上所述，丙酮盐酸混合液提取法为HS生物化学和生理活性的研究提供了新的技术手段，为合理利用土壤资源提供理论依据。
		2024 Vol. 44 (02): 474-479 [摘要] ( 50 ) RICH HTML PDF (1831 KB) ( 71 )

	480	高光谱图像结合卷积神经网络的马铃薯干腐病潜育期识别
		张凡¹，王文秀¹，王春山²，周冀²，潘阳³，孙剑锋^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0480-10
		马铃薯是世界第四大粮食作物，具有丰富的营养价值。但其在贮藏和运输过程中易被镰刀真菌侵染而产生干腐病，最终造成巨大资源浪费和经济损失，因此实现马铃薯干腐病的早期快速无损检测是必要的。在样品被病原菌侵染时，经历了健康—潜育期—轻度病害—重度病害的阶段，其中潜育期的样品难以识别，主要源于病害发生时间较短，表面未形成肉眼可见的病斑，与健康样品相似。为了实现马铃薯干腐病潜育期的识别，结合高光谱成像和深度学习展开马铃薯干腐病早期诊断研究。以健康和不同腐败程度马铃薯为实验对象，获取健康和不同病害等级的马铃薯高光谱图像。然后基于ENVI人工选取健康部位和不同腐败程度样品的病斑部位为感兴趣区域（ROI），并计算ROI的平均光谱值作为该样品的最终光谱信息。以光谱数据作为输入变量，病害等级作为输出变量，建立卷积神经网络（CNN）模型，并对其网络结构进行优化，对比分析不同模型的预测结果，筛选出最优网络层模型为Model_3_3。并基于此结构进行学习率的优化，得到Model_0.0001识别效果最好，其总体准确率、精度、灵敏度和特异性分别为99.68%、99.76%、98.82%、99.54%。为了进一步突显CNN应用于马铃薯干腐病潜育期识别的优势，建立了最小二乘支持向量机（LS-SVM）、随机森林（RF）、K-近邻法（KNN）和线性判别分析（LDA）模型。结果显示，四种常规算法模型的识别准确率分别为90.77%、92.30%、93.10%和92.34%，其中对潜育期样品识别率分别为91.00%、85.58%、94.18%和90.33%。对于总体准确率，CNN模型较几种常规方法提高了6.58%~8.91%；对于潜育期样品的识别，CNN模型较常规方法提高了5.55%~14.15%。研究表明，高光谱成像技术结合CNN可以有效实现马铃薯干腐病潜育期识别，为提高马铃薯病害早期诊断的智能化水平提供了参考方法。
		2024 Vol. 44 (02): 480-489 [摘要] ( 47 ) RICH HTML PDF (24685 KB) ( 39 )

	490	种植不同树种对土壤可溶性有机质渗滤液组成和光谱特征的影响
		王海珍^1，2，3，郭剑芬^1，2，3*，张磊^1，2，3，林浩^1，2，3，林静雯¹，熊德成^1，2，3，陈仕东^1，2，3，杨玉盛^1，2，3
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0490-07
		可溶性有机质（DOM）是森林生态系统重要的活性碳库和养分库，其性质受到植物种类、土壤性质、水文状况等因素影响。为探究树种对土壤可溶性有机质（DOM）渗滤液组成和光谱性质的影响，在根箱中间种植1年生米槠（CC）、杉木（CL）、花榈木（OP）幼苗，并设置不种植对照（NT）处理。于2021年8月的一场暴雨后收集根箱土壤（0~60 cm）渗滤液DOM，测定其理化性质及光谱特征。结果表明：（1）种植杉木幼苗土壤渗滤液中溶解性有机碳（DOC）含量显著高于种植花榈木和米槠幼苗（p<0.05）。（2）米槠土壤渗滤液DOM芳香化指数（SUVA₂₅₄）最高，杉木土壤渗滤液DOM疏水指数（SUVA₂₆₀）最低，各树种土壤渗滤液DOM相对分子量大小（SUVA₂₈₀）无显著差异。（3）三种树种和未种树根箱土壤渗滤液DOM荧光指数（FluI）、新鲜度指数（Frl）、生物源指数（BIX）均无显著性差异，各处理渗滤液DOM腐殖化指数（HIX）均小于1，且种植米槠、花榈木的土壤渗滤液DOM的HIX显著高于未种树对照处理（p<0.05）。本研究土壤渗滤液DOM主要由类富里酸和类腐殖酸物质（C1），类腐殖酸物质（C2）和溶解性类微生物产物（C3）三种成分组成。相比于花榈木和杉木土壤渗滤液DOM，米槠土壤渗滤液DOM中C1、C2组分的贡献率较高，C3组分贡献率较低。（4）Pearson相关分析表明，DOC浓度与紫外指数（SUVA₂₅₄、SUVA₂₆₀、SUVA₂₈₀）、二维荧光指数FluI及三维荧光组分C2呈负相关，与C3呈正相关关系（p<0.05）。本研究结果对亚热带树种土壤养分流动和生物地化循环研究提供一定的参考。
		2024 Vol. 44 (02): 490-496 [摘要] ( 44 ) RICH HTML PDF (4131 KB) ( 47 )

	497	掺杂Li⁺的NaGdF₄∶Yb³⁺/Eu³⁺上转换发光增强及防伪应用
		王翀¹，任仲翾^1，2，李冬冬¹，佘江波²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0497-07
		稀土发光材料由于其良好的上转换发光性能已经逐渐成为荧光防伪领域的研究热点。首先采用水热法合成了一系列不同Li⁺掺杂浓度的NaGdF₄∶Yb³⁺/Eu³⁺晶体，利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、上转换发射光谱测试等表征方法，对样品的形貌、尺寸和上转换发光性能进行了分析，并选择发光强度和效果最好的晶体应用于防伪识别。实验结果表明，NaGdF₄∶Yb³⁺/Eu³⁺/Li⁺的XRD衍射图谱与标准六方相NaGdF₄的衍射峰一致，衍射峰尖锐且没有杂峰，证明合成了高纯度高结晶度的NaGdF₄∶Yb³⁺/Eu³⁺/Li⁺晶体。晶体的SEM图可以看出生成的样品为纯六方相，分布均匀，无团聚现象。共掺Yb³⁺/Eu³⁺/Li⁺对晶体的结构、形貌、尺寸几乎没有影响。从上转换发射光谱可以看出，15 mol%Li⁺掺杂的NaGdF₄∶Yb³⁺/Eu³⁺晶体绿色发光强度是未掺杂Li⁺的样品的6倍。考察了980 nm激光器的功率变化对未掺杂Li⁺以及掺杂15 mol% Li⁺样品的上转换发光性能的影响，发现随着激发功率从0.8 W增加到2.2 W的过程中，上转换发光强度逐渐增强。拟合后得到样品上转换过程中的所需光子数n值接近于2，为双光子发光过程。对NaGdF₄∶Yb/Eu/Li进行了荧光寿命测试，⁵D₁能级的荧光寿命是未掺杂的1.4倍。最后，将形貌均匀、发光强度强的NaGdF₄∶0.2Yb/0.02Eu/0.15Li制成防伪油墨，通过丝网印刷技术在纸张、玻璃、塑料等材料上印刷荧光防伪图案。在980 nm激光的泵浦下，防伪图案发出明亮的绿光。在自然环境下，纸张上的防伪图案有很好的隐蔽性。图案中的“safe”字样长度为5.5 mm，字母间距为0.5 mm，在980 nm激光的泵浦下，仍然可以分辨清楚。将印制有防伪图案的塑料暴露在室外自然环境下一个月，图案没有明显改变。表明NaGdF₄∶0.2Yb/0.02Eu/0.15Li制成的防伪图案分辨率高，易于识别，受环境影响小，在防伪识别方面具有良好的应用前景。
		2024 Vol. 44 (02): 497-503 [摘要] ( 32 ) RICH HTML PDF (16975 KB) ( 18 )

	504	取代基位置对2,4-二苯基吡啶类铱磷光配合物光物理性能的影响
		常桥稳，陈祝安，晏彩先，刘伟平，冯洋洋^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0504-06
		铱磷光配合物具有高的发光效率、良好的热稳定性和发光颜色容易调节等优势，在有机发光二极管（OLED）、电化学发光池（LEC）、光催化、肿瘤诊断和传感器等领域有着重要的应用前景，是综合性能最优的电致磷光配合物。其颜色调控主要通过改变主配体和辅助配体的化学结构来实现，如通过改变配体的共轭程度、在配体上引入具有不同供/吸电子能力的取代基、在不同位置引入相同的取代基等方式可以实现发光颜色的调节，其中取代基的位置对铱磷光配合物光物理性能影响的研究较少。研究甲基处于不同取代位置对铱磷光配合物光物理性能的影响，以甲基处于2位和4位或3位和5位的2,4-二苯基吡啶为主配体、2,2,6,6-四甲基庚二酮为辅助配体，合成出2个新的铱磷光配合物(2,4-2Me-dppy)₂Ir(tmd)和(3,5-2Me-dppy)₂Ir(tmd)。通过元素分析、核磁共振谱和单晶X射线衍射等测试了配合物的组成和空间结构，两个配合物均呈稍微扭曲的八面体构型，空间群分别为C 1 2/c 1和P-1，晶系分别为单斜和三斜；通过热重分析研究了配合物的热稳定性，两个配合物均具有较好的热稳定性，热分解温度分别为307和318 ℃；通过紫外可见光谱和光致发光光谱研究了配合物的光物理性能，两个配合物在溶液中发射波长分别为545和572 nm，溶液中量子产率分别为70%和92%。进一步探讨了取代基位置对铱磷光配合物光物理性能的影响，研究发现：甲基所处的位置对2,4-二苯基吡啶类铱磷光配合物的发光颜色和发射波长有着显著的影响。与甲基处于2位和4位得到的铱磷光配合物相比，甲基处于3位和5位时得到的铱配合物的发射波长产生了明显的红移，为纯正的黄光发射，是一种潜在的黄光材料，并有望在OLED照明中得到应用。
		2024 Vol. 44 (02): 504-509 [摘要] ( 44 ) RICH HTML PDF (2758 KB) ( 55 )

	510	结合FBG-FP的变压器局部放电光纤全方向传感研究
		吴柯洁¹，陈伟根^1*，张知先¹，宋雨轩¹，田皓元¹，李萌¹，刘帆²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0510-09
		为实现变压器局部放电的灵敏检测，避免漏检局部放电信号，基于光纤布拉格光栅（FBG）与法布里珀罗腔（Fabry-Perot cavity）传感原理提出了一种结合FBG-FP的变压器油中局部放电光纤全方向传感方法。介绍了FBG与FP腔的局部放电传感原理，局部放电产生的超声波会引起FBG反射光谱与FP腔干涉光谱的偏移，通过光谱边缘解调法进行光强解调可实现局放信号的检测。研制了局部放电光纤全方向传感器，通过3D打印技术制作了尺寸为25 mm×25 mm×25mm的长方体探头，探头中空结构用于插入单模光纤形成FP腔，四个侧面用于形成膜片式FBG传感结构，可接收不同方向的超声信号。基于变压器油中局部放电的频谱特性与液相环境中膜片的振动模型设计了超声传感膜片，选用镀有高反介质膜的康宁玻璃作为FP腔传感膜片，膜片半径为1.7 mm，厚度为0.165 mm，理论谐振频率为82 kHz；选用单晶硅作为FBG传感膜片，膜片半径为2.5 mm，厚度为0.1 mm，理论谐振频率为25.6 kHz。搭建了光纤局部放电传感系统并进行了局部放电光纤全方向传感器性能测试。通过断铅实验测得变压器油中传感器FBG传感膜片实际谐振频率约为23 kHz，FP腔传感膜片实际谐振频率为71.4 kHz。将光纤全方向传感器与压电传感器（PZT）对同一局部放电信号进行对比检测，光纤全方向传感器FBG传感部分可检测到83.8 pC的金属尖端放电，FP腔传感部分可检测到27.1 pC的金属尖端放电，其局部放电检测灵敏度高于PZT。测试了传感器的方向响应，普通的FP传感器高灵敏检测范围有限，存在检测盲区，所研制的光纤全方向传感器FP腔传感部分与FBG传感部分高灵敏检测范围互补，可实现局部放电全方向灵敏检测，具有良好的方向响应性能。
		2024 Vol. 44 (02): 510-518 [摘要] ( 52 ) RICH HTML PDF (14273 KB) ( 17 )

	519	弱光下锑基太阳电池的光谱响应与性能优化
		曹宇^1，2，凌同^1，2，曲鹏^1，2，王长刚^1，2*，赵耀³，那艳玲^3，4，江崇旭^3，4，胡子阳⁵，周静⁶
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0519-08
		锑基薄膜太阳电池因其制备方法简单，原材料丰富，光电性能稳定等优点而得到了快速发展。其中锑基吸光层材料（硫化锑、硫硒化锑、硒化锑）具有高吸收系数特点，因而在室内或者水下等弱光条件下具有相当大的应用潜力。通过构造两种衰减光谱以研究新型锑基薄膜太阳电池在弱光下的光电响应。首先通过厚度调节硒化锑太阳电池的吸光能力，发现当吸光层厚度较薄时，电池的光电转换效率存在较大差值；而当吸光层厚度过厚时，电池性能又因载流子复合的增大而降低。在吸光层厚度处于合适的0.4～1.2 μm之间时，硒化锑太阳电池在长波衰减光谱和短波衰减光谱下都能获得高于16%的转换效率。然后通过硒含量调节锑基太阳电池的光谱吸收范围，发现长波衰减光谱下，锑基太阳电池的器件性能显著高于标准光谱，并且在20%～40%硒含量下能够获得最佳的转换效率。而在短波衰减光谱下，锑基太阳电池的最佳性能出现在硒含量为60%的情况下。因而在弱光条件下，锑基太阳电池的最佳硒含量需要通过具体的光谱特性确定。最后研究了两种衰减光谱下，硫化锑/硒化锑双结叠层太阳电池的光谱响应特性。发现在短波衰减光谱下，叠层太阳电池效率会随着总厚度的增加而增加。而在长波衰减光谱下，叠层太阳电池的最佳性能能够一直保持在较高水平。当叠层电池总厚度为2 μm，且硫化锑顶电池厚度在0.5～1.2 μm之间时，器件在两种衰减光谱下都能够实现光谱能量在两个子电池中的合理分配，使得叠层电池效率能够保持在20%以上。通过该研究对锑基太阳电池器件结构的合理设计，能够保证单结和双结器件在不同弱光条件下的高性能输出，为高环境适应性的锑基薄膜太阳电池的研发提供技术支持。
		2024 Vol. 44 (02): 519-526 [摘要] ( 38 ) RICH HTML PDF (4817 KB) ( 30 )

	527	大孔柚子型微结构光纤探针的表面增强拉曼散射性能研究
		李佳轩，付子珍，曹茜清，胡志国，付兴虎^*，付广伟，金娃，毕卫红
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0527-07
		随着光纤制备工艺以及纳米材料制备技术的发展，光纤探针已成为一种新型的表面增强拉曼散射(SERS)基底，通过在普通单模光纤或多模光纤上制备不同的结构并修饰相应的纳米材料, 可以得到多种类型的光纤表面增强拉曼散射探针，并实现较好的检测效果。但受限于光纤本身的结构，普通光纤仅能利用端面或侧表面提供拉曼检测的“热点”区域，限制了其SERS性能的进一步提高。因此制备了大孔柚子型微结构光纤(MSF)表面增强拉曼散射(SERS)探针，其中大孔柚子型MSF SERS探针结构通过一段阶跃多模光纤与柚子型微结构光纤熔接制得。实验分别对自制的纳米银溶胶基底以及大孔柚子型MSF SERS探针的SERS性能进行检测。采用溶胶自组装法制备负载银纳米颗粒的MSF SERS探针，通过控制自组装时间制备不同光纤SERS探针(Ag/MSF-x，其中x为自组装时间，分别为15、30、45、60 min)。采用溶液检测方法，利用Ag/MSF-x探针对10^-3 mol·L^-1的亚甲基蓝(MB)探针分子进行检测，通过比较相同条件下的增强效果筛选得到Ag/MSF-45探针。为进一步检测Ag/MSF-45探针的SERS性能，制备不同浓度的MB溶液，分别利用纳米银溶胶基底和Ag/MSF-45探针对其进行检测。实验结果表明，纳米银溶胶基底对MB的检测限(LOD)为10^-6 mol·L^-1，Ag/MSF-45探针对MB的检测限(LOD)为10^-7 mol·L^-1；拉曼信号的再现性结果表明纳米银溶胶基底以及Ag/MSF-45探针在各个特征峰处的RSD值均在合理范围内；在1 619 cm^-1拉曼位移处对纳米银溶胶基底以及Ag/MSF-45探针检测MB的拉曼强度和浓度进行对数转换拟合，纳米银溶胶基底的拟合优度R²达0.916 28，Ag/MSF-45探针的拟合优度R²达0.988 48；纳米银溶胶基底和Ag/MSF-45探针的再现性结果表明，其在各个特征峰处的RSD值均处于合理范围，但Ag/MSF-45探针的各特征峰RSD值均小于纳米银溶胶基底，最大为13.89%；利用10^-6 mol·L^-1的MB对Ag/MSF-45探针的增强因子(AEF)进行计算，Ag/MSF-45探针的AEF达到6.09×10⁶，表现出良好的增强效果。因此，基于大孔柚子型MSF SERS探针凭借独特的空气孔结构使其具有较高的灵敏度以及良好的再现性，且其SERS性能均优于纳米银溶胶基底，在农业、化学分析、生物检测等领域及大分子物质检测等方面应用前景广泛。
		2024 Vol. 44 (02): 527-533 [摘要] ( 46 ) RICH HTML PDF (8869 KB) ( 24 )

	534	灰霉病早期胁迫下花椰菜多酚氧化酶活性的高光谱研究
		王凯，薛建新^*，李尧迪，张明月
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0534-08
		利用高光谱技术实现灰霉病早期胁迫下花椰菜多酚氧化酶(PPO)活性的快速无损检测。为了使预测效果更好，在900～1 700 nm光谱范围内采集253个健康花椰菜样本及257个染病花椰菜样本的光谱信息，并使用分光光度计法对样本中多酚氧化酶活性进行测定。对健康及染病花椰菜样本PPO活性均值进行分析，发现健康花椰菜PPO活性均值(10.257 U·g^-1)小于染病花椰菜PPO活性均值(12.324 U·g^-1)。利用光谱-理化值共生距离(SPXY)算法对样本进行校正集(健康样本193个，染病样本197个)和预测集(健康样本60个，染病样本60个)的划分，对划分后的样本集进行六种单一预处理(卷积平滑算法SG、去趋势算法DT、中值滤波MF、归一化处理NOR、标准正态变量变换SNV、基线校正Baseline)。利用相关系数(R)和均方根误差(RMSE)作为模型评价指标，发现预处理能够有效提高模型的精度和稳定性，其中健康样本经NOR预处理后的预测集建模效果最好；染病样本经DT预处理后的预测集建模效果最好。采用连续投影算法(SPA)与回归系数法(RC)提取特征波长，建立PPO活性值的偏最小二乘回归(PLSR)、最小二乘支持向量机(LS-SVM)及BP神经网络三种预测模型，探究不同特征波长提取方法对模型精度的影响，比较不同建模方式对花椰菜PPO活性预测的准确度。结果说明提取特征波长可以优化光谱信息，SPA和RC对两种样本提取的波长个数分别为9，12，7和11，其中SPA优化后的光谱数据对健康样本PPO活性预测效果较好，RC优化后的光谱数据对染病样本PPO活性预测效果较好。对比分析模型效果，发现LS-SVM模型对两种样本和其对应的酶活性产生了很好的拟合效果。最终发现，SPA-LS-SVM模型对于健康花椰菜PPO活性预测效果较好，其预测相关系数(R_p)为0.832，预测均方根误差(RMSEP)为1.676；RC-LS-SVM模型对于染病花椰菜PPO活性预测效果较好，其R_p为0.848，RMSEP为1.156。研究结果表明高光谱技术可以实现灰霉病早期胁迫下花椰菜多酚氧化酶活性的测定，为快速检测花椰菜多酚氧化酶活性及便携式仪器开发提供了科学依据。
		2024 Vol. 44 (02): 534-541 [摘要] ( 44 ) RICH HTML PDF (7899 KB) ( 21 )

	542	拉曼光谱结合WGANGP-ResNet算法鉴别病原菌种类
		孟星志，刘亚秋^*，刘丽娜
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0542-06
		快速准确识别病原菌在防止传染病的传播、帮助对抗抗菌素耐药性和改善病人预后方面起着关键作用。拉曼光谱结合机器学习算法能够简单快捷地对病原菌进行无标记检测。然而，病原菌种类和表型繁多，并且深度学习需要依赖大量样本训练，而收集大批量病原菌拉曼光谱劳神费力，且易受荧光等因素影响。针对上述问题，提出一种基于WGAN-GP数据增强方法和ResNet结合的病原菌拉曼光谱检测模型。采用五种常见眼科病原菌的拉曼光谱。将采集到的原始数据归一化作为ResNet和传统卷积神经网络(1D-CNN)的输入，将经过SG滤波、airPLS基线校正、PCA降维等预处理后的数据作为K近邻(KNN)的输入，对比分析发现ResNet模型效果最优，其分类精度可达96%；搭建Wasserstein生成式对抗网络加梯度惩罚模型(WGAN-GP)，生成大量与真实数据相似的高分辨率光谱数据。同时与偏移法、深度卷积生成式对抗神经网络(DCGAN)2种数据增强方法进行比对，证明WGAN-GP的可靠性；为验证生成数据可以丰富数据多样性，进而提高分类精度，将扩充后的数据集重新放入ResNet进行训练，最终WGAN-GP结合ResNet的分类准确率提高到99.3%。结果表明：基于ResNet的分类模型无需复杂数据预处理，在开发效率和分类精度上均有提高；改进的WGAN-GP模型适用于拉曼光谱数据增强，解决了传统数据增强方法生成光谱的有效性与类别准确性不匹配的问题，相比于GAN提高了训练过程的速度和稳定性；利用表面增强拉曼光谱技术(SERS)结合WGANGP-ResNet模型对病原菌拉曼光谱分类，减少了对大量训练数据的需求，有利于快速学习和分析低信噪比的拉曼光谱，并将光谱采集时间缩减到1/10。在临床快速、免培养鉴别病原菌方面具有重要研究意义与应用价值。
		2024 Vol. 44 (02): 542-547 [摘要] ( 43 ) RICH HTML PDF (5298 KB) ( 66 )

	548	UAV高光谱影像联合SULOV_XGBoost算法的柑橘果树精细分类方法
		肖斌^1，2，何宏昌¹，窦世卿^1*，范冬林¹，付波霖¹，张洁¹，熊远康¹，史今科¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0548-10
		精准、动态监测经济作物种植信息是农业精细化管理面临的迫切需求。为实现不同果树品种的精细分类，以桂林市六塘默科特柑橘试验基地为研究区，获取机载高光谱影像数据，深度挖掘不同柑橘果树品种的光谱信息，构建多维数据集，提出一种利用SULOV结合极端梯度提升(eXtreme gradient boosting, XGBoost)算法进行优选特征，并采用XGBoost分类算法进行柑橘果树品种精细分类的方法，最后，与随机森林（random forest, RF）和支持向量机（support vector machine, SVM）的分类结果的精度进行对比分析。结果发现：（1）所提的SULOV结合XGBoost算法（SULOV_XGBoost）柑橘果树精细分类算法能够有效进行特征差距较小场景的果树作物不同品种间的精细分类，算法整体分类效果优于传统的常用机器学习方法（RF与SVM）；（2）一阶微分拐点处值与原始波段值的融合特征对提升精细分类精度具有极大作用；另外加入不同波长范围波段组合也能够显著提高柑橘果树精细分类结果；（3）SVM在地物可辨性较高的条件下其分类性能更佳，且抗干扰能力强。研究成果可为同一物种不同品种作物的精细分类提供新的思路和方法，亦可为作物种植信息精准普查、精细化管理以及农业产业结构布局、调整和动态监测等提供参考。
		2024 Vol. 44 (02): 548-557 [摘要] ( 44 ) RICH HTML PDF (30371 KB) ( 25 )

	558	基于孪生网络模型的岩石光谱自动分类方法
		肖志强¹，贺金鑫^1*，陈德博¹，战晔²，逯燕乐¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0558-05
		岩石光谱是岩石物理化学性质、成分和结构的综合体现，如今已经被广泛应用于岩石分类研究中。岩石光谱数据具有高维的特征数量，在样本数量有限的情况下训练时，往往会产生维数灾难现象。由于岩石光谱的数据收集困难，这在产生极大的人力成本的同时也导致收集到的岩石光谱数据往往十分有限。因此如何能够在样本数量较少时，对岩石光谱数据取得较为准确的分类效果成为了如今热门的研究课题。利用辽宁兴城地区的典型岩石光谱数据，基于Python编程语言在训练样本较少的情况下构建了孪生网络分类模型，并以Triplet Loss作为损失函数，实现了3-way-1-shot分类模型，在测试集上取得了97.8%的分类准确率。同时使用了决策树、随机森林、支持向量机和K-近邻四种传统机器学习方法在相同训练样本下建立分类模型与之对比，通过绘制学习曲线，验证了这四种传统机器学习方法在小样本的情况下不具备良好的分类功能。由于将原始光谱数据转化为图片数据之后并不会影响孪生网络模型的分类效果，因此可以将岩石光谱分类问题转化为图像分类的问题，进而使用图像分类的方法和手段。实验结果表明，孪生网络模型在岩石光谱样本数量较少的情况下仍然能够取得优秀的分类效果，有效弥补了传统机器学习模型在小样本情况下的不足之处，并且由于其数据的输入是成对的，可以有效减小因训练样本过少而导致的过拟合问题。
		2024 Vol. 44 (02): 558-562 [摘要] ( 41 ) RICH HTML PDF (18736 KB) ( 28 )

	563	基于非负矩阵分解的中红外地表特性光谱重建方法
		李殷娜^1，2，李正强^1，2*，郑杨¹，侯伟真^1，2，徐文斌^1，3，马䶮¹，樊程¹，葛邦宇¹，姚前^1，2，史正^1，2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0563-08
		在中红外遥感领域，高光谱地表反射率/发射率等地表特性具有极高的应用价值和应用需求，但利用卫星遥感手段难以获取吸收波段的高光谱地表反射/发射特性，且通过光谱重建获取全波段的地表特性方法仍存在很多问题。为解决中红外全波段地表特性光谱重建所面临的难题，基于约翰霍普金斯大学（Johns Hopkins University，JHU）地物波谱库和中分辨率成像光谱仪（MODIS）短波红外和中红外地表多光谱卫星产品，提出了一种利用非负矩阵分解（NMF）重建高光谱地表反射率的方法，对2.5~5.0 μm中红外光谱范围内的地表反射/发射率进行光谱重建，重建后的光谱分辨率可达10 nm。首先基于JHU地物波谱库选取4种典型地物类型（土壤、植被、人造材料和岩石），建立地物光谱库样本信息，再利用MODIS传感器光谱响应函数，根据等效计算公式将2.0~5.0 μm波段范围反射率结果重采样到10 nm光谱间隔、共301个波段，得到JHU地表反射率光谱数据集。对光谱数据集进行非负矩阵分解处理，提取4条端元向量光谱曲线，结合MODIS短波红外和中红外4个波段（2.13、3.75、3.96和4.05 μm）的全球月均地表反射率/发射率产品，可计算每个像元对应的权重系数向量，从而进行任意波段的光谱重建，得到全球范围内陆地5 km×5 km分辨率的月均地表反射率重建结果。同时为综合评价该光谱重建方法，从光谱数据集中提取MODIS短波红外和中红外4个波段（2.13、3.75、3.96和4.05 μm）的子数据集，计算对应的权重系数向量，进行2.0~5.0 μm光谱范围内的全波段的反射率光谱重建。重建结果对应的平均绝对误差优于0.01，平均相对误差优于10%，在只有MODIS卫星4个波段数据可用的低秩病态的情况下，可较好地满足光谱重建的精度要求。并且为满足重建结果可视化需求，基于网络地理信息系统（WebGIS）技术，利用Cesium框架，采用浏览器/服务器架构，搭建了二三维一体化可视化系统，将卫星底图、地形数据与光谱重建结果等集成展示，从而进行直观的多因素分析，为卫星产品的展示与验证提供支撑。
		2024 Vol. 44 (02): 563-570 [摘要] ( 54 ) RICH HTML PDF (13185 KB) ( 33 )

	571	热键合、凹端面及晶体棒直径对Er∶YSGG中红外激光性能的影响
		程毛杰^1，2，董昆鹏^1，2，胡伦珍^1，3，张会丽^2，4，罗建乔^2，4，权聪^2，4，韩志远^1，2，孙敦陆^2，4*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0571-09
		对热键合、凹端面及不同直径Er∶YSGG晶体棒的中红外激光性能进行了系统对比研究。晶体经高温退火、定向切割、端面精密抛光后，测量得到其平面度和表面粗糙度分别小于0.1 λ@633 nm和0.5 nm。通过精密加工实现了YSGG与Er∶YSGG室温光胶，然后进行了高温热键合，透过谱表明键合界面基本无损耗，达到了一体化。热焦距结果表明，热键合、凹端面能够有效改善和补偿高功率泵浦条件下晶体的热透镜效应，有利于提高晶体的激光性能。对比未键合、热键合及凹面热键合Er∶YSGG晶体在968 nm LD侧面泵浦条件下的激光性能发现，低频150 Hz以下，键合与凹面并未表现出优势，三种棒的最大输出功率和斜效率分别均在24 W和28%附近；但随重频增加，热效应逐渐加重，键合晶体良好散热能力和凹面热补偿效应使激光性能得到提高。在重频300 Hz下，未键合、热键合及凹面热键合三种棒的最大输出功率分别为15.54，17.85和18.33 W、斜效率分别为16.6%，18.3%和18.4%；重频600 Hz条件下，三种棒的最大输出功率分别为9.4, 13.32和13.18 W、斜效率分别为6.7%，8.6%和9%。此外，对比研究了不同直径Er∶YSGG晶体的激光性能，在低于100 Hz的低频下，三种晶体的激光性能接近。但相比于3和4 mm键合凹面棒，直径2 mm棒有大的比表面积，拥有更好的热管理能力，使其在高重频条件下具有更好的激光性能。如在150 Hz条件下，2 mm凹面键合Er∶YSGG晶体棒获得了功率23.82 W、斜效率27.7%的中红外激光输出，大大高于直径3和4 mm棒的18 W和23%。在600 Hz，直径2 mm键合凹面棒中实现了功率13.18 W，斜效率9%的激光输出，相比于直径3和4 mm键合凹面棒的9 W，7%具有较大的改善。测量得到2 mm凹面键合Er∶YSGG晶体棒在150 Hz，200 μs条件下的光束质量因子M²_x/M²_y=6.28/6.30，表明该激光具有良好的光束质量。综上，选择合适晶体棒直径，并将键合与凹面相结合是实现高性能2.79 μm激光的有效方法。
		2024 Vol. 44 (02): 571-579 [摘要] ( 50 ) RICH HTML PDF (16319 KB) ( 23 )

	580	基于多标记深度森林算法的冷鲜羊肉新鲜度无损检测方法
		徐子洋^1，2，姜新华^1，2*，白洁^1，2，张文婧^1，2，李靖^1，2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0580-08
		羊肉新鲜程度受多种因素影响，其检测一般要从感官性状、分解的理化产物和微生物繁殖程度等方面进行。然而基于单一指标的羊肉新鲜度检测局限性大，适用性低，很难综合评价羊肉新鲜程度，而且传统检测方法操作复杂，效率低，不能满足日常实际需求。高光谱成像技术作为一种快速、无损、高效的检测技术，可以有效地获取冷鲜羊肉腐败过程中表面、内部组成和理化变化信息。提出一种基于改进深度森林算法的冷鲜羊肉新鲜度评价模型，增加特征筛选挖掘与多个评价指标相关的光谱信息，同时增加层增长控制有效防止模型过拟合。采集了0~14天4 ℃贮藏环境中羊肉样本的400~1 000 nm高光谱数据，采用实验室方法测定了样本的挥发性盐基氮（TVB-N）、pH值、菌落总数（TAC）和大肠菌群近似数（ANC）指标值。选择感兴趣区域提取光谱数据，通过S-G平滑滤波法和多元散射校正法对原始光谱数据进行预处理，利用连续投影法提取了18个特征波段。将数据集按照3∶1划分为训练集和测试集；利用本文提出的改进深度森林算法建立新鲜度等级分类模型。结果表明，新鲜度等级分类总体精度为0.985 7，并利用hamming loss、one-error、ranking loss和marco-AUC四种多标记度量指标评价模型性能，分别为0.025 7、0.014 3、0.014 2和0.998 6，均优于传统多标记分类算法也表明，该多指标新鲜度评价模型可用于羊肉新鲜度的快速无损检测，改善了单一新鲜度检测指标模型分类的局限性，为后续高光谱成像技术的多指标无损检测提供了方法。
		2024 Vol. 44 (02): 580-587 [摘要] ( 46 ) RICH HTML PDF (4460 KB) ( 95 )

	588	滩羊肉TEAC含量的高光谱快速检测技术
		袁江涛¹，郭佳俊¹，孙有瑞¹，刘贵珊^1*，李月¹，吴迪¹，景怡萱²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0588-06
		生育酚当量抗氧化能力（TEAC）是评估肌肉内源抗氧化程度的指标之一，可用于评估亲水化合物的抗氧化活性及清除自由基的能力。为探究快速检测滩羊肉中TEAC的可行性，采用可见近红外（Vis/NIR）高光谱成像技术，建立基于光谱信息融合图像纹理特征（TFS）的TEAC定量预测模型。将不同部位样本集根据3∶1的比例随机划分成校正集和预测集，在400~1 000 nm范围内采集反射光谱图像，提取每个样本图像的感兴趣区域（ROI）以获取原始光谱数据；采用中值滤波（MF）、基线校准（Baseline）、卷积平滑（S-G）和多元散射校正（MSC）四种算法对原始光谱中散射及干扰信息进行校正，并建立偏最小二乘回归（PLSR）模型，将光谱数据与TEAC值进行关联。采用间隔随机蛙跳（IRF）、变量组合集群分析（VCPA）、竞争性自适应加权抽样（CARS）和迭代变量子集优化（IVSO）算法提取TEAC浓度的特征波长。采用灰度共生矩阵（GLCM）算法对肉样的主要TFS依次进行提取。基于特征光谱及图谱融合信息建立反向传播人工神经网络（BP-ANN）和最小二乘支持向量机（LSSVM）模型，对滩羊肉中TEAC含量预测并进行对比分析。结果表明，（1）最优预处理为Baseline建立的PLSR模型，其R_c为0.912 1，RMSEC为0.963 5，R_p为0.868 3，RMSEP为1.277 0；（2）采用IRF、VCPA、CARS和IVSO分别提取出了71、9、22和39个特征波长，占全光谱的56.8%、7.2%、17.6%和31.2%；（3）基于多元特征提取算法建立的BP-ANN和LSSVM模型，对TEAC含量进行预测时Baseline-IVSO-LSSVM（R_c=0.913 2，RMSEC=0.962 0，R_p=0.864 6，RMSEP=1.288 3）具有最优预测性能；（4）相比于单一的光谱信息模型，TEAC相关的TFS图谱融合模型IVSO-TF1-BP-ANN显示出更好的效果，其R_p为0.8916，较特征波长数据建模提高了0.028 6。
		2024 Vol. 44 (02): 588-593 [摘要] ( 43 ) RICH HTML PDF (7713 KB) ( 18 )

	594	基于ICP-MS研究转炉钢渣微粉吸附镍和铅的动力学机理
		徐修平^1，3，徐维成²，于先坤^1，3，陈煜⁴，杨刚⁵，张浩^1，2，6*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)02-0594-07
		随着工业化的发展，水体和土壤中的重金属污染日益严重。其中，重金属镍是一种常见的致敏性金属，会引起人体过敏发炎，甚至会引发癌症；血液中铅浓度的超标会危害人的神经系统、心血管系统和生殖系统，造成终身性的危害。因此，治理镍和铅重金属污染具有十分重要的意义。钢渣是炼钢过程中产生的一种副产物，其存在难以利用与附加值低的问题。同时加之管理制度的不健全，导致大量钢渣露天堆放，对土地资源、地下水源，以及空气质量造成严重影响。钢渣微粉具有比表面积大、多孔、化学活性高等特性，被广泛利用，可以成为吸附材料。本文以转炉钢渣微粉为研究对象，利用激光粒度仪、电感耦合等离子体质谱仪、比表面积与孔隙度吸附仪、X射线荧光光谱仪等测试转炉钢渣微粉的基本性质，重点研究转炉钢渣微粉添加量、重金属初始浓度、溶液pH和吸附时间对转炉钢渣微粉吸附Ni²⁺、Pb²⁺的效果，结合吸附动力学与吸附等温线理论揭示转炉钢渣微粉对Ni²⁺、Pb²⁺的吸附作用机理，为处理镍、铅重金属污染和工业废水处理提供技术支持与理论依据。结果表明：当转炉钢渣微粉添加量大于12.5 g·L^-1、重金属初始浓度小于100 mg·L^-1、溶液pH大于3和吸附时间大于120 min时，转炉钢渣微粉对Ni²⁺、Pb²⁺的吸附效果良好，即基本达到90%。转炉钢渣微粉对Ni²⁺、Pb²⁺的吸附符合准二级动力学模型，吸附速率由边界扩散和颗粒内扩散共同控制，吸附过程以化学吸附为主。转炉钢渣微粉的结构具有多孔性为物理吸附Ni²⁺、Pb²⁺提供吸附空间，转炉钢渣微粉的化学成分不仅具有碱性与Ni²⁺、Pb²⁺形成络合产物，而且水化过程中CaO与SiO₂生成C—S—H凝胶，对Ni²⁺、Pb²⁺形成络合吸附与硅酸盐体系包裹。转炉钢渣微粉对Ni²⁺、Pb²⁺吸附可能存在多层吸附。吸附Ni²⁺、Pb²⁺的过程为优惠吸附，吸附容易进行，其理论最大吸附量分别为18.785和17.002 mg·g^-1。
		2024 Vol. 44 (02): 594-600 [摘要] ( 45 ) RICH HTML PDF (2084 KB) ( 91 )

　京ICP备18030722号-1
　版权所有 © 《光谱学与光谱分析》期刊社
　地址: 北京市海淀区学院南路76号　邮编：100081
　Tel: (010)62181070　E-mail: chngpxygpfx@vip.sina.com
　本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发　E-mail:support@magtech.com.cn