光谱学与光谱分析

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2025年 45卷 06期刊出日期：2025-06-01

论文

论文

	1501	XPS谱峰拟合中的参数设置
		姜志全，李秋花，刘建一，刘婉婷
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1501-07
		X射线光电子能谱（XPS）技术广泛应用于科学研究和工程技术领域。测试数据通常需要进行谱峰拟合处理，才能得到准确的谱峰结合能位置和表面物种的相对含量信息。但XPS谱峰拟合过程存在着严重的人为因素，使得拟合结果存在着比较明显的错误。造成拟合错误的原因主要就是对谱峰信号的拟合参数没有做任何限定，或者做出了错误的限定。光电子信号有4个基本要素，即自旋轨道分裂间距、分裂谱峰强度、谱峰的形状和对称性、谱峰的半高峰宽。文章阐述了这4个基本要素的物理本质，并且给出了拟合参数设置的合理建议。XPS谱峰拟合并不是简单地做数值运算，而是需要对光电子信号的上述4个基本要素做合理的关联与约束，使得拟合后的总包络线与原始谱线尽量吻合，并且各分谱都具有明确的物理化学意义。
		2025 Vol. 45 (06): 1501-1507 [摘要] ( 32 ) RICH HTML PDF (3013 KB) ( 33 )

	1508	古代文物血残留物分析测试方法研究进展
		黄雅雯^1，2，3，闫冰冰^1，2，3，董佳宁^1，2，3，刘妍^1，2，3，杨富巍^1，2，3，张坤^1，2，3，王鲁^1，2，3，温睿^1，2，3，杨璐^1，2，3，王丽琴^1，2，3
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1508-06
		文物中的血残留物与古人生产生活息息相关，故其分析测试能为古代社会宗教礼制、社会发展、科技进步、风俗习惯等研究提供方方面面的信息，具有重要的学术研究价值。目前，文物血残留物分析大致可分为化学法和仪器法两类。化学法主要依赖于血红蛋白中铁卟啉结构具有的过氧化物酶活性，其能够催化如还原酚酞和四甲基联苯胺等发生显色反应，以此对可能含有血残留物的考古样品进行初步筛选。此外，血色原结晶法也曾用于文物血残留物分析，但其可靠性备受争议。尽管传统化学法简单、快捷且低成本，但由于外界物质的干扰，容易产生假阳性结果。因此，缺乏较强的准确性和特异性。随着科学进步以及交叉学科的发展，仪器分析方法，尤其是谱学方法逐渐运用于科技考古当中，借助质谱、拉曼光谱、紫外-可见吸收光谱、X射线荧光光谱等仪器分析方法可以进一步鉴定血液中的血红蛋白和铁卟啉等成分。谱学方法准确性高且样品消耗量少，甚至能做到无损分析，但存在样品制备过程复杂、测试成本高等问题。总的来看，目前对文物血残留物的分析主要限于局部、零散的案例研究，分析方法缺乏完整性和系统性。因此，本文梳理了国内外血残留物分析测试方法研究和应用情况，明确每种方法的优缺点及适用范围，以便为后续建立一套完整的文物血残留物检测分析方法体系提供有益参考。
		2025 Vol. 45 (06): 1508-1513 [摘要] ( 29 ) RICH HTML PDF (851 KB) ( 30 )

	1514	用于TDLAS二氧化碳气体检测的神经网络滤波方法
		赵玉莹¹，王乐²，黄天鹤¹，宋煜枭³，毕文昊¹，李文轩¹，姜琛昱^1，4*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1514-07
		二氧化碳（CO₂）气体检测在环境监测、农业生产及微生物检测等多个领域均具有重要的研究意义。基于波长调制的可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS/WMS）以其高灵敏度、低成本、无创和实时监测等显著优点，已经成为精密气体检测的重要手段。然而，在实际测量过程中检测系统易受到各种环境噪声的干扰，导致气体检测精度和稳定性受到很大的影响。常用的传统时-频域滤波方法无法有效地滤除掉和吸收信号耦合在一起的低频信号噪声，从而干扰后续气体浓度检测。深度学习算法以其强大的特征映射能力，可以将信号投射到一个新的特征空间中去，学习光谱信号背景结构的分布，从而摆脱时-频域滤波算法的限制。因此，提出一种基于TDLAS气体检测的神经网络滤波算法（TGDF），以减少气体检测系统中全频段噪声的影响，提高气体检测精度。TGDF以全连接神经网络为基础架构，添加采样块结构，在特征域上去除噪声，此外，引入奇异值分解进一步调整谐波信号，增强信噪比。在实验条件下模拟大量不同浓度的CO₂吸收光谱进行训练、测试和调整模型，并在实验数据集上测试模型性能。在仿真实验中，TGDF滤波光谱平均信噪比从7.34 dB增加到22.41 dB，增加了3.05倍，并在频率域保持最低的噪音残差。在真实实验中，二次谐波最大振幅与预设CO₂气体浓度之间存在良好的线性关系（R²=0.998），五组CO₂检测的平均绝对误差（MAE）分别为0.27%，0.20%，0.23%，0.28%，0.32%。与EMD、SG、小波变换和MLP神经网络等常用滤波算法相比，TGDF在两个数据集中都表现出最佳的滤波性能。结果充分证明了TGDF可以有效地降低气体检测谐波信号中的各频段系统噪声，提高了TDLAS检测CO₂浓度的准确率和稳定性，为CO₂和其他微量气体进行高灵敏度测量提供一种可行性技术手段。
		2025 Vol. 45 (06): 1514-1520 [摘要] ( 26 ) RICH HTML PDF (6702 KB) ( 10 )

	1521	复合缓冲式H型共振光声池设计与优化
		靳华伟^1，2，3，汤宇昊²，施家胜²，方磊²，刘文坚³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1521-06
		在光声光谱检测技术中，光声池是发生“光-热-声”耦合的场所，光声池性能的优劣直接影响检测系统的精度与灵敏度。为了提高光声池的性能，在传统圆柱形光声池的基础上，对H型共振光声池进行仿真分析，提出了一种圆柱圆台复合缓冲式的H型共振光声池。通过comsol软件中热粘性声学物理场接口，仿真分析了圆台高度和底圆半径对光声池内声场的影响规律。结果表明，当其他参数不变时，光声信号声压值随圆台高度的增加呈先增大后减小的趋势。与此同时，改变圆台高度使光声池腔体共振频率发生明显变化，共振频率随圆台高度的增加表现为先减小后增大的趋势。同理，当其他参数不变时，光声信号声压值随圆台底圆半径的增加而减小。改变圆台底圆半径也使光声池腔体共振频率发生明显变化，共振频率随圆台底圆半径的增加而增大。优化后和优化前的光声池品质因数分别为58.84、43.87，优化后的光声池品质因数相比于优化前提升了34.12%，且优化后的光声信号相比于优化前也提升了43.15%。可见，将单一的圆柱形缓冲腔优化为圆柱与圆台相结合的复合式缓冲腔，可有效地提高光声池品质因数和光声信号。同时，优化后的光声池体积进一步减小，有助于光声池的小型化。该研究内容为传统圆柱形光声池的优化设计提供了一种新的思路。
		2025 Vol. 45 (06): 1521-1526 [摘要] ( 25 ) RICH HTML PDF (3619 KB) ( 22 )

	1527	利用快速多光谱内窥光学系统可视化解析活体动物组织形态与生理特征
		任丹丹，卢怡欣，刘静，楚佳慧，张紫璇，王爽^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1527-07
		内窥镜作为临床常用的多学科交叉融合器械，在重大恶性疾病筛查、临床诊断、术中检测与预后评估等方面发挥着重大作用。相比于其他光学分析技术，多光谱成像技术（MSI）作为一种图（图像）谱（光谱）结合的光学分析手段，在临床内窥光学检测方面更具优势。基于此，我们以氙灯光源、硬管内窥镜和成像CCD为核心，研建了一套快速多光谱内窥成像系统，并利用活体大鼠睾丸组织作为研究对象评估了其成像分析性能。该系统在照明光源内部安装有一个步进电机驱动的分光装置，并采用六个3通道窄带滤光片，同时在蓝光（B：415～490 nm）、绿光（G：500～595 nm）和红光（R：615～760 nm）波段实现3个约15 nm窄带照明光的多谱带协同照明。照明光经光波导光纤传输至硬管内窥镜后，由CCD实时采集（每秒24个MSI数据集）每个滤光片所对应的窄带图像与视频信息。利用自适应直方图均衡化（AHE）算法和CIELab色彩空间模型提高所获多光谱图像数据集与重构图像的对比度；通过计算CCD光谱响应的校准系数矩阵，并结合组织光学传输模型，在重构分析组织多光谱图像与其反射光谱基础上，进一步可视化呈现活体动物模型的生理特征图像（血液含量、氧合指数、散射体尺寸分布图像等）。实验结果表明，处理后的MSI图像显著增强了组织表层血管、皮下微血管以及其他组织结构的可见度，也更有利于观察组织结构纹理、毛细血管分布情况；重构的生理特征图像可视化呈现出组织不同部位间血容量分布差异；通过分析组织反射光谱特征，能够进一步量化评估组织内部血液含量差异。本文所提出的内窥光学成像技术与其检测系统，可在无标记可视化描述组织形态特征的前提下，进一步定量分析组织内部生化构成信息，有助于探索并形成满足临床癌变早期检测要求的新型内窥光学检测新技术。
		2025 Vol. 45 (06): 1527-1533 [摘要] ( 26 ) RICH HTML PDF (23971 KB) ( 20 )

	1534	高光谱与宽度学习检测草莓叶片含水率
		李泽祺¹，杨铮¹，周壮飞¹，彭继宇¹，朱逢乐^1*，何青海²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1534-09
		水分是影响草莓生长发育的关键因素，对其栽培具有重要意义。传统的水分测量方法虽精确但繁琐且具有破坏性；高光谱成像技术（HSI）因其高效、非破坏性和多属性检测优势，成为植物水分检测的理想选择。HSI数据量大且信息冗余，深度学习方法虽然能提取数据深层特征，但对大规模标注数据的依赖性限制了其应用。为此，引入了宽度学习系统（BLS）以解决在小样本上的训练问题，提出了一种基于BLS的草莓叶片含水率检测方法。首先制备了健康及干旱胁迫的草莓叶片样本，获取其高光谱图像及水分含量数据。通过分析3种超参数调优方法和4种预处理算法，构建了BLS含水率测定模型，并与偏最小二乘回归（PLSR）、支持向量机回归（SVR）、梯度增强决策树回归（GBDTR）和残差神经网络（ResNet）等对比模型进行了性能评估。结果显示，BLS模型在测试集上的决定系数（R²）达到0.797 4，均方根误差（RMSE）为0.004 5，优于其他模型，比ResNet模型高0.039 4，证明其具有良好的泛化能力和预测准确性。此外，基于最优模型实现了草莓叶片含水率的可视化，通过生成含水率伪彩图直观展示草莓叶片的水分状态。研究结果表明，BLS模型在小样本的高光谱数据分析和草莓叶片含水率检测中具有可行性，为草莓叶片含水率的在线检测提供了科学依据。
		2025 Vol. 45 (06): 1534-1542 [摘要] ( 32 ) RICH HTML PDF (21155 KB) ( 15 )

	1543	基于多维度傅里叶红外光谱与两种神经网络模型对昭通苹果的鉴别分析
		马殿旭，蔡彦，李孝攀，程立君，杨海涛，单长吉，杜国芳
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1543-08
		应用傅里叶红外光谱（FTIR）和二维相关红外光谱（2D-IR）对8种不同种类的昭通苹果进行分析，并运用卷积神经网络（CNN）和径向基函数（RBF）神经网络对其进行了鉴别。在8种昭通苹果的傅里叶红外光谱中，均在3 500～2 850、1 650～1 400和1 250～800 cm^-1等范围表现出了较强吸收峰，可以看出苹果含有丰富的糖类、维生素、氨基酸、脂质、有机酸、酚类和黄酮类等物质，且8种昭通苹果光谱非常相似，只在吸收峰的强弱和峰位置上有非常小的差异，依据光谱来区分鉴别8种昭通苹果，显然是不可能的。以温度为微扰，采集8种苹果的动态光谱，并对动态光谱800～1 800 cm^-1进行2D-IR分析，在2D-IR的同步光谱中，可以清晰看出：随着温度的升高，2D-IR在1 010和1 642 cm^-1附近出现了相对较强的自动峰，说明苹果中的酯类、酸类和蛋白质出现一定的分解，而且酯类和酸类分解较强，蛋白质相对较弱；另外在8种样品的2D-IR中，红富士片红中的二维相关红外光谱中出现的自动峰1 642 cm^-1相对其他样品来说是最强的自动峰，出现的负交叉峰（1 006, 1 642 cm^-1）最弱；在阿克苏苹果中只出现了1 010 cm^-1一个强自动峰；在秦冠苹果中出现了三个自动峰；另外在2001苹果和新世纪苹果中，最强自动峰出现在1 020 cm^-1，对比其他苹果有10个波数的移动，依据2D-IR，可以区分部分苹果样品。进一步对8种苹果216个苹果光谱进行卷积神经网络（CNN）和径向基函数（RBF）神经网络分析，随机选择152个样品光谱数据进行模型训练，通过一定迭代和训练，使得两种模型在训练集上的分类准确率达到100%的最优状态，再对64个样品光谱进行预测，在CNN分析中准确率为89.06%，而在RBF神经网络分析中准确率达到90.6%，两种神经网络模型都表现出了非常好的分类准确率。因此FTIR、2D-IR、CNN和RBF神经网络分析方法在苹果分析鉴别研究中相互补充，可以对昭通苹果进行准确分类，并且该方法可以运用到其他物质分类鉴别分析。
		2025 Vol. 45 (06): 1543-1550 [摘要] ( 28 ) RICH HTML PDF (12249 KB) ( 22 )

	1551	甲烷和水的水平气液两相流近红外吸收特性分析
		孔维航^1，2，张恒恒¹，李佩宇¹，李洋³，回耀智¹，李贺^1，2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1551-06
		相含率是计算水平气液两相流分相流速、压降、平均密度、产气量的一项重要参数。为解决页岩气水平井气液两相流相含率测量问题，以甲烷和水为研究对象，开展基于近红外吸收技术的水平气液两相流吸收特性研究。首先根据HITRAN、Refractiveindex数据库获取甲烷和水的全波段吸收光谱，由此分析得到甲烷和水的特征吸收峰范围；然后实验得到不同压强下甲烷和不同液面厚度水的近红外光谱图，通过分析吸收峰的位置与变化幅度确定甲烷与水的吸收特征波长分别为1 650和980 nm；最后搭建安装1 650和980 nm波长激光器水平管段实验平台，分析不同压强、气液比、返排液中有机物与总溶解性固体等因素对近红外吸收性能影响。实验结果表明，980 nm近红外光强仅受液面高度影响，且随着液面高度增加，接收端近红外光强对数值线性逐渐减小；1 650 nm近红外光强同时受水液面高度及甲烷气体压强影响，且随着液面高度、压强增大，接收端近红外光强对数值线性逐渐减小；返排液中的总溶解性固体对近红外光透过率的影响略大于有机物，增加有机物和总溶解性固体的浓度对近红外光强影响均小于6%。由此可利用980 nm近红外光测量水的液面高度变化，1 650 nm近红外光测量水和甲烷压强变化，然后根据Lambert-Beer、线性叠加定律求出页岩气水平井气液两相流相含率。
		2025 Vol. 45 (06): 1551-1556 [摘要] ( 25 ) RICH HTML PDF (4543 KB) ( 7 )

	1557	高温金属表面红外辐射偏振特性研究
		杨晨南^1，2，付跃刚^1，2，欧阳名钊^1，2，原帅^1，2，贺文俊^1，2，赵宇森^1，2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1557-09
		偏振特性是光场中除强度与光谱之外的又一维重要特性，在目标识别、军事侦察和红外目标探测等领域展现出广阔的应用前景。航天发动机、高速飞行器等人造物体通常温度可以达到几百摄氏度，因此具有高温自辐射特性。然而，高温情况下目标的红外偏振特性研究却相对较少，尤其是缺乏针对不同金属表面在较高温度下的偏振特性的深入探索。为了研究高温金属表面的辐射偏振特性，采用基于微面元理论的双向反射分布函数模型，结合镜面反射与漫反射特性，系统性地建立了基于金属自发辐射能量的偏振双向反射分布函数与红外辐射偏振度的数学模型。通过推导与计算，分析了不同表面粗糙度和温度条件下，金属对红外辐射线偏振度的影响规律。仿真结果表明，在相同温度下，金属表面的粗糙度越大，偏振度越低；相反，在相同粗糙度下，随着温度的升高，偏振度逐渐增加。同时利用LGC6122型长波红外相机与WP25M-IRC红外线栅偏振片，对金属铁和45号钢进行了在8~14 μm波段内的目标自发辐射偏振热成像，获取了150、200、250、300、400和500 ℃下的长波红外线偏振度数据。针对实验观测而言，受普朗克黑体辐射定律影响，金属表面温度与其光谱积分偏振度呈正相关状态，温度越高，光谱积分偏振度越大。同时随着观测角度的增加，偏振度也逐渐增大，在70°~80°范围内达到峰值。该研究成果旨在提升红外目标检测等应用中热成像和光学传感技术的精度和其可靠性，并为未来进一步探索复杂环境下的红外探测技术提供参考。
		2025 Vol. 45 (06): 1557-1565 [摘要] ( 32 ) RICH HTML PDF (11654 KB) ( 11 )

	1566	正态分布筛选法提高近红外光谱稳定性研究
		李晓星^1，2，肖金凤^1，张洪明^2，吕波^2，3*，尹相辉¹，赵明⁴，马飞⁵，符佳²，胡艳^1，2，李志豪^1，2，王福地²，沈永才⁶，戴舒宇⁷
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1566-12
		在发酵过程的近红外在线检测中，由于发酵液中需要持续通入氧气来促进微生物的生长和代谢活动，常会在发酵液中产生气泡。发酵液中的气泡经过探头前方时，会对近红外光谱的强度产生较大干扰。为了剔除发酵液近红外在线检测过程中采集到的气泡引起的异常光谱，减少光谱波动，提出了一种正态分布筛选方法。制备了600 g质量分数为10%的葡萄糖溶液，每隔30 s加2 g葡萄糖溶液至盛有600 mL蒸馏水的反应釜中，搅拌均匀，然后计算和记录反应釜内葡萄糖溶液的质量分数，并在反应釜底部通入氧气产生气泡，利用近红外光谱仪采集反应釜内葡萄糖溶液的近红外光谱。分别采用主成分分析（principal component analysis, PCA）结合马氏距离法，欧氏距离法，孤立森林，正态分布筛选法对受到气泡影响的异常光谱剔除后，将光谱样本集按照4∶1的比例随机划分为校正集和预测集，随后经过光谱预处理，利用偏最小二乘法（partial least squares, PLS）对校正集建立葡萄糖溶液浓度预测模型，并用建立的PLS模型对预测集进行预测。通过校正集相关系数，校正集均方根误差，以及预测集的相关系数和均方根误差进行对比分析。采用四种方法剔除受到气泡影响的异常光谱后，所建模型结果如下，PCA结合马氏距离法剔除异常光谱后得到的校正集相关系数R²_c为0.998 208，均方根误差RMSECV为0.000 764，预测集相关系数R²_p为0.997 994，均方根误差RMSEP为0.000 764；欧式距离法剔除异常光谱后得到的校正集R²_c为0.998 628，均方根误差RMSECV为0.000 652，预测集相关系数R²_p为0.998 628，均方根误差RMSEP为0.000 655；孤立森林剔除异常光谱后得到的校正集R²_c为0.998 255，RMSECV为0.000 739，预测集R²_p为0.998 132，RMSEP为0.000 740；正态分布筛选方法剔除异常光谱后得到的校正集R²_c为0.998 641，均方根误差RMSECV为0.000 645，预测集R²_p为0.998 628，RMSEP为0.000 636。结果表明：对比四种方法，采用正态分布筛选方法能有效减少光谱强度的波动，剔除异常光谱较其他方法效果更佳。
		2025 Vol. 45 (06): 1566-1577 [摘要] ( 26 ) RICH HTML PDF (8991 KB) ( 11 )

	1578	短时X射线诱导Ca₃(BO₃)₂:Pr³⁺紫外到红光域长余辉
		刘润尧¹，石文丽¹，廖晓彬¹，张家旭¹，付晓燕^1*，林彤燕¹，刘泽文¹，陈乃辉¹，张洪武²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1578-06
		研发了一种短时间X射线诱导的长余辉荧光材料Ca₃(BO₃)₂:Pr³⁺。实验表明，该材料在X射线的激发下表现出优异的多波段长余辉发光性能，余辉发射峰主要位于紫外（270, 302 nm）、绿光（540 nm）、红光（610 nm）附近，分别对应于Pr³⁺的4f5d→³H_{4, 5}, ³P₀→³H₄, ³P₀→³H₆能级跃迁。值得注意的是，若施与30 s的X射线辐照，衰减3 h后余辉的强度仍为背底强度的3.9倍。即使只有5 s的X射线辐照，也能产生持续3 h以上的长余辉。这一定程度上减少了X射线对人体的损伤。此外，Ca₃(BO₃)₂:Pr³⁺还有优异的光激励性能，在980 nm激光的周期性照射下，可产生稳定的强光。热释光谱结果表明，该材料存在深度为0.8 eV的陷阱，这类陷阱的存在使得样品具有优异的长余辉性能和光激励特性。以上结果表明，Ca₃(BO₃)₂:Pr³⁺是一种优异的X射线诱导长余辉荧光材料，有望作为人体光动力治疗的体内光源。
		2025 Vol. 45 (06): 1578-1583 [摘要] ( 18 ) RICH HTML PDF (12934 KB) ( 5 )

	1584	基于XRD和PL光谱分析的InGaAs/GaAs量子阱生长温度依赖性研究
		李博^1，2，马淑芳^1，3，阳智^1，2，程睿思^1，2，刘思敏^1，2，王嘉惠^1，2，郝晓东^1，3，尚林^1，3，仇伯仓^1，3，董海亮⁴，韩丹⁴，许并社^1，4
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1584-08
		InGaAs/GaAs多量子阱（MQWs）结构因其具有独特的量子限制效应和优异的光电性能，使其作为激光器的有源区在光通信和光电器件中具有广泛应用。在该结构中通过改变In组分来调控带隙宽度进而满足不同波长的需求，分子束外延（MBE）生长MQWs时可以高精度的控制材料的组分和厚度，从而优化光学性能。尽管InGaAs/GaAs MQWs在许多方面取得了进展，但在In组分较高的InGaAs量子阱中，由于晶格失配会导致位错产生，进而引发界面缺陷，影响材料的晶体质量和光学性能，所以通过MBE生长调控来提高晶体质量对改善光学性质极具意义。在MBE生长过程中，利用生长温度来优化生长动力学，进而调控原子在界面的迁移，尤其是In、Ga原子的迁移，对于提高InGaAs/GaAs MQWs的界面质量和晶体质量有着至关重要的作用。为了探究生长温度对MQWs晶体质量、界面质量和发光性能的影响，我们采用MBE方法分别在505和490 ℃下生长了两组InGaAs/GaAs MQWs样品，并使用高分辨率X射线衍射（HRXRD）、光致发光（PL）进行了晶体质量和光学性能表征分析。HRXRD结果表明，由于高温下生长有利于提高Ⅲ族原子动力学和原子扩散长度，使得生长工艺中In和Ga原子的迁移增加，这有利于原子在外延层表面找到能量较低的位置形核；因此，在505 ℃生长的MQWs样品的缺陷密度为1.02×10⁵ cm^-2，较小，缺陷少应力小，具有较好的晶体质量和界面质量。此外，光致发光性能测试分析结果表明，在505 ℃生长的MQWs样品发光强度高，发光均匀性良好，并进一步证明其晶体质量优于490 ℃生长的样品。说明了合适的生长温度有利于提高InGaAs/GaAs MQWs的界面质量和光学性能。该工艺参数对MBE制备MQWs材料具有重要的参考意义。
		2025 Vol. 45 (06): 1584-1591 [摘要] ( 24 ) RICH HTML PDF (8145 KB) ( 9 )

	1592	有机硅橡胶在出土象牙封存中的老化结构研究
		王宁¹，肖嶙¹，白玉龙¹，孙杰¹，蒋璐蔓¹，李娜²，骆光兵²，宋永娇^2，杨弢¹，赵丽娟^2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1592-06
		为防止金沙遗址出土象牙因快速失水而发生开裂、粉化和剥落等病变，一种室温固化、锁水保湿、耐候性良好、无色透明、易剥离的有机硅橡胶被用于出土象牙的临时封存保护。但封存二十年后，有机硅橡胶出现了雾化发白和不透明的现象，对象牙封存效果产生了影响。采用傅利叶红外光谱（FTIR）和固态核磁硅谱（²⁹Si NMR）等分别对有机硅橡胶老化前后的特征官能团和特征元素组成进行光谱分析；通过热失重分析（TGA）检测有机硅橡胶老化前后热稳定性；运用热重-红外联用分析(TG-FTIR)进一步分析有机硅橡胶老化前后样品在受热过程中所发生的物理-化学变化；采用扫描电子显微镜（SEM）和白度计明确有机硅橡胶的形貌和透明度变化。结果表明，有机硅橡胶中在长期的封存环境中发生局部的环氧基与羟基的交联、硅羟基的缩合反应，老化有机硅橡胶的局部交联度增加，残留率增加。TG-FTIR分析结果显示，老化前的有机硅橡胶在热分解过程中产生了CO₂，NH₃和H₂O，而老化后的热分解产物为CO₂和H₂O，进一步证实老化前有机硅体系中存在硅甲基、羟基、硅羟基和氨基。当温度升高至500 ℃后，聚硅氧烷发生了热解聚反应，产生小分子六甲基环三硅氧烷。老化有机硅橡胶增加的交联位点是薄弱区，使体系内出现应力集中中心，产生微裂纹，造成材料光折射率的改变，使硅橡胶的透明度从98%降至89%，因此，有机硅橡胶出现发白现象。通过对象牙封存用有机硅的老化结构与性能分析，明确了有机硅橡胶雾化发白的机理。该研究的开展为象牙封存材料的改进提供了数据支撑，有助于提升出土象牙的保护科技水平。
		2025 Vol. 45 (06): 1592-1597 [摘要] ( 26 ) RICH HTML PDF (4726 KB) ( 7 )

	1598	波长注意力1DCNN近红外光谱定量分析算法研究
		陈蓓，蒋思远，郑恩让
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1598-07
		近红外光谱（NIRS）技术因其快速、无损和高效的特点，广泛应用于石油、纺织、食品、制药等领域。然而传统的分析方法在处理变量多、冗余大的光谱数据时，往往存在特征提取困难和建模精度不高等问题。因此提出一种适用于近红外光谱且无需变量筛选的一维波长注意力卷积神经网络（WA-1DCNN）定量建模方法，该建模方法结构简单、通用性强、准确率高。该研究引入波长注意力机制，通过赋予不同波长数据不同的权重，增强模型对重要波长特征的捕捉能力，从而提高定量分析的准确性和鲁棒性。为了验证所提出方法的可行性，采用了公开的4种近红外光谱数据集，将所提出的算法与加入波长筛选偏最小二乘法（PLS）、支持向量回归（SVR）、极限学习机（ELM）三种传统建模方法和一维卷积神经网络（1DCNN）建模方法进行了对比，并通过模型性能指标均方根误差（RMSE）和决定系数（R²）对模型性能评估。结果表明没有使用波长筛选算法的WA-1DCNN建模方法性能指标均优于加入波长筛选算法的传统建模方法和1DCNN建模方法。其中在655药片数据集中测试集决定系数为0.956 3，相比于1DCNN和加入波长筛选的PLS、SVR、ELM提升了4.34%、12.56%、18.42%、11.59%；在310药片数据集中测试集决定系数为0.957 4，相比于1DCNN和加入波长筛选的PLS、SVR、ELM、1DCNN提升了2.72%、8.28%、7.27%、1.17%；在玉米水分和蛋白质数据集中测试集决定系数分别为0.980 3和0.968 5，相比于1DCNN和加入波长筛选的PLS、SVR、ELM提升了6.24%、1.48%、1.75%、6.08%和5.81%、1.85%、1.58%、2.96%；在小麦蛋白质数据集中测试集决定系数为0.960 0，相比于DCNN和加入波长筛选的PLS、SVR、ELM提升了8.67%、5.79%、7.94%、0.56%。为了验证WA-1DCNN模型结构的最佳性，在4种近红外光谱数据集上进行了改变WA-1DCNN模型结构的消融实验。研究结果表明：基于波长注意力卷积神经网络是一种结构简单、通用性强、准确率高的光谱定量分析方法，该方法对于近红外光谱定量分析具有促进作用。
		2025 Vol. 45 (06): 1598-1604 [摘要] ( 22 ) RICH HTML PDF (7985 KB) ( 11 )

	1605	基于新型变量筛选-偏最小二乘判别分析方法的金银花与山银花近红外无损鉴别
		柳薇¹，谭惠珍¹，蒋立文¹，杜国荣^2，李跑^1，3，唐辉³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1605-07
		金银花和山银花均为忍冬科植物，二者外形颇为相似，但化学组成和含量、功效以及价格存在着显著差异。一些不法商家为获取超额利润，以价廉的山银花冒充金银花进行售卖，消费者仅凭肉眼较难准确鉴别。现阶段尚缺少金银花与山银花的无损鉴别研究。近红外（NIR）光谱技术可以实现复杂样品的快速无损分析，通过结合偏最小二乘判别分析（PLS-DA）等模式识别方法可以实现不同来源样品的鉴别分析。然而，光谱变量过多易导致PLS-DA方法出现过拟合的问题。本研究利用光栅型便携式NIR光谱仪采集了3个产地的643份金银花与本地200份山银花的光谱。此外，一个月后收集3个产地金银花与本地山银花样品各50份作为独立验证集。提出了一种新型模式识别方法——随机检验（RT）-PLS-DA，并与主成分分析（PCA）、PLS-DA以及现有的变量筛选-PLS-DA方法如竞争性自适应重加权采样法（CARS）-PLS-DA和蒙特卡罗-无信息变量消除法（MC-UVE）-PLS-DA进行了比较，利用光谱预处理进一步提高模型的准确性。结果表明：NIR原始光谱中存在严重的谱峰重叠、基线漂移及背景干扰；即使结合优化预处理方法，PCA模型仍无法实现金银花与山银花的准确鉴别；一阶导数（1st）或连续小波变换（CWT）预处理结合PLS-DA模型可以获得较为准确的鉴别结果，验证集和独立验证集的鉴别率分别为100%和98%；3种变量筛选方法-PLS-DA方法中，CARS方法选择变量数最少，RT方法在选择特征变量的同时还可获得满意的鉴别率。1st-RT-PLS-DA模型最佳，验证集和独立验证集的鉴别率分别为100%和99.50%。以上结果表明，便携式NIR光谱仪结合变量筛选-PLS-DA策略可实现金银花与山银花的准确鉴别，为中药材掺伪快速鉴定提供了新的思路。
		2025 Vol. 45 (06): 1605-1611 [摘要] ( 26 ) RICH HTML PDF (6464 KB) ( 19 )

	1612	氨基酸对腐殖酸非生物合成的影响研究
		康子桐^1，2，3，张洒洒¹，焦子伟¹，高鑫²，常远²，张陇利⁴，陈文杰²，许艇²，李季²，魏雨泉^1，2，3*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1612-10
		有机物经生物或化学转化聚合形成腐殖质的过程称为腐殖化，该过程可由生物和非生物途径驱动，非生物途径具有环境友好、催化性能优良、反应条件可控的优势，在土壤肥力提升、污染物调控、提高堆肥质量等方面有重要作用，但由于堆肥中微生物是有机物转化的主要驱动力且占主导地位，导致非生物途径往往容易被忽视。氨基酸是腐殖酸类物质的核心结构组分，作为前体物质在非生物途径中，参与酚蛋白与美拉德体系，促进有机单体小分子物质聚合形成腐殖酸类物质。以往研究表明腐殖质的形成过程普遍需要氨基酸参与合成反应，不断缩合从而形成大分子聚合物，然而，不同氨基酸种类与浓度对非生物腐殖化的影响尚不清楚。因此，使用邻苯二酚和葡萄糖分别作为酚蛋白途径与美拉德途径反应底物，对反应产物的提取溶液进行紫外-可见光谱、三维荧光光谱分析，以揭示氨基酸类前体物质对于腐殖酸非生物形成途径的影响机制为目标，探究不同种类和浓度氨基酸对腐殖化过程的影响。结果表明，反应结束时赖氨酸参与的酚蛋白理论体系胡敏酸类物质（HLA）的浓度最高，为120 mg·L^-1。在不同氨基酸参与的美拉德体系中，仅在色氨酸添加体系观测到HLA的积累，表明了芳香性氨基酸有助于美拉德体系中腐殖酸类物质的直接合成。紫外-可见吸收光谱、三维荧光光谱表明赖氨酸对非生物合成途径中腐殖酸的芳构化程度提升贡献更大。随着赖氨酸浓度的提升，各腐殖酸非生物形成体系中富里酸类物质（FLA）的含量也随之提升。当赖氨酸浓度为0.025与0.05 mol·L^-1时，酚蛋白体系在反应的第24 h就产生了HLA。在相同赖氨酸浓度下，美拉德理论途径在反应结束时FLA含量最高，酚蛋白体系的HLA产量最高、胡富比（DP）也最高。综合分析表明，酚蛋白体系较美拉德体系具有更好的基于非生物途径合成腐殖酸的效果。研究揭示了氨基酸种类与浓度对堆肥腐殖化进程的影响，为进一步调控堆肥腐殖化程度、强化酚-蛋白理论下的腐殖酸合成提供理论支撑。
		2025 Vol. 45 (06): 1612-1621 [摘要] ( 24 ) RICH HTML PDF (11092 KB) ( 5 )

	1622	一种计算植被中红外反射率的模型研究
		贺丽琴^1，2，景欣²，晏磊²，钟宜根¹，肖智峰¹，曾凡刚^3*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1622-07
		中红外反射率对于植被具有重要的应用价值，然而由于中红外波段内地物的发射能量和太阳的反射能量耦合在一起，使得地物在中红外波段的反射率不易得到。建立了一种计算植被中红外反射率的模型，对其敏感性分析表明该模型可靠性较强。运用该模型计算出了多个研究站点的植被中红外反射率，得到的值与实际相符，且与NDVI呈一定的负相关关系。用该模型得到的中红外反射率代替红外反射率与近红外反射率建立了一个新的植被指数，结果表明该新植被指数能反映出植被的覆盖度且具有对气溶胶不敏感的优势。
		2025 Vol. 45 (06): 1622-1628 [摘要] ( 31 ) RICH HTML PDF (4005 KB) ( 13 )

	1629	基于近红外反射光谱的宣纸含水率无损检测研究
		王建旭¹，谭银雨¹，覃丹^2，汤斌¹，唐欢²，范文奇²，杨玟¹，钟年丙¹，赵明富^1
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1629-10
		含水率是影响纸质文物保存的重要因素之一，为了建立一种快速无损检测纸质文物本体含水率检测方法，以重庆中国三峡博物馆提供的棉料四尺单宣为研究对象，利用近红外光谱仪结合化学计量学的方法无损检测宣纸本体含水率。将7种不同的湿度盐放入封闭环境箱中，调整环境湿度范围至37%RH~97%RH，并将宣纸置于封闭环境箱内平衡7 d，利用烘干法测得宣纸含水率范围为6.35%~15.55%。近红外光谱采集的范围为900~1 700 nm，原始光谱数据采用光谱-距离联合法（SPXY）以4∶1的比例将210条样本划分为168条训练集和42条验证集。原始光谱数据分别利用标准正态变量变换(SNV)、基线校正（BC）、归一化（Normalize）及其组合方法进行数据预处理。利用连续性投影算法（SPA）和竞争性自适应重加权算法（CARS）选择特征波段，并建立全波段的线性偏最小二乘回归模型（PLSR）、特征波段的PLSR模型以及非线性的双层BP神经网络（DL-BPNN）模型。结果表明，以全波段数据建立的模型中，最佳预测模型为SNV-PLSR，其验证集均方根误差（RMSEP）为0.6445，决定系数（R²_p）为0.928 3。特征波段建立的模型中，线性最佳预测模型为未预处理-CARS-PLSR，其验证集的均方根误差（RMSEP）为0.5707，决定系数（R²_p）为0.943 8。在非线性DL-BPNN模型中，WT+Normalize-CARS-DL-BPNN预测效果更优，其验证集为0.942 4，RMSEP为0.577 6。综合比较三种模型的预测效果，未预处理-CARS-PLSR模型具有最佳的预测能力，表明在宣纸的光谱数据信息中，CARS特征提取方法在保留重要特征和去除冗余信息方面具有显著优势。因此，该研究验证了近红外光谱无损检测宣纸含水率的可行性，建立了棉料四尺单宣近红外光谱与含水率之间的关系，为我国纸质文物含水率的测量提供了可靠的检测技术手段。
		2025 Vol. 45 (06): 1629-1638 [摘要] ( 29 ) RICH HTML PDF (15981 KB) ( 11 )

	1639	标准加入法固-液混合制样在EDXRF检测大豆中重金属含量的应用研究
		马嘉昊¹，杨剑波^1，2*，李锐¹，许洁²，李辉²，吴佳慧²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1639-09
		能量色散X射线荧光法（EDXRF）检测大豆中重金属Cd时，存在大豆组成复杂、标准样品获取困难和制作成本高等问题。根据大豆蛋白中巯基可以络合Cd²⁺的特性，提出了一种基于标准加入法的固-液混合制样方法，并结合强度校正模式进行基体校正，以提高EDXRF检测大豆中Cd的准确性和可靠性。首先，通过单因素实验，优化了可能影响大豆中Cd元素激发效果的7个条件参数。优化后的实验条件为：管电压70 kV、管电流700 μA、检测时间1 200 s、样品质量12.00 g、样品目数≥100目、压片压力25 MPa和保压时间20 s。其次，采用标准加入法制作了Cd加标浓度依次为0.000、0.100、0.200、0.300、0.400和0.500 mg·kg^-1的大豆粉末样品。在优化条件下，建立了大豆中Cd的解谱面积与加标浓度之间的标准曲线方程，该曲线线性度优秀，R²值为0.996 22。表明大豆中Cd的荧光强度与其元素浓度之间存在显著的线性关系，大豆对Cd²⁺具有较好的络合效果。最后，通过对比标准加入法和增量法计算的Cd含量，发现检测结果存在偏差，偏差来源于其他元素对Cd的吸收增强效应。由于大豆中Sn元素含量丰富，其他影响元素的含量较小，主要考虑Sn对Cd的影响。根据石墨炉原子吸收光谱法（GFAAS）对大豆中Cd含量的检测结果，利用强度校正模式拟合得到了Cd含量的校正方程。另取4份过100目筛的大豆样品进行检测，在强度校正之后，能量色散X射线荧光法对同来源样品的检测结果平均偏差由0.048 30下降至0.006 73。为验证校正方法的普适性，随机取10份同源大豆样品进行检测校正，校正后平均偏差由0.035 48降低至0.010 94，光谱仪校正前后的检测平均偏差由36.32%下降至3.31%。所提出的固-液混合制样法操作简单，有效克服了EDXRF在检测大豆Cd时对标准样品及高成本标准物质的依赖。结合强度校正模式，校正效果显著，为大豆中重金属Cd的检测提供了一种新的有效方法。
		2025 Vol. 45 (06): 1639-1647 [摘要] ( 22 ) RICH HTML PDF (5374 KB) ( 10 )

	1648	高精度职业性慢性铅中毒筛查：机器学习增强的LIBS技术应用
		张蕊¹，康丽珠²，黄智杰²，闫文豪²，林湛坚²，陈吉²，鲁兵²，薛志东^1，李祥友^2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1648-09
		职业性慢性铅中毒是一种逐渐发展的病症，因早期症状不典型而忽略致使铅累积并发展为重度铅中毒，严重威胁着职业群体的身体健康及生活质量。尽管现有技术（如原子荧光光谱）已应用于现场即时监测，但其复杂的设备结构和分析时间限制了快速原位检测的普及。激光诱导击穿光谱（LIBS）作为一种新兴的检测手段在元素分析领域展现出巨大的潜力和应用前景。采用LIBS技术结合机器学习算法，证明了职业性慢性铅中毒类别快速诊断的可行性。优化了全血样品制样方法，提出超声处理可使全血基质分布更加均匀从而缓解激光作用于干燥血液时的样品碎裂问题。相比滤纸、石墨和硼酸基板，载玻片是最合适的基板类型。探讨了不同LIBS实验参数对铅元素特征谱线信号强度与信背比的影响。采集了不同类型职业性慢性铅中毒的模拟血液LIBS数据，利用主成分分析（PCA）提取特征实现数据降维。采用10折交叉验证和支持向量机（SVM）、反向传播神经网络（BPNN）构建慢性铅中毒类别诊断模型。两种模型的识别准确度均达到90%以上，为低浓度铅元素光谱弱，传统方法难区分问题提出了解决方案，并且BPNN模型表现出优异的诊断效果，分类准确率和精确率分别为95.56%和96.08%。结果表明：基于机器学习的LIBS技术可实现全血中铅元素超标的及时筛检，为快速准确筛查血铅异常值提供了辅助检测方法，为职业性慢性铅中毒的诊断补充了临床依据。
		2025 Vol. 45 (06): 1648-1656 [摘要] ( 28 ) RICH HTML PDF (18165 KB) ( 4 )

	1657	基于神经网络模型预测高功率X射线管出射能谱的方法
		吴云龙¹，刑立腾^2，3，孙爱赟¹，程璨^3，4，尹利磊¹，贾文宝^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1657-06
		X射线的能谱信息在计算机断层扫描（CT）中有重要应用，准确的能谱信息可以帮助实现能谱CT，并对传统CT重建中因射束硬化造成的伪影进行有效校正等。在涉及CT成像的领域，如医学成像和工业检测等，大多数应用中都使用高功率X射线管。这种X射线管可以在短时间内产生大量的X射线，从而提高成像效率，并获取高分辨率和高清晰度的图像。然而，由于高功率X射线管的出射光子通量过高，直接测量其能谱变得较为困难。目前，常用的能谱获取方法是能谱估计，该方法通过获取不同厚度模体的投影数据，建立能谱、衰减系数与投影数据之间的方程组，最终求解该方程组以获得能谱。能谱估计的方法依赖于算法和数据的准确性，由于方程的严重病态，在缺乏初始值的情况下，求解出的能谱会缺失重要的特征信息。为此，提出了一种结合直接测量和神经网络模型预测的新方法。通过使用一定厚度的铁片降低X射线的光子通量，使其达到探测器可检测的水平，然后逐步添加薄厚度的铁片，获取一系列能谱数据。这些数据用于训练神经网络模型，以精准预测出射能谱。仿真数据的测试结果表明，所提神经网络模型在预测能谱方面表现优异，归一化后的预测能谱与真实值之间的均方根误差仅为0.000 031。然而，由于实验条件的限制，实测数据量相对较少，为了提升模型的广泛适用性和预测精度，研究进一步结合了迁移学习的方法。首先，利用大量的GEANT4模拟数据训练神经网络，然后通过实验测得的少量能谱数据对模型进行微调。实验数据的预测结果显示，归一化后的能谱与真实值的均方根误差为0.000 194。与传统的能谱估计方法相比，所提出的方法不仅在精度上有显著提升，而且还能准确捕捉到能谱的重要特征信息。这一方法的优势在于通过神经网络强大的学习能力，克服了传统方法对初始值和病态方程求解的依赖，从而大大提高了预测的稳定性与准确性。仿真数据和实验数据均验证了该方法的可行性。
		2025 Vol. 45 (06): 1657-1662 [摘要] ( 24 ) RICH HTML PDF (11391 KB) ( 5 )

	1663	基于绿色植被可见近红外反射光谱特征的低红外发射率涂层的构建及性能调控
		张佳伦^1，2，张伟钢^2*，庄月婷^1，2，张千峰¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1663-07
		仿绿色植被伪装材料一直是多频谱兼容隐身领域的研究热点。以聚氨酯树脂基体、黄蓝色浆、片状铝粉为主要原料，通过黄蓝色浆配比、片状铝粉及总颜料（色浆+铝粉）量的调控, 制备得到了一种具有与绿色植被相似可见近红外反射光谱特征的低红外发射率涂层。系统研究了黄蓝色浆配比、片状铝粉添加量及总颜料添加量对涂层可见近红外反射光谱、颜色特征、红外发射率及力学性能的影响规律, 并对其红外隐身效果进行了评估。结果表明：在9∶1~9.8∶0.2范围内调控黄蓝聚氨酯色浆比例，涂层的颜色可在翠绿色到黄绿色范围内变化，涂层在可见光波段的反射峰可在541~545 nm范围内变化，与涂层的颜色变化规律一致。调控黄蓝聚氨酯色浆比例至9.6∶0.4, 涂层在可见近红外反射光谱中具有与绿色植被相似的绿峰特征, 使涂层体现出与绿叶匹配的黄绿色特征。不同色浆配比条件下的纯色浆涂层发射率均大于0.894，涂层基本不具备红外隐身效果。在最佳黄蓝色浆配比下通过在涂层中添加少量的片状铝粉便可显著降低涂层的发射率。随着涂层中片状铝粉添加量的增大，涂层的发射率降低，涂层的黄绿色颜色特征变浅，但反射光谱中依然可以在545 nm处看到一黄绿色反射峰的存在。当涂层中的片状铝粉添加量为10%, 涂层的红外发射率可降至0.679, 相比纯色浆涂层的发射率（0.894）降低了24%, 且涂层依然保持了明显的绿峰和黄绿色可见光特征。在最佳铝粉和色浆配比条件下调控涂层中的总颜料量，涂层的颜色特征及545 nm处的谱峰特征基本没有变化。当涂层中的总颜料量不超过50%时，涂层的红外发射率可随总颜料量的增大而降低。通过调控总颜料量发现其为50%时, 涂层的发射率可低至0.677, 红外隐身性能最佳。同时涂层具备优异的力学性能（附着力1级、柔韧性2 mm、耐冲击强度50 kg·cm）。
		2025 Vol. 45 (06): 1663-1669 [摘要] ( 23 ) RICH HTML PDF (29569 KB) ( 8 )

	1670	RN-SM：基于ResNet特征提取的恒星光谱分类算法
		杨佳铭¹，屠良平^1，2*，李建喜²，苗嘉伟¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1670-10
		大型巡天望远镜的问世，让建立恒星光谱数据库变为了可能。为更好、更快研究数据库中的海量恒星光谱数据，需要寻找快捷、高效的恒星光谱自动处理算法。以深度学习模型ResNet为基础，搭建了一个混合深度学习算法：RN-SM。该算法共包含5个步骤：①归一化处理：使用线性归一化函数，对恒星光谱做归一化处理，让恒星光谱具有相同的尺度。②去噪处理：使用Ces算法对恒星光谱做去噪处理，以剔除恒星光谱中的噪声。③合成RGB图像：RGB图像的三个通道，对应同一条光谱生成的灰色图像。同一条光谱的叠加使用，让恒星光谱的主要特征更加明显，更加方便后续工作的进行。在这里，我们对恒星光谱的连续谱进行了归一化处理，使得RGB图像所示内容为恒星光谱的谱线信息。同时，分析了数据转换（合成RGB图像）的可行性：以恒星光谱的主要谱线信息作为参考，考察合成RGB图像的相关像素位置，是否包含这些特征。通过证实，所提出的数据转换（合成RGB图像）方法是可行的。④特征提取：为方便连接SoftMax算法，使用ResNet算法对恒星光谱做特征提取，将尺度为64×64的RGB图像，特征提取为1×2 048的特征向量，使用的ResNet算法共含49个卷积层。⑤自动分类：将特征向量传至SoftMax模块进行自动分类。SoftMax使用的损失函数为数据集损失和正则项损失的加和，迭代10 000次后，损失函数趋于稳定。RN-SM算法在使用r波段信噪比大于30的A、B、dM、F、G、gM、K型恒星光谱进行分类时，分类正确率为0.91。这一分类正确率也超过了CNN+Bayes、CNN+Knn、CNN+SVM、CNN+Adaboost和CNN+RF算法0.862，0.876，0.894，0.868，0.889的分类正确率。
		2025 Vol. 45 (06): 1670-1679 [摘要] ( 19 ) RICH HTML PDF (32879 KB) ( 11 )

	1680	基于空间外差光谱技术的气体压力测量研究
		张亚飞^1*，董猛¹，韩斌²，赵珩翔²，贾文杰¹，吴翔民¹，成永军¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1680-07
		随着传统计量标准的量子化转变，基于光学方法的量子真空计量技术得到发展。结合基于光学干涉法的量子真空计量技术与空间外差干涉光谱技术，提出了一种新的利用折射率测量气体压力的方法。将空间外差干涉仪两臂通路设置为可抽放气的封闭腔室，腔室内气体压力变化时，气体的折射率随之改变，折射率变化改变了光线在两臂的传播光程，造成干涉条纹空间频率、相位等特征的变化，可从中反演气体压力。首先基于折射率对光栅衍射角的影响分析，计算光程差得到了含折射率的空间外差干涉条纹理论表达式，通过理论分析可得，折射率变化带来干涉仪Littrow波长参数的漂移，以此造成条纹空间频率和相位的变化；然后基于该理论表达式进行了数值仿真，当气压从0 ATM变化至1 ATM时，采样条纹周期和相位的最大变化量分别为6.21周期和19.50 rad；又以相同参数建立光学模型进行了光线追迹仿真，并对仿真干涉图以相同的傅里叶方法反演，反演结果中条纹周期数和相位在相同气压变化下的变化与数值仿真非常接近，相差仅为5.6×10^-3周期和0.014 8 rad，验证了本文提出的含折射率影响的空间外差干涉条纹的理论表达，说明了基于此理论进行折射率反演进而计算气体压力的可行性；最后讨论了改变Littrow波长和增加光程差扫描范围两种进一步提升相位响应灵敏度的方法，并进行了改变光栅衍射级次和增加光程差偏置量的仿真，仿真中相比一级衍射改变级次可以得到衍射级次倍的提升，相比对称结构增加1 mm的偏置量也提升了27.65%的相位响应，证明了经过优化设计后可以进一步提升利用空间外差干涉仪进行气体压力测量的可行性。
		2025 Vol. 45 (06): 1680-1686 [摘要] ( 24 ) RICH HTML PDF (3816 KB) ( 12 )

	1687	缅甸和危地马拉绿色翡翠矿物学和光谱学特征对比研究
		佟子达，剡晓旭^*，刘喜锋，何蓉蓉
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1687-06
		翡翠主要由硬玉、绿辉石、其他辉石类矿物和钠长石等组成，其鲜艳的色泽为大众熟知，绿色翡翠更是具有极高商业价值。选取6颗缅甸和危地马拉宝石级绿色翡翠，利用电子探针、X射线光电子能谱、傅里叶变换中红外光谱和紫外-可见光光谱等测试，对其致色矿物特征与呈色机理进行研究。缅甸绿色翡翠样品的致色矿物为纯的含Cr³⁺硬玉或含Cr³⁺硬玉和绿辉石共同作用，样品在1 165 cm^-1附近的吸收峰与硬玉矿物有关，1 097 cm^-1吸收峰的形成则与绿辉石矿物有关；而危地马拉绿色翡翠样品的致色矿物则为纯的含Cr³⁺绿辉石，样品整体呈现富Ca和Mg而贫Na的特征，导致580、526、462和420 cm^-1处向低波数方向偏移；危地马拉样品中的绿辉石还表现出比缅甸样品更加富含Fe²⁺和Fe³⁺的特征，330、391和437 nm处的三条吸收窄带，可作为二者产地判别依据之一。缅甸样品位于380和437 nm的吸收窄带归属于Fe³⁺离子d—d轨道电子禁戒跃迁，636、660和690 nm共同组成的吸收宽带由Cr³⁺离子d—d轨道禁戒跃迁所致；危地马拉样品位于333 nm附近的肩吸收峰归属于Fe³⁺-O^2-电荷迁移，391 nm吸收窄带由Fe³⁺的d—d轨道自旋允许跃迁所致，437 nm吸收宽带由Fe³⁺的d—d轨道禁戒跃迁所致，640 nm宽吸收带由Cr³⁺的d—d轨道禁戒跃迁所致。两个产地绿色翡翠样品的致色矿物虽不同但致色成因基本相同，Fe³⁺类质同象替代[AlO₆]八面体，在紫外光区（~380 nm)和蓝紫区（380~450 nm)产生的多个吸收窄带，加上Cr³⁺类质同象替代[AlO₆]八面体过程中引起红区（625~740 nm)宽吸收带，产生了530 nm为中心的绿区（479~586.5 nm)透过窗，从而使样品呈现绿色，危地马拉样品在蓝紫区吸收更强，因此该产地样品常带有灰色调。
		2025 Vol. 45 (06): 1687-1692 [摘要] ( 24 ) RICH HTML PDF (7666 KB) ( 8 )

	1693	山东焦家遗址出土大汶口文化玉器的科技分析
		王强¹，王芬^1，谷娴子^2，3，郑昕雨²，边荣伟¹，邓子旭³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1693-07
		2017年“全国十大考古发现”之一的山东章丘焦家遗址出土有大量大汶口文化中晚期玉器。该研究对其中85件代表性样品进行了红外光谱（FTIR）和便携式X射线荧光光谱（p-XRF）测试分析。结果表明：焦家玉器用材有透闪石、蛇纹石、绿松石、云母质玉、大理岩、滑石和硅孔雀石七种，各期材质组合相对一致，透闪石玉占比较小；所用透闪石玉为大理岩型，Sr含量特征与已知江苏溧阳梅岭玉不符，可能来自河北、辽东等地；所用蛇纹石玉可见大理岩型和超基性岩型两种，为多产地来源，且部分超基性岩型者与山东“泰山玉”特征相符，为就近取材；焦家遗址使用绿松石时间跨度较长，结合山东本土尚无绿松石矿发现及已有考古学研究结果，推测其原材料可能来自与秦岭东段的物质文化交流。综上，本研究弥补了大汶口文化玉器材质科学研究的不足，实证史前海岱地区强大的以玉料为代表的稀缺资源获取能力，对于完整认识大汶口文化时期的生产力发展水平和区域交流情况具有重要历史意义。
		2025 Vol. 45 (06): 1693-1699 [摘要] ( 22 ) RICH HTML PDF (14530 KB) ( 10 )

	1700	高光谱（VNIR-SWIR-TIR）技术对碳酸岩型稀土矿床中氟碳铈矿的识别与应用
		郭东旭^1，2，3，史维鑫^2，3*，郭锐⁴，高卿楠^2，3，任潇洒^2，3，刘军媛^2，3，郭雪^2，3，梅晓敏^2，3
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1700-12
		氟碳铈矿是碳酸岩型稀土矿床中最重要的稀土矿物之一，在矿床地质体成岩、蚀变、矿化过程中蕴藏了极其重要的地质信息，如何精确识别该矿物含量是地质学家一直关注的焦点之一。钻孔岩心、野外近地、机载或星载高光谱（VNIR-SWIR-TIR）技术，具有绿色、快速、无损探测物质成分的特点，前人应用该技术在稀土元素及其化合物，稀土矿物的定性识别，以及对稀土元素的定量反演等方面取得了一系列成果，但对氟碳铈矿定性、定量的系统研究相对有限，有待进一步深入开展。以牦牛坪、大陆槽和白云鄂博含氟碳铈矿矿石为研究对象，应用HyLogger型岩心光谱扫描仪，并辅以X射线粉晶衍射、电子探针实验测试分析，探究基于高光谱（VNIR-SWIR-TIR）技术对碳酸岩型稀土矿床中氟碳铈矿的识别与应用。大陆槽矿床和牦牛坪矿床的矿石矿物组合、方解石主量成分、氟碳铈矿主量成分具有相似性，矿石矿物均以氟碳铈矿为主，脉石矿物均以方解石-萤石-天青石-重晶石-石英-云母-霓辉石-钠铁闪石为主；方解石主量成分以CaO为主，含有极少量的FeO、MnO、MgO；氟碳铈矿含有较高的La₂O₃、Ce₂O₃、Pr₂O₃、Nd₂O₃、F。总结了氟碳铈矿在VNIR-SWIR-TIR波段高光谱的相对吸收深度（相对反射高度）、吸收面积、半高宽光谱参数。氟碳铈矿在400～1 300 nm波段强吸收峰位于511、522、580、677、742、865、890、1 094和1 255 nm，且不随氟碳铈矿含量（≥10%）的变化而变化。氟碳铈矿这些强吸收峰的相对吸收深度、吸收面积与其含量强烈正相关，并以此建立氟碳铈矿定量反演的多类模型。其中，特征强吸收峰的相对吸收深度或吸收面积的一元二次回归模型（R²为0.988 5~0.997 6）对氟碳铈矿含量的预测效果最好，通过所建算法模型对大陆槽碳酸岩型稀土矿床钻孔ZK3303的氟碳铈矿含量、REO含量进行预测，并与化学分析的REO含量对比，三者含量随深度的变化趋势总体具有较高的一致性。研究认为，高光谱（VNIR-SWIR-TIR）技术在氟碳铈矿准确识别和含量探测方面优势突出，在碳酸岩型稀土矿床的野外矿产勘查、区域勘查、深边部资源预测等方面具有广阔的应用前景。
		2025 Vol. 45 (06): 1700-1711 [摘要] ( 23 ) RICH HTML PDF (11498 KB) ( 8 )

	1712	融合SERS和深度学习的玉露香梨机械损伤早期检测方法
		许德芳¹，关洪浦²，赵华民³，张淑娟³，赵艳茹^2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1712-07
		玉露香梨因其果肉酥脆、汁多香甜而深受消费者喜爱，但在运输过程中易发生机械损伤，若未及时检测，将导致果实内部腐烂，进而影响整批果实新鲜度并造成经济损失。鉴于传统肉眼检测方法难以快速、精准识别早期损伤，提出一种基于表面增强拉曼光谱（SERS）结合深度学习模型的检测方法，探明玉露香梨在机械损伤早期发生阶段中的拉曼光学特性变化规律，通过深度学习算法挖掘早期损伤阶段的光谱特征，进行玉露香梨早期机械损伤检测。具体研究内容（1）构筑高灵敏SERS银溶胶纳米基底结合拉曼光谱仪获取不同损伤阶段的玉露香梨表面SERS光谱数据；（2）采用S-G平滑和迭代自适应加权惩罚最小二乘法进行原始光谱的预处理，消除荧光噪声和基线漂移；（3）利用数据增强技术扩展训练数据，快速傅里叶变换提取特征并构建一维卷积神经网络（1D-CNN）模型进行玉露香梨机械损伤的早期检测。结果表明，模型在准确率、精度、召回率和F1分数等多个指标均达到100%，同时梨果损伤部位蛋白质的拉曼特征峰由1 607 cm^-1向1 589 cm^-1发生了偏移。研究表明SERS结合深度学习在玉露香梨机械损伤早期检测中较强的判别能力，为果品损伤早期检测提供了一种新的研究思路，同时，为开发高灵敏性的水果品质检测传感器提供数据支撑。
		2025 Vol. 45 (06): 1712-1718 [摘要] ( 27 ) RICH HTML PDF (7960 KB) ( 8 )

	1719	融合高光谱和数码影像的冬小麦氮营养指数遥感监测
		杨福芹¹，李昌浩¹，张英发¹，陈日强²，刘杨²，郭良栋³，冯海宽^2，4*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1719-10
		快速、实时、准确地获取冬小麦氮营养状态对于评价冬小麦长势、产量估测和指导农业现代化生产均具有重要意义。利用无人机搭载的高光谱相机和数码相机获取了3个关键生育期的冠层光谱数据，同步开展地面实验获取地面生物量及氮含量理化参数。选取高光谱影像的植被指数、红边指数、红边参数和三波段参数等4种特征参数及数码相机的颜色指数及两者结合的融合参数，采用偏最小二乘回归（PLSR）、逐步回归（SWR）、随机森林（RF）和BP算法构建冬小麦氮营养指数遥感监测模型，并对模型精度进行评价，筛选出最优估算模型。结果表明：（1）在单变量建模中，以红边参数DIDRmid构建的氮营养指数模型最优（建模R²=0.66，RMSE=0.11%，验证R²=0.55，RMSE=0.13%）。（2）在多变量建模中，以红边参数为自变量构建的氮营养指数模型优于以植被指数、红边指数、三波段参数和颜色指数为自变量构建的氮营养指数模型；其中，以基于红边参数利用BP算法构建的氮营养指数模型最优（建模R²=0.75，RMSE=0.10%，验证R²=0.60，RMSE=0.12%）。（3）在融合高光谱参数和数码指数变量建模中，多模态变量红边参数+颜色指数构建的氮营养指数模型优于红边参数+植被指数、红边参数+红边指数及红边参数+三波段参数构建的氮营养指数模型，其中以多模态变量红边参数+颜色指数利用PLSR构建的氮营养指数模型最优（建模R²=0.77，RMSE=0.09%，验证R²=0.65，RMSE=0.11%），且多模态模型精度优于单变量建模和多变量建模，研究可为冬小麦氮营养状况估算提供一个重要参考。
		2025 Vol. 45 (06): 1719-1728 [摘要] ( 27 ) RICH HTML PDF (15348 KB) ( 12 )

	1729	利用无人机高光谱监测马铃薯生物量及植株氮含量
		杨福芹¹，陈日强²，刘杨²，陈鑫鑫¹，肖一博¹，李昌浩¹，王平³，冯海宽^2，4*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1729-10
		地上生物量和植株氮含量对作物生长发育及产量形成起着决定性的作用，动态监测作物的长势和营养状况具有相当重要的意义。利用无人机获取马铃薯现蕾期、块茎形成期、块茎增长期、淀粉积累期的高光谱数据及地面生物量及植株氮含量数据；分析植被指数与生物量及植株氮含量的相关性和变量投影重要性，筛选出对生物量和植株氮含量敏感的植被指数，结合深度神经网络（DNN）、偏最小二乘法（PLSR）、弹性网络回归（ENR）、岭回归（RR）及支持向量机（SVR）估算生物量和植株氮含量，对比不同模型估算生物量及植株氮含量的效果。结果表明：（1）植被指数与生物量及植株氮含量的相关性均达到0.01显著水平，利用变量投影重要性筛选出对生物量及植株氮含量敏感的植被指数；（2）对比分析5个生育期的遥感估算模型，生物量和植株氮含量以块茎形成期构建的模型最好，生物量以现蕾期估算的模型最差，植株氮含量以块茎增长期估算的模型最差。（3）采用PLSR方法在块茎形成期构建的生物量模型最优，其建模的R²、RMSE和NRMSE分别为0.60、235.65 kg·hm^-2和0.15 kg·hm^-2，验证的R²、RMSE和NRMSE分别为0.58、344.72 kg·hm^-2和0.26 kg·hm^-2，采用RR方法在块茎形成期构建的植株氮含量模型最优，其建模的R²、RMSE和NRMSE分别为0.74、0.31%和0.15%，验证的R²、RMSE和NRMSE分别为0.77、0.58%和0.28%。（4）综合比较DNN、PLSR、ENR、RR和SVR算法估算生物量和植株氮含量模型，估算的植株氮含量模型精度优于估算的生物量模型精度，用植株氮含量可以更好的监测作物长势和营养特性，可为农业管理提供参考。
		2025 Vol. 45 (06): 1729-1738 [摘要] ( 28 ) RICH HTML PDF (22338 KB) ( 11 )

	1739	余弦响应误差对光谱辐射照度测量的影响规律及修正方法研究
		王玲玲¹，李玲^2*，潘江¹，代彩红²，吴志峰²，王彦飞²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1739-05
		精确的光谱辐射照度测量在地球观测领域至关重要，外场光辐射测量中，常采用余弦漫射器提高不同方位角下辐射照度测量结果的准确性，余弦响应特性是光谱辐射照度仪器在外场测量中的关键影响因素。对常用地物观测光谱辐射照度仪器的余弦响应特性开展研究，设计建立余弦响应特性测量装置，通过实验方法获得不同角度下仪器光谱辐射测量结果的变化规律，利用MATLAB软件对测量结果进行余弦曲线拟合，对比分析传统角度响应归一化法和偏移角度响应归一化法对仪器余弦误差的影响。相较于使用传统归一化方法，采用偏移归一化方法后光谱辐射照度仪器的最大余弦误差从11.2%降低至7.7%，几乎不依赖波长变化，这主要由于仪器内部光路结构和漫射材料限制，当入射角θ发生变化，光谱辐射照度角度响应偏离了余弦函数。为此，基于仪器余弦响应特性及余弦误差实验结果，提出一种光谱辐射照度余弦误差修正方法，通过单波长拟合函数外推至全部波段进行修正处理，仪器的光谱辐射照度修正值与标准余弦响应曲线偏差低于1.7%，在-55°~55°范围内余弦误差降至2%以下。该修正方法大幅降低了余弦误差对仪器测量结果的影响，提高了仪器在不同方位角下的测量准确性，进一步满足对地观测、海洋遥感等现场测量的高精度应用需求。
		2025 Vol. 45 (06): 1739-1743 [摘要] ( 21 ) RICH HTML PDF (4390 KB) ( 8 )

	1744	腔增强拉曼光谱法快速定量分析地浸溶液中的酸根离子
		李文¹，罗成奎^1，陈士恒^2，靳昊澍²，李杰¹，李迤博¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1744-08
		为解决铀矿地浸溶液中离子快速定量分析难题，设计一套带自动进样排废装置的腔增强拉曼光谱仪，分别检测SO^2-₄、NO^-₃、CO^2-₃、HCO^-₃的标准溶液，建立SO^2-₄、NO^-₃、CO^2-₃、HCO^-₃的标准定量分析模型，实现对我国某铀矿地浸溶液中的SO^2-₄、NO^-₃、CO^2-₃、HCO^-₃进行快速定量分析。相对于其他类型的增强腔，近共心腔有更好的性价比和结构简洁性；近共心腔通过增加入射激光的反射次数以达到增强拉曼散射信号的目的。实验所用近共心腔增强拉曼散射信号的光谱仪能将单光束入射激光的拉曼散射信号增强23.77倍。为避免人工操作的繁琐性和带入实验误差，为腔增强拉曼光谱仪专门设计了一套自动进样排废装置，该装置能够实现选择进样、进样液位监测、空气清洗及自动排废等功能；自动进样排废装置的配备有助于腔增强拉曼光谱仪在在线检测领域的功能拓展。相比于传统定量分析方法（滴定法），腔增强拉曼光谱法具有高灵敏度、操作简便、无需试剂前处理、无损检测、快速检测、可同时检测多种分子和离子等优势，为化学分析等领域提供了一种新颖且高效的分析手段。实验结果表明，该技术对SO^2-₄、NO^-₃、CO^2-₃、HCO^-₃的检测限分别为50、50、17、30 mg·L^-1，建立的标准定量分析模型的相关系数（R²）均超过0.999，有优异的分析性能和线性响应能力。用模型对两个矿区的实际地浸样品溶液分别进行五组检测，得出酸法地浸溶液中包含SO^2-₄和NO^-₃，五组检测离子浓度平均值分别为10 743.10和1 253.52 mg·L^-1，RSD分别为0.39%和1.39%；中性地浸溶液中包含SO^2-₄、CO^2-₃和HCO^-₃，五组检测离子浓度平均值分别为1 400.87、98.31和550.04 mg·L^-1，RSD分别为1.42%、2.13%、1.69%。腔增强拉曼光谱法的比对实验结果误差远比滴定法的小，进一步表明腔增强拉曼光谱法在准确、高效的定量分析溶液中离子方面有着极大的应用价值。
		2025 Vol. 45 (06): 1744-1751 [摘要] ( 26 ) RICH HTML PDF (6379 KB) ( 7 )

	1752	矿区地质资料模拟铅污染环境下LDI诊断玉米敏感光谱区间
		张超^1，2，3，杨可明⁴，商云涛^1，3*，牛颖超^1，3，夏天⁵
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1752-07
		为有效获取重金属铅污染下，玉米叶片有效光谱响应子区间，支撑农作物重金属监测，利用高光谱遥感为核心技术，通过设置玉米盆栽实验，以重金属铅污染下的玉米为实验对象，选用SVC地物光谱仪采集一套完整的玉米叶片高光谱遥感数据集。基于改进红边归一化指数，设计了一种铅探测指数（LDI），获取了重金属铅污染下玉米叶片有效光谱响应子区间。首先，将训练集玉米原始反射率光谱数据选用Daubechies小波系中的Db5小波进行去噪，得到小波分解的第5层高频组分d5分量。然后，将玉米叶片350～2 500 nm整个光谱区间划分11个子波段区间，利用每个子波段区间中间波长对应的d5小波系数值建立LDI。其次，利用相关性指标皮尔逊相关系数r，将LDI与三种常规光谱指数（PRI，MTCI，mSR）进行对比，训练集数据得到的重金属铅污染下玉米叶片有效光谱响应子区间分别为紫谷、绿峰、近红外平台和近边，皮尔逊相关系数绝对值均大于0.9，分别为0.911 0、0.915 5、0.905 1和0.907 6，而与其对比的三种常规的光谱指数与叶片中重金属铅含量的皮尔逊相关系数绝对值均小于0.9，LDI有效性高。最后，利用验证集数据同样得到重金属铅污染下玉米叶片有效光谱响应子区间分别为紫谷、绿峰、近红外平台和近边，皮尔逊相关系数绝对值均大于0.9，验证集一和验证集二的皮尔逊相关系数r分别为-0.999 9、-0.973 0、0.914 2、0.905 7和-0.999 9、0.911 7、-0.914 6、0.910 3，而与其对比的三种常规的光谱指数与叶片中重金属铅含量的皮尔逊相关系数绝对值均小于0.9。结果表明，在重金属铅污染下，玉米叶片有效光谱响应子区间为紫谷、绿峰、近红外平台和近边四个子波段区间。研究结果可为其他农作物重金属污染监测提供技术支撑。
		2025 Vol. 45 (06): 1752-1758 [摘要] ( 30 ) RICH HTML PDF (2320 KB) ( 6 )

	1759	高光谱成像技术结合深度学习的藕粉识别和掺假检测
		彭健恒¹，胡新军^1，2*，张嘉洪¹，田建平¹，陈满骄¹，黄丹²，罗惠波²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1759-09
		藕粉营养价值高，工艺复杂，一些不法商家受到利益的驱使，利用廉价的普通淀粉冒充藕粉或在藕粉中掺入普通淀粉。传统的藕粉真伪检查方法耗时耗力，具有破坏性。高光谱成像技术凭借其快速、无损且精确的优点在食品安全检测领域得到广泛应用。因此，为了准确区分藕粉和其他普通淀粉并识别掺假藕粉，提出了一种高光谱成像技术结合深度学习的快速鉴别藕粉真伪的方法。利用高光谱成像技术采集900~1 700 nm波段范围内的纯藕粉、四种普通淀粉以及掺假淀粉的高光谱图像。在纯藕粉和四种普通淀粉的高光谱图像中划分若干个感兴趣区域（ROI），计算每个ROI的平均反射率作为构建分类模型的原始光谱数据。去除掉原始光谱前后受噪音影响的异常波段，保留了940~1 675 nm之间的443个波段。接着通过孤立森林（IF）算法剔除掉光谱数据中的异常数据。为提高模型训练效率，采用竞争性自适应重加权算法（CARS）、自助软收缩算法（BOSS）和通道注意力模块（CAMM）三种方法分别从443个波段中提取出45、32和12个特征波长。基于提取出的特征波长的光谱数据，构建了偏最小二乘判别（PLS-DA）分类模型，其中CAMM-PLS-DA模型识别效果最好，测试集准确率达到了95.25%。为了确定最佳分类模型，基于CAMM提取不同特征波长数目下的光谱数据，建立PLS-DA、支持向量机（SVM）和卷积神经网络（CNN）分类模型，其中CAMM-CNN模型的分类性能最好，测试集准确率最高达到了99.69%。为进一步检验CAMM-CNN模型对掺假藕粉的鉴别能力，将掺假藕粉高光谱图像所有像素点的光谱数据输入到训练好的CAMM-CNN模型中进行判别，从可视化图像看出，模型成功识别出掺假藕粉中的多种普通淀粉。研究结果表明，高光谱成像技术结合深度学习方法可以有效地应用于藕粉的真伪鉴别，这为打击藕粉掺假行为和保障藕粉安全提供了一种新的检测手段。
		2025 Vol. 45 (06): 1759-1767 [摘要] ( 29 ) RICH HTML PDF (13001 KB) ( 11 )

	1768	基于近红外光谱和LOF的蛋清粉非定向掺杂鉴别研究
		祝志慧^1，2，李沃霖¹，韩雨彤¹，叶文杰¹，金永涛¹，王巧华^1，2，马美湖³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1768-08
		蛋清粉的掺杂鉴别技术对保障蛋粉质量安全具有重要意义，然而目前传统的生物分子检测方法存在操作复杂且耗时长的问题，且针对蛋清粉的掺杂鉴别模型仍主要为定向鉴别模型，其检测范围有限，无法有效覆盖所有可能的掺杂物质，亟需开发一种快速、准确、泛用的蛋清粉掺杂鉴别方法。该研究引入近红外光谱检测技术，构建了LOF非定向鉴别模型。该模型是一种无监督单分类模型，且在原模型基础上加入MSC预处理和CARS波长筛选处理，提高模型提取光谱特征的能力，减少噪声干扰，降低模型计算量。试验结果表明，LOF非定向鉴别模型针对掺杂蛋清粉的检测率可达到93.6%，其准确率、精确率、召回率、F1分数分别达到了93.6%、95.5%、93.6%、94.5%，针对掺杂浓度超过15%的蛋清粉，可达到100%的检测率，两种测试集的总准确率（A_AR）均为93.6%，平均检测时间（A_ATS）可达到0.001 1 s；与其他非定向算法相比具有更高的精度，且相比于传统的定向模型泛用性更强，更适合应用于市面上掺杂种类繁杂的蛋清粉掺杂鉴别。该研究可为后续开发针对蛋粉质量检测的便携式近红外光谱检测仪提供一定的科学基础。
		2025 Vol. 45 (06): 1768-1775 [摘要] ( 31 ) RICH HTML PDF (6400 KB) ( 6 )

	1776	光镊系统对悬浮单液滴拉曼信号的采集与分析
		曹雪，张韫宏^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1776-06
		为能突破传统商品化光谱检测仪器测试功能的单调局限性，该研究针对大气细颗粒物演化机制及其重要理化参数的测量，采用新技术和新方法，构建了一种长时间、空间分辨、高灵敏度和高光谱分辨率的光镊-受激拉曼光谱联用装置。该装置结合了自发/受激拉曼和瑞利散射，旨在解决微米尺度悬浮单液滴的物理、化学过程的实时监测以及气溶胶微液滴与气相痕量气体反应过程的科学问题。具体内容：利用光镊-受激拉曼光谱联用装置实现对悬浮单液滴的实时检测，观测痕量气体与液滴之间的反应过程，并同时测量气相和液滴的化学组成及其演变。通过波长532 nm连续激光器作为光镊悬浮和拉曼信号激发的光源，快速捕获并稳定悬浮单液滴，确定了悬浮液滴稳定性与激光功率的关系。此外，采用EMCCD为自发/受激拉曼信号的检测器，在痕量反应气体和相对湿度精确控制系统下，实现了不同浓度条件下光镊悬浮单液滴与痕量SO₂反应气体的反应动力学过程。研究结果揭示了液滴内反应过程的动态变化，并提供了液滴半径随时间变化的定量数据。该装置能够有效探测和分析气溶胶微液滴的化学反应过程，具有较高的时间和空间分辨率。不仅为理解大气颗粒物的演化机制提供了新的实验平台和方法，还为气溶胶与气相反应过程的详细研究奠定了基础。
		2025 Vol. 45 (06): 1776-1781 [摘要] ( 24 ) RICH HTML PDF (11692 KB) ( 10 )

	1782	赤水河源头典型农业小流域水体溶解性有机质的组成、分布及来源解析
		刘世杰^1，2，杨娟^2，3*，王克勤¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1782-09
		赤水河为长江上游的重要支流，为了更好的保护长江水生态环境，探究其上游水源地区域的溶解性有机质（DOM）的组分特征及来源至关重要。以滇东北赤水河源头区域（镇雄段）的龙井小流域为研究区，通过紫外-可见吸收光谱、三维荧光光谱（EEMs）和平行因子分析（PARAFAC）方法，探讨其水体中溶解性有机质（DOM）的组成、分布及来源。结果表明，龙井小流域水体中 DOC、CDOM和FDOM浓度在流域中从上至下呈逐渐升高的趋势，DOC浓度范围在4.65~15.35 mg·L^-1之间，同其他类型水体相比更高。水体DOM腐殖化程度和分子量水平整体上表现为下游＞中游＞上游。DOM包含三个荧光组分，分别为类腐殖质组分C1，类蛋白质组分 C2，长波类腐殖质组分C3。C2在DOM组分中贡献最大，占总荧光强度的39.35%，C1、C3分别占32.17%和28.48%。水体中DOM自生源特征较强，腐殖化特征较弱，DOM来源主要以内源为主，小部分水体同时受到内外源综合负荷的影响。等高反坡阶措施下，氮磷聚集，微生物活动旺盛，促进DOM的生成，改变DOM的分子结构。C1、C3组分呈极显著正相关，二者具有同源性，TN、TP与C1、C3呈显著正相关，龙井小流域中氮、磷通常以有机氮、有机磷的形式存在，与腐殖质相结合参与DOM的外源贡献。该研究在一定程度上反映长江源头水域的水质情况，对保护长江水环境制定相应措施提供参考。
		2025 Vol. 45 (06): 1782-1790 [摘要] ( 24 ) RICH HTML PDF (6352 KB) ( 8 )

	1791	CO₂封存过程煤分子结构演化规律的光谱研究
		高飞^1，2，林菀¹，贾喆¹，白企慧¹，刘婧¹，王一凡¹，李伟英³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)06-1791-10
		为研究CO₂封存于不可开采煤层后对煤的孔隙结构和分子结构造成的影响，采用低温液氮吸附、低温CO₂吸附、傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）和拉曼光谱（Raman）实验，探究了煤吸附不同压力CO₂后的孔隙结构、表面官能团、微晶结构及大分子结构的演变规律。结果表明：煤吸附CO₂后微孔的累积比表面积与累积孔体积呈减小趋势，介孔、大孔的累积比表面积与累积孔体积呈增大趋势，微孔的平均孔径整体增大，孔隙结构中微孔向介孔和大孔的方向转变。同时煤芳香烃总体含量减少，芳香层间距d₀₀₂增加，微晶堆积高度L_c、晶体堆叠平均层数n、芳香度f_a减小，含氧官能团与羟基含量升高，—CH₂—含量减小，—CH₃含量小幅度升高，CH₃/CH₂值升高，说明煤吸附CO₂后大芳香结构向小芳香结构发展，芳环上的支链逐渐变短且增多，芳香微晶结构被破坏，芳香层堆积的更加松散，导致晶体化程度减小。随着煤吸附CO₂压力的升高，D峰和G峰的峰位差d_（G-D）减小，强度比I_D/I_G、D峰半峰宽（FWHM-D）、G峰半峰宽（FWHM-G）与W_D/W_G值增加，代表缺陷结构的峰面积比A_S/A_total、A_S/A_D、A_D/A_G、A_(GR+VL+VR)/A_D值也均增大，这说明煤吸附不同压力的CO₂后，煤中大分子结构发生胀裂，石墨结构占比减少且杂质结构占比增加，煤结构整体上朝无序化增强的方向发展。研究结果可为CO₂地质封存技术提供理论支撑。
		2025 Vol. 45 (06): 1791-1800 [摘要] ( 24 ) RICH HTML PDF (16208 KB) ( 11 )

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