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2013年 33卷 10期
刊出日期：2013-10-01
光谱学与光谱分析
 
         光谱学与光谱分析
2593 激光诱导击穿光谱技术的研究与应用新进展
邵 妍1，张艳波2，高 勋1*，杜 闯1，林景全1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2593-06
激光诱导击穿光谱技术(LIBS)是一种近年来随着激光技术和光谱检测技术的发展而兴起的对元素定性和定量分析的光谱技术。详细介绍了LIBS技术最新的研究发展情况，以及在冶金、环境污染检测、生物医学、植物学、空间探索等领域的最新应用进展。
2013 Vol. 33 (10): 2593-2598 [摘要] ( 1077 ) PDF (1235 KB)  ( 1801 )
2599 激光诱导击穿光谱测量偏差的物理影响因素研究
万 雄1，2，王 鹏1，王 琦1，张 青1，张志敏1，张华明1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2599-04
为了消除LIBS实际测量光谱谱线与标准的LIBS光谱谱线间存在的差值，提高元素测量精准度，提出了针对激光诱导击穿光谱测量偏差的物理影响因素研究。实验在相同条件下，对烧蚀孔效应和光谱波长的关系进行了测试，研究了激光诱导击穿光谱高温Mg等离子体在1.00～3.00 μs范围采样延时下的斯塔克(Stark)展宽数据，从而得出烧蚀孔效应和斯塔克延时展宽等物理因素对采集光谱造成的具体影响。研究结果及方法完全可以应用于其他激光诱导击穿光谱实验系统的误差分析，这对于提高LIBS技术的物质元素测量精准度，研究LIBS技术的最佳采样延时时间，具有重要意义。
2013 Vol. 33 (10): 2599-2602 [摘要] ( 869 ) PDF (2168 KB)  ( 440 )
2603 二级炮加载条件下高分辨激光瞬态光谱技术及液态苯的冲击稳定性研究
赵北京，刘福生*，王文鹏，张宁超，冯立鹏，张明建，薛学东
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2603-04
报道了二级轻气炮加载条件下高分辨瞬态激光拉曼测试技术，并应用于苯的冲击拉曼光谱研究。实验观测到苯的C—C伸缩振动峰(992 cm-1)和C—H伸缩振动峰(3 061 cm-1)在较低的压力区间(8 GPa以内)其频移随压力呈线性变化。并利用拉曼光谱技术澄清了在13 GPa左右液态苯的结构变化问题;在压力为9.7 GPa时，液态苯已经发生结构变化，并不是文献报道的13 GPa，但变化后的产物成分还不清楚。该测量系统为研究透明及半透明物质在动态加载实验中物质微观结构的变化提供一种有效手段。
2013 Vol. 33 (10): 2603-2606 [摘要] ( 738 ) PDF (1484 KB)  ( 607 )
2607 新疆阿斯塔那墓地出土唐代木质彩绘的显微激光拉曼分析
司 艺1, 2，蒋洪恩1, 2, 3，王 博4，何秋菊5，胡耀武1, 2，杨益民1, 2 *，王昌燧1, 2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2607-05
新疆吐鲁番地区气候干燥，大量的有机质文物保存较好。阿斯塔那墓地是晋唐时期高昌城居民的公共墓地，文化内涵较为丰富，其中发现的一件木质彩绘，由九种不同颜色绘成。通过显微激光拉曼对彩绘原料进行了原位无损分析，鉴定出石膏、铅丹、炭黑、赤铁矿和氯铜矿等无机颜料，以及植物染料藤黄和靛蓝;值得指出的是，该彩绘是我国目前已知最早的藤黄染料利用实物。研究结果表明，唐代吐鲁番地区的高昌居民已经娴熟掌握了颜料的制备、调配、使用，从而创作精美的彩绘作品;文物的颜料分析不仅为彩绘文物的保护提供依据，也为古代丝绸之路的颜料贸易、文化交流的研究提供佐证。
2013 Vol. 33 (10): 2607-2611 [摘要] ( 936 ) PDF (1845 KB)  ( 490 )
2612 DNA碱基分子胞嘧啶和胸腺嘧啶的太赫兹光谱研究
闫 慧1, 2, 范文慧1*, 郑转平1, 刘 佳1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2612-05
利用太赫兹时域光谱技术获得了DNA碱基分子胞嘧啶和胸腺嘧啶在0.1―3.5 THz的特征吸收谱，发现胞嘧啶在2.53 THz的特征吸收细节信息。采用考虑了周期性边界条件的赝势平面波密度泛函方法对胞嘧啶分子晶体进行了结构优化和晶格动力学计算，模拟重现其太赫兹特征吸收光谱，并成功辨识了胞嘧啶在0.1―3.5 THz的所有特征吸收峰。研究结果表明，这些重要的生物分子在太赫兹频段表现出鲜明的光谱特性，胞嘧啶分子3.5 THz以下的吸收特性均来源于由分子间氢键支配的外振动模式。
2013 Vol. 33 (10): 2612-2616 [摘要] ( 847 ) PDF (1437 KB)  ( 624 )
2617 污染气体扫描成像红外被动遥测系统的检测下限研究
焦 洋，徐 亮*，高闽光，金 岭，童晶晶，李 胜，魏秀丽
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2617-04
红外被动遥测系统应用于污染气体监测时，其检测下限可用噪声等效柱浓度来衡量，该参数是表征系统灵敏度的重要指标。在污染气体红外辐射大气传输模型基础上，推导出了噪声等效柱浓度的理论表达式，表明其与系统噪声等效辐射通量密度、背景及污染气团辐射亮温和目标气体的吸收系数相关。以六氟化硫为示踪气体进行了实验，计算并分析了系统在不同背景和污染气团辐射亮温环境下的检测下限，并给出了系统噪声等效柱浓度的伪彩色分布图。结果表明，系统噪声等效柱浓度随背景和污染气团辐射亮温的温差增大而迅速减小，温度差为30 K时检测下限降至10-2 ppm·m量级，噪声等效柱浓度分布图的生成有助于判别系统在复杂背景下的检测下限变化范围。
2013 Vol. 33 (10): 2617-2620 [摘要] ( 830 ) PDF (1819 KB)  ( 642 )
2621 近红外光谱技术的乳粉品牌溯源研究
管 骁1, 2，古方青2，刘 静3，杨永健4
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2621-04
采用近红外光谱漫反射模式，结合简易分类技术(soft independent modeling of class analogy, SIMCA)对不同品牌乳粉进行了分类溯源研究。实验共采集了四种不同品牌乳粉，包括光明乳粉54组，荷兰乳粉43组，雀巢乳粉33组以及伊利乳粉8组共138组样品的近红外光谱，通过对预处理后的训练集全谱段数据变量进行主成分分析，得出前三个主成分的累积方差贡献率为99.07%。利用SIMCA类建模法建立的乳粉主成分回归模型对预测集乳粉进行分类，研究结果表明，光明乳粉、荷兰乳粉、雀巢乳粉的识别率分别为78%, 75%, 100%，拒绝率分别为100%, 87%, 88%。因此，近红外光谱结合SIMCA建立的模型具备较好的乳粉品牌溯源能力，为快速、准确鉴别乳粉品牌提供了新思路。
2013 Vol. 33 (10): 2621-2624 [摘要] ( 798 ) PDF (1470 KB)  ( 504 )
2625 银/硒化锌核壳结构微球对硝酸钠红外光谱特性的影响研究
郭 强，李 春，贾志君，元 光*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2625-04
利用硒化锌微球表面的银镜反应制备了银/硒化锌(Ag/ZnSe)核壳结构微球，并利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及傅里叶变换红外光谱仪对其进行了表征，研究了Ag/ZnSe核壳结构对硝酸钠水溶液红外吸收光谱特性的影响。结果表明，Ag/ZnSe核壳结构微球使得硝酸钠反对称伸缩振动模式频率发生了明显的蓝移，振动强度有了较大程度的提高。
2013 Vol. 33 (10): 2625-2628 [摘要] ( 597 ) PDF (2304 KB)  ( 549 )
2629 莱克多巴胺分子印迹聚合物的制备及其性能分析
王艺如，刘海峰，张洪才，刘国艳，柴春彦*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2629-04
采用热聚合法制备了莱克多巴胺(ractopamine，RCT)的分子印迹聚合物(molecular imprinted polymers，MIPs)。用紫外分光光度法测定MIPs对RCT的吸附性能，结果发现：RCT在272 nm波长处有最大吸光度，测定RCT的回归方程为y=7.354 1x+0.001 0，R2=0.999 9;合成的MIPs对RCT平均吸附率为83.4%。吸附动力学研究表明，MIPs对RCT的吸附时间应控制在10 min以内。红外光谱分析表明RCT与功能单体甲基丙烯酸通过氢键形成MIPs，该聚合物能够通过氢键专一地识别和结合RCT分子，从而为建立基于分子印迹技术检测RCT的方法奠定了基础。
2013 Vol. 33 (10): 2629-2632 [摘要] ( 935 ) PDF (1453 KB)  ( 551 )
2633 红外光曝露对于大鼠组织影响的傅里叶变换红外光谱研究
李 滚1, 2，严雅静2，庞小峰2, 3*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2633-04
生物组织受到外界电磁场曝露以后，生物分子的结构可能会发生变化，所发生的变化可以从组织的红外光谱的变化得到确认。为了研究红外光曝露对血液、睾丸以及脑组织的影响，对曝露于红外光条件下30天的大鼠的血液、睾丸和脑组织进行了红外光谱测量，将测试结果在1 700～1 000 cm-1范围内与对照组进行了对比，并利用红外光谱的二阶导数谱进一步分析红外光曝露对生物各组织微观结构特性的影响，探讨了红外光曝露的作用位点及其机制。研究结果表明红外光曝露可致大鼠组织的红外光谱特征发生一定的变化，傅里叶变换红外光谱技术可以用于分析红外光曝露对于生物组织微观结构的影响及其发生机制。
2013 Vol. 33 (10): 2633-2636 [摘要] ( 764 ) PDF (1642 KB)  ( 664 )
2637 近红外光谱法定性定量检测蜂蜜中掺入甜菜糖浆的可行性研究
李水芳1，文瑞芝1，尹 永2，周 孜2，单 杨3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2637-05
为进一步检验近红外光谱技术(NIRS)快速检测蜂蜜掺假的能力，利用近红外光谱结合化学计量学方法对蜂蜜中掺入甜菜糖浆进行了定性和定量检测。偏最小二乘-判别分析法(PLS-DA)对真假蜂蜜预测集的判别总正确率为90.2%;不同判别方法对掺假量等级预测集的判别总正确率都低于33.3%;PLS回归只对同一蜂蜜样本掺假的定量分析结果满意：预测集真实值与预测值的相关系数(r)为0.982 9，预测均方差(RMSEP)为1.394 2，而对不同植物来源和同一植物来源的不同样本的掺假量的定量分析结果不满意。研究表明，蜂蜜中掺入甜菜糖浆后，NIRS可实现真假蜂蜜的快速鉴别，而不能实现掺假量等级的鉴别及掺假量的定量分析。
2013 Vol. 33 (10): 2637-2641 [摘要] ( 807 ) PDF (1217 KB)  ( 643 )
2642 近红外光谱技术的结缕草种子发芽率研究
戴子云1，梁小红1，张利娟1，樊 波1，毛文华2，濮阳雪华1，韩烈保1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2642-04
根据收获的年份和地点的差异收集37份结缕草种子，其发芽率分布在58.5%～92%的范围，并按照3∶1的比例将其划分为校正集和检验集，使用近红外光谱技术和定量偏最小二乘法分析其发芽率。结果表明，采用的光谱范围为6 000～7 000 cm-1，主成分个数取6时，校正集的决定系数为90.73%，相关系数为0.986 6，平均绝对误差为7.64%，标准差为9.80，而检验集则分别为91.80%，0.987 2，6.98%和9.47。使用不同的建模样品来检验该方法建模的准确性，两组样品集决定系数均超过90%，校正标准差和预测标准差控制在10.00附近，平均绝对误差达到8.00%的水平。
2013 Vol. 33 (10): 2642-2645 [摘要] ( 824 ) PDF (1264 KB)  ( 594 )
2646 基于数据挖掘技术的瓦斯气体红外光谱定量分析方法的研究
张爱菊
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2646-05
瓦斯气体的监测是影响煤矿安全的重要因素之一，对其的在线实时监测成为煤矿安全的重要保障。本文采用红外光谱分析技术，对瓦斯气体的红外定量分析算法进行了研究。为提高模型分析精度，将数据挖掘技术应用在分析算法中。通过增加基于K平均非分层聚类分析对数据进行处理发现，带聚类分析的偏最小二乘算法比单纯采用偏最小二乘算法在精度上明显占优。另外，为减少模型中个别定标样本误差对精度的影响，采用聚类分析的方式进行了数据预处理，发现这种去噪方法在分析精度上又有所提高。
2013 Vol. 33 (10): 2646-2650 [摘要] ( 850 ) PDF (2217 KB)  ( 417 )
2651 高温相变材料对红外诱饵剂性能的影响
伍婷婷，陈 昕，韩爱军，叶明泉，赵敏春
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2651-04
研究了相变材料对常规红外诱饵药剂燃烧性能及红外辐射特性的影响。选择的八种高温相变材料中有三种材料在3～5 μm或8～14 μm波段内能不降低红外诱饵的红外辐射特性，而延长了红外诱饵的持续燃烧时间，降低了药柱的燃速，从而延长红外诱饵有效干扰时间。结果表明高温相变材料可作为一种有效的功能添加剂加入红外诱饵。
2013 Vol. 33 (10): 2651-2654 [摘要] ( 656 ) PDF (3904 KB)  ( 537 )
2655 新型腰果酚基不饱和树脂的结构及其紫外光固化行为的红外光谱研究
李守海1，2，杨雪娟1，李 梅1，黄 坤1, 2，夏建陵1, 2*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2655-06
以天然产物腰果酚为原料，利用其酚羟基与环氧基的反应活性，通过开环醚化反应制备了两种腰果酚基不饱和树脂单体。通过傅里叶红外光谱研究了合成过程中主要活性基团的变化，结合核磁共振氢谱及凝胶渗透色谱分析进一步确定了合成树脂单体的分子结构，并利用红外光谱法对树脂单体的紫外光固化行为进行了研究，且对其光固化物进行了热重分析。研究表明：分子结构分析确认了目标产物的成功合成，树脂单体的分子结构以及不饱和双键含量对树脂的固化速度和固化物的热稳定性有着重要影响，两种单体在30 s内均已基本达到最高固化水平，光固化物的主分解初始温度均可达到350 ℃以上。
2013 Vol. 33 (10): 2655-2660 [摘要] ( 790 ) PDF (1890 KB)  ( 586 )
2661 基于近红外光谱技术的小麦条锈病和叶锈病的早期诊断
李小龙1，马占鸿1，赵龙莲2，李军会2，王海光1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2661-05
为实现小麦条锈病和叶锈病的早期诊断，利用近红外光谱技术结合定性偏最小二乘法(DPLS)建立了一种鉴别这两种病害的方法。试验将150片小麦叶片(健康叶片、条锈病潜育叶片、条锈病发病叶片、叶锈病潜育叶片、叶锈病发病叶片各30片)分为5类，扫描获得近红外光谱，建立小麦叶片DPLS近红外光谱鉴别模型。原始光谱数据经二阶导数处理后，在4 000～8 000 cm-1范围内，当利用不同建模比建模时，建模集的平均识别率为96.56％，检验集的平均识别率为91.85％，证明了模型的稳定性。当建模比为2∶1、主成分数为10时，模型识别效果较好，建模集的识别准确率为97.00%，检验集的识别准确率为96.00%。表明应用近红外光谱技术建立的小麦条锈病和叶锈病早期诊断的定性鉴别方法是可行的。
2013 Vol. 33 (10): 2661-2665 [摘要] ( 768 ) PDF (1524 KB)  ( 772 )
2666 云南个旧富锡铜矿床表层土壤近红外光谱分析及其意义
吴政权1, 2，曹建劲1, 2*，韦潇君1, 柯红玲1, 刘 昶1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2666-05
在个旧卡房矿区矿体上部的覆盖层中均匀采集土壤样，用近红外光谱分析技术对样品进行测试分析。结果表明，近红外光谱技术能较好的识别出土壤中的矿物，包括蚀变矿物大致组合。将这些矿物组合与矿床的特征对比发现，土壤中的一些成分与深部矿体组份有一定程度的相关性，尤其是蚀变矿物，其与该区的蚀变条件是基本一致的。因此，推测土壤中的矿物成分可以用于指示深部矿体的一些信息，能为找寻该类型铜矿床提供一些依据。此外，矿床表层土壤近红外光谱信息是可以提供找矿依据的一种快速有效的研究手段，可以将其用于其他矿床类型的研究，尤其是为深部隐伏矿床以及地质环境较为脆弱的地区提供初步找矿依据。
2013 Vol. 33 (10): 2666-2670 [摘要] ( 599 ) PDF (1932 KB)  ( 756 )
2671 基于近红外漫反射光谱无损检测梨可溶性固形物的光强影响探究
吴方龙，沈黄通，吴晨凯，俞永华*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2671-04
通过设置四种不同的光源强度研究光强对近红外漫反射无损检测梨可溶性固形物的影响，对四种类别光强的光谱定性分析显示四类光谱差异微小，肉眼几乎无法辨别。在进一步的定量分析中，通过主成分分析、逐步线性回归分析以及偏最小二乘法分析的比较，主成分分析(r值跨度：0.253～0.606;RMSEC值跨度：0.549～0.614;RMSEP值跨度：0.455～0.752)与逐步线性回归分析(r值跨度：0.249～0.551;RMSEC值跨度：0.536～0.624;RMSEP值跨度：0.646～0.734)得到的模型较差。通过对光谱进行一阶求导和二阶求导预处理，主成分分析与逐步线性回归分析建模结果仍不理想。通过二阶求导预处理，偏最小二乘法所建的模型得到优化，其中相关系数r值跨度为0.947～0.970，混合模型的相关系数r值达到了0.95 7，分析结果表明光强对梨的近红外漫反射光谱无损检测可溶性固形物的影响差异不大，为光谱仪的田间作业奠定了基础。
2013 Vol. 33 (10): 2671-2674 [摘要] ( 822 ) PDF (2387 KB)  ( 526 )
2675 用于质子交换膜材料的侧链型磺化聚芳醚酮砜的光谱分析
程海龙1，徐晶美1，马 丽1，刘伯军1，任春丽1，白洪伟1，王 哲1，2*，张会轩1，2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2675-04
采用直接缩聚的方法，通过调整氨基单体用量，合成出了系列带有不同氨基含量的聚芳醚酮砜(Am-PAEKS)聚合物，在聚合物侧链上进行后磺化接枝制备出了系列不同磺化度的侧链型磺化聚芳醚酮砜(S-SPAEKS)，并且通过调整磺酸基团含量来控制聚合物的磺化度。通过红外光谱(FTIR)和氢核磁谱(1HNMR)，对所合成的单体及其聚合物的结构进行了表征，S-SPAEKS红外光谱在1 239和1 060 cm-1处出现了磺酸基团中OSO的特征吸收峰，氢核磁谱中1.64 ppm处出现了处于烷基链中间位置的两个氢(—CH2—CH2—)化学位移，证明得到了S-SPAEKS聚合物。经热失重分析发现,聚合物中磺酸基团的脱落温度都高于240 ℃，聚合物主链降解温度都高于450 ℃。研究表明，该系列聚合物具有良好的热性能，可以用作质子交换膜材料。
2013 Vol. 33 (10): 2675-2678 [摘要] ( 713 ) PDF (1922 KB)  ( 377 )
2679 赣南脐橙果园土壤全氮和有机质近红外漫反射光谱检测
刘燕德，熊松盛，陈洞滨
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2679-04
选取赣南脐橙果园土壤作为研究对象，探讨在4 000～7 500 cm-1范围内的光谱分析土壤全氮和有机质的可行性。采集的近红外光谱采用多元散射校正、一阶微分、二阶微分、七点平滑等多种预处理对比分析，分别建立了有机质和全氮含量偏最小二乘模型。实验得出全氮预测模型在4 000～7 500 cm-1范围内采用七点平滑(SG)进行预处理模型较为理想，校正集相关系数(rc)为0.802，校正均方根误差(RMSEC)为2.754，预测集相关系数(rp)为0.715，预测均方根误差(RMSEP)为3.077;有机质预测模型在4 000～7 500 cm-1范围内采用标准正态变量变换(SNV)预处理模型较为理想，rc为0.848，RMSEC为0.128，rp为0.790，RMSEP为0.152。研究表明近红外漫反射光谱可快速用于赣南脐橙果园的土壤中全氮和有机质含量的快速检测。
2013 Vol. 33 (10): 2679-2682 [摘要] ( 781 ) PDF (1794 KB)  ( 478 )
2683 二硫化四甲基秋兰姆的表面增强拉曼光谱研究
马淑荣1，张海山1*，周长玉1, 陈 雷2，于 治2，王 冰2，赵 冰2*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2683-05
制备了两种简单常用的具有表面增强拉曼(SERS)活性的银基底—银镜和硝酸刻蚀银箔，并应用于二硫化四甲基秋兰姆(福美双)的检测及其结构变化的分析。SERS技术提供了不同浓度下的二硫化四甲基秋兰姆分子的振动信息，发现当其与金属银基底作用后，二硫键断裂，并且通过化学作用吸附在银基底表面。通过分析不同浓度福美双分子吸附在银表面的拉曼光谱，证明其在金属表面存在两种吸附方式即表现为单齿形和双齿形两种几何形状。这些光谱及结构信息有助于理解和检测自然环境中二硫化四甲基秋兰姆及其分解产物。同时也对二硫代氨基甲酸盐类化合物的研究有一定的借鉴意义。
2013 Vol. 33 (10): 2683-2687 [摘要] ( 926 ) PDF (1891 KB)  ( 493 )
2688 应用银溶胶膜探测水中抗生素的表面增强拉曼光谱研究
马 君，孔德地，韩晓红，郭伟丽，史晓凤
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2688-06
以自组装法制备的银溶胶膜为表面增强拉曼散射活性基底实现了对水中抗生素的痕量检测。采用微波加热法制备银溶胶，自组装法制备银溶胶膜。通过改变银溶胶的pH值及镀膜的次数，研究其对抗生素增强效果的影响。实验发现，采用不同pH值的银溶胶镀膜所获得的银溶胶膜的增强效果有很大差异，当银溶胶pH=4，且镀膜次数为五次时，增强效果最佳。以此银溶胶膜为基底对三种抗生素(氯霉素、环丙沙星、恩诺沙星)进行了SERS检测，可以检测到的最低浓度分别为120，15，120 nmol·L-1。结果表明，利用改进方法制备的银溶胶膜，可以对水中抗生素进行痕量检测，为实现养殖水中残留抗生素的检测提供了方法。
2013 Vol. 33 (10): 2688-2693 [摘要] ( 887 ) PDF (3023 KB)  ( 547 )
2694 湖南扬子地台砂矿金刚石的红外、拉曼特征及指示意义
曾祥清1，郑云龙1，杨志军1，2*，艾 群1，胡飘野1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2694-06
产于湖南沅水地区的十颗砂矿金刚石的红外光谱和拉曼光谱的研究结果表明：湖南砂矿金刚石多为IaAB型，且往往表现为A型氮相对富集;金刚石中的氮含量介于38.30～840.67 μg·g-1之间，且不同金刚石晶体中氮含量差别极大;金刚石在地幔中的存储时间介于0.043～3.315 Ga之间，不同的样品在地幔中的存储时间相差较大，且最长存储时间(3.315 Ga)要大于湘鄂黔桂毗邻区最老岩体的年龄(3.285 Ga);湖南砂矿金刚石在其形成过程中经历过较为显著的环境变化，且菱形十二面体金刚石晶体的形成深度大于八面体金刚石晶体。
2013 Vol. 33 (10): 2694-2699 [摘要] ( 844 ) PDF (2356 KB)  ( 439 )
2700 激光拉曼光谱对LiFePO4/C正极材料包覆碳结构的研究
杨 超，李永梅，赵泉峰，干祥坤，姚耀春*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2700-05
利用激光拉曼光谱对LiFePO4/C锂离子正极材料碳外壳的石墨化程度进行了研究，对不同碳源合成的样品进行激光拉曼光谱比较，并结合X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、选区电子衍射、电阻率测试等多种检测手段，对材料的性质结构和形貌进行了研究。结果发现，相比对应sp3杂化峰和sp2杂化峰的峰面积比，对应非等向性sp2杂化峰和对应规则sp2杂化峰的ID/IG分布更加均匀，其显示的石墨化程度与材料导电性在一定程度上有相似规律，但同一材料的拉曼光谱信号因受碳包覆均匀性的影响出现较大差别，且相对于单独用柠檬酸或蔗糖做碳源的样品，利用两者混合物做碳源的样品的ID/IG值和sp3杂化峰和sp2杂化峰的峰面积比值均较高。在扫描电镜和透射电镜图中，可以观察到二次和一次颗粒包覆不均匀的现象，这有可能是导致同个样品中不同点数据不均匀的原因。但是较大的离散性还是影响了拉曼光谱在此类检测中的客观准确性。
2013 Vol. 33 (10): 2700-2704 [摘要] ( 879 ) PDF (2524 KB)  ( 398 )
2705 硬玉熔体和玻璃的结构研究
刘 钦，尤静林*，王媛媛，王晨阳，王 静，刘晓伟
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2705-06
硬玉(NaAlSi2O6)及其在极端条件下的行为在地质学和宝石学中有极高的研究价值。考虑到现有单一检测条件的局限，本文综合了多种实验检测手段和理论计算方法对硬玉晶体及其熔体和玻璃的结构以及铝配位数进行了研究。对硬玉晶体热熔过程进行了高温原位拉曼光谱测定，结合第一性原理理论计算方法，得到了硬玉结构和铝配位数的变化及其相应的谱学特征。结合量子化学从头计算对熔体结构进行解析。研究表明：硬玉晶体结构单一且铝全部为六配位，1 293 K时大量六配位铝转变为四配位，熔体中四配位铝占主导，其中硅(铝)氧四面体以多元环连接成架状结构。熔体冷却过程中伴随着五配位铝的生成，并呈现分相趋势。
2013 Vol. 33 (10): 2705-2710 [摘要] ( 847 ) PDF (2096 KB)  ( 445 )
2711 SERS技术用于苹果表面有机磷农药残留的检测
李晓舟1，于 壮1，杨天月1，丁建华2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2711-04
传统农药残留检测方法比较繁琐、耗时、破坏样品，快速、无损、实时在线是农残检测的发展方向。本文利用表面增强拉曼光谱技术，以苹果为载体，有机磷农药甲拌磷和倍硫磷为研究对象，初步探讨了苹果表面甲拌磷和倍硫磷农药的快速无损检测方法。结果表明，运用表面增强拉曼光谱技术，可使两种有机磷农药的特征频率较易识别，并选取甲拌磷的728 cm-1和倍硫磷的1 512 cm-1 处的拉曼信号作为定量分析目标峰，采用内标法建立甲拌磷、倍硫磷的线性回归模型，可以作为定量分析甲拌磷、倍硫磷的参考依据。
2013 Vol. 33 (10): 2711-2714 [摘要] ( 880 ) PDF (1589 KB)  ( 821 )
2715 在滞尘影响下的植被叶片光谱变化特征研究
罗娜娜1，2，赵文吉1，2*，晏 星3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2715-06
为建立以高光谱数据为基础的叶片滞尘质量反演模型，沿北京市区采集了30个大叶黄杨叶片样本。利用电子分析天平和光谱仪(analytical spectral devices ASD FieldSpec Pro)测定“除尘前”与“除尘后”叶片质量及光谱反射率曲线，以获取叶片尘埃量、光谱信息等数据。随后以传统意义和偏最小二乘(PLS)回归模型为基础，以探究空气尘埃量与光谱曲线之间可能存在的关系，阐述了叶片尺度上尘埃量对植物光谱特征的影响。结果为：除尘前后叶片光谱曲线在350～700, 780～1 300, 1 900～2 500 nm波段区间内有较大差异，同时尘埃量与叶片单波段光谱反射率比值呈负相关，相关度最大值点为737波段，属于近红外波段，相关系数可达-0.8左右。在尘埃量与叶片光谱多波段组合关系研究中得到，948和945波段构成的NDVI指数与尘埃量的相关度最大，相关系数可达0.76。在叶片滞尘量反演研究中，对比传统意义滞尘量回归模型，引进的偏最小二乘算法(PLS)可使叶片滞尘量反演精度略有提高，最后由回归模型精度评定可得偏最小二乘法反演效果较传统回归好。
2013 Vol. 33 (10): 2715-2720 [摘要] ( 708 ) PDF (2593 KB)  ( 386 )
2721 基于光谱分类的总悬浮物浓度估算
李 渊，李云梅*，施 坤，吕 恒，郭宇龙，周 莉，刘 阁
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2721-06
总悬浮物浓度是水质评价的重要参数之一，传统的遥感反演估算模型忽视了光学性质多变、复杂的二类水体的差异性。本研究基于太湖、巢湖的星地同步实验，针对环境1号卫星多光谱数据，设立了水体光学分类方法，将研究水体分为二种类型，进而建立了适用于不同类型水体总悬浮物浓度的反演估算模型。得出以下结论：(1)基于光谱分类的方法可以提高总悬浮物浓度的反演估算精度;(2)对于类型一和类型二水体，分别使用指数模型和线性模型可以较好地反映总悬浮物浓度与反演估算因子之间的关系。
2013 Vol. 33 (10): 2721-2726 [摘要] ( 736 ) PDF (4319 KB)  ( 610 )
2727 基于漫反射光谱的红层色素实验研究
姜莲婷1, 2，陈国能1, 2*，彭卓伦1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2727-04
大陆红层的红色色素主要来自其内的微粒赤铁矿。地质方面的最新研究成果表明，红层的色素起源于成岩阶段而非沉积阶段，是成岩过程中的高地温导致沉积物中铁的含水化合物脱水所致。本文采用对现代黑色淤泥沉积物进行不同方式的加热实验，并使用Perkin-Elmer Lambda 950紫外-可见-近红外分光光度计，用漫反射光谱法测定实验样品针铁矿和赤铁矿特征峰的变化，同时计算样品的红度值，以定量实验样品的染色程度等方法，模拟沉积物变红、亦即红层色素生成的过程。实验结果表明，现代淤泥沉积物中的铁主要以铁的水化物(针铁矿)形式出现;针铁矿脱水转化为赤铁矿的初始温度约为150 ℃，温度升高或加热时间延长，均可造成针铁矿含量减少和赤铁矿含量增加，样品的红度值与赤铁矿特征峰高度呈正相关关系。实验结果为红层色素热起源的认识提供了重要支持。
2013 Vol. 33 (10): 2727-2730 [摘要] ( 766 ) PDF (2458 KB)  ( 547 )
2731 一种轴向核苷修饰硅酞菁的合成与光动力抗癌活性
沈小敏，郑碧远，张汉辉，黄剑东*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2731-05
合成了一种轴向核苷修饰硅酞菁，即二[5′-(2′，3′-O-异丙基)-5-甲基胞苷氧基] 硅酞菁，并通过1H NMR和HR-MS等手段进行了表征。该化合物在N,N-二甲基甲酰胺和含1% Cremophor EL水溶液中以单体形式存在，Q带最大吸收波长分别位于676和679 nm，荧光发射峰分别位于685和689 nm。离体光动力抗癌活性表明，该化合物具有显著的光动力抗癌活性，对人肝癌细胞HepG2的半致死浓度(IC50)低至7.8×10-8mol·L-1。荧光共聚焦显微镜研究显示，SiPcG可定位于细胞线粒体中。研究表明，SiPcG是一种有发展潜力的新型抗癌光敏剂。
2013 Vol. 33 (10): 2731-2735 [摘要] ( 832 ) PDF (2604 KB)  ( 359 )
2736 壳聚糖修饰金属卟啉的制备及磁共振成像性能
俞东军1，李敏智1，黄显著1，朱卫华1，黄 燕1，张 岐1, 2*，刘 清1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2736-04
合成了窄分子量分布低聚壳聚糖(CS20)修饰的四(4-羧基苯基)锰(Ⅱ)卟啉(Mn-TCPP)功能配合物(Mn-TCPP-CS20)作为一种潜在的磁共振成像(MRI)造影剂。发现该锰基卟啉-壳聚糖配合物(Mn-TCPP-CS20)有良好的水溶性和分子结构稳定性。通过红外(FTIR)、紫外(UV-Vis)、质谱(MS)及电感耦合等离子体发射仪(ICP-AES)对其结构进行了表征。表明，低聚壳聚糖CS20通过酰胺键与Mn-TCPP共价链接。初步研究了功能配合物Mn-TCPP-CS20作为潜在的MRI造影剂的体外弛豫性能，发现其纵向弛豫率r1 (6.11 mmol-1·l·s-1)高于商用的MRI造影剂Gd-DTPA (r1=3.59 mmol-1·l·s-1)，且在同等条件下体外成像效果更优。Mn-TCPP-CS20可作为潜在的具有组织靶向性的MRI造影剂。
2013 Vol. 33 (10): 2736-2739 [摘要] ( 876 ) PDF (1572 KB)  ( 772 )
2740 基于聚类和小波变换的多光谱图像压缩算法
梁 玮1，曾 平1, 2*，张 华1，罗雪梅1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2740-05
针对多光谱图像压缩算法现存的时空复杂度高、光谱特性利用不充分等问题，研究了多光谱图像的谱间稀疏等价表示及其聚类实现途径，进而设计了一种基于谱间自适应聚类和小波变换的多光谱图像压缩算法。算法利用吸引力传播聚类产生多光谱图像的谱间稀疏等价表示、在低复杂度下去除图像的谱间冗余，使用二维小波变换去除稀疏表示成分的空间冗余，采用分层树集合分割排序算法(SPIHT)进行压缩编码，并通过误差补偿机制提高多光谱图像重建质量。实验表明，该算法在保证较低时间和空间复杂度的基础上，较SPIHT等同类经典压缩算法，在相同的压缩比下，明显提高了重建图像的峰值信噪比，是一种通用有效的多光谱图像压缩算法。
2013 Vol. 33 (10): 2740-2744 [摘要] ( 797 ) PDF (1559 KB)  ( 609 )
2745 主成分分析和SIMCA的甘蓝与杂草光谱识别方法研究
祖 琴1, 2, 3，邓 巍1, 2*，王 秀1, 2，赵春江1, 2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2745-06
为了提高杂草识别的准确性和快速性，利用光谱反射率差异区分作物与杂草。首先利用SG卷积求导法与多元散射校正法的不同组合对原始光谱数据进行预处理，然后利用主成分分析法(PCA)对各类植物进行聚类分析，并根据主成分分析结果中各个最佳主成分对应的载荷图，提取对各类植物识别敏感的特征波长，最后以特征波长为输入变量，用簇类的独立软模式(SIMCA)分类法对各类植物进行分类识别。甘蓝与杂草的分类结果表明，在1阶3次51点SG卷积求导法加上多元散射校正法(MSC)的最佳预处理基础上，根据主成分分析中前3个主成分，提取到23个特征波长，以它们为输入变量，利用SIMCA方法进行分类时，建模集和预测集的识别率分别达到98.6%和100%。
2013 Vol. 33 (10): 2745-2750 [摘要] ( 852 ) PDF (3108 KB)  ( 694 )
2751 按波长分区的LCD颜色特征化模型
刘浩学1，崔桂华2*，黄 敏1，武 兵1，徐艳芳1，罗 明3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2751-07
为了建立液晶显示器颜色计算模型，分别对EIZO CG19, IBM 19, DELL 19和HP 19 LCD显示器进行了通道独立性和颜色叠加性的检验。通过检验单通道和双通道数字驱动值与颜色三刺激值之间的关系可以验证各通道之间的独立性，从而证明了上述显示器的显示色与三原色光谱辐亮度函数之间存在线性叠加关系。实验中发现三原色光谱辐亮度与数字驱动值的关系是波长的非线性函数，提出了一种按波长分区法计算三原色光谱辐亮度函数的方法，用RGB三原色的测量光谱拟合出各波长辐亮度值与数字驱动值之间的三次多项式关系，利用这个关系可计算得到任意数字驱动值对应的三原色光谱辐亮度曲线，然后可按颜色相加关系由三原色光谱辐亮度曲线计算出任意数字驱动值下的显示色。实验结果表明，只需要测量少量几个数字驱动值下的光谱曲线就可以准确计算出任意数字驱动值下的三原色光谱辐亮度曲线，进而计算得到任意混合色的光谱辐亮度曲线，大大减少了测量样品数量。这种计算方法所需的测量样品数量少、计算准确度高，可以满足工业应用的精度要求，能作为LCD显示器颜色特征化的一种方法。
2013 Vol. 33 (10): 2751-2757 [摘要] ( 800 ) PDF (3522 KB)  ( 548 )
2758 基于光谱指数的区域土壤盐分三维空间变异研究
刘广明1，吴亚坤2，杨劲松1*，余世鹏1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2758-04
为揭示中原黄泛区土壤盐分三维空间分布特点，以河南省封丘县为研究区域，综合应用土壤采样数据与遥感影像数据，利用光谱指数法与三维反距离权重法(IDW)对三维土壤盐分空间变异特征进行了解析与评价，显著提升了区域土壤盐分的三维预测精度。研究区域土壤电导率变异系数在0.218～0.324之间，属中等变异强度;各层土壤电导率的平均值在0.121～0.154 ds·m-1之间，土壤盐分高值区主要分布在天然渠与黄河沿线区域，研究区盐渍土剖面类型属“底聚型”，即随着深度增加土壤盐分含量逐渐增大，呈现底土积盐的趋势;该研究表明应用以光谱指数数据为基础的三维IDW方法对区域土壤盐分三维特征进行解析可以达到较高精度。该研究为中原黄泛区盐渍障碍耕地的治理利用提供了可靠技术方法。
2013 Vol. 33 (10): 2758-2761 [摘要] ( 1006 ) PDF (2418 KB)  ( 649 )
2762 聚乙烯亚胺对氧化锌纳米阵列形貌的影响
张春梅，姚凤兰，齐 磊，吴秋芳，王思思，孟 涛*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2762-04
采用化学沉淀法，以硝酸锌和六次亚甲基四胺的水溶液为生长溶液，在涂覆氧化锌晶种层的玻璃衬底上制备了定向生长的氧化锌纳米棒阵列，并研究了添加剂聚乙烯亚胺的浓度对氧化锌纳米棒形貌和结构的影响。X射线衍射和场发射扫描电镜的结果表明，合成的氧化锌纳米棒阵列较为均匀致密，具有六方纤锌矿结构，且有沿(002)晶面择优生长的特性;随着聚乙烯亚胺浓度的增加，氧化锌纳米棒的直径减小，直径分布趋于均匀，且氧化锌纳米棒的形貌也从锥状转变为柱状结构;另外，聚乙烯亚胺的加入对氧化锌的生长速度具有抑制作用，当聚乙烯亚胺的浓度增加至0.012 mol·L-1时，无氧化锌阵列生长。对氧化锌纳米棒阵列进行了拉曼光谱表征，结果表明，随着溶液中聚乙烯亚胺浓度的增加，氧化锌纳米棒的氧空位缺陷减少。最后，对聚乙烯亚胺浓度对氧化锌纳米阵列影响的机理进行了探讨。
2013 Vol. 33 (10): 2762-2765 [摘要] ( 851 ) PDF (1812 KB)  ( 581 )
2766 测定化学物对萤光素酶抑制毒性的微板发光法研究
葛会林1, 2，刘树深2*，陈 浮2，罗金辉1，吕岱竹1，苏冰霞1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2766-05
基于萤火虫萤光素酶生物发光反应体系，以SpectraMax M5酶标仪为发光强度测试设备，建立了测定化学物对萤光素酶抑制毒性的微板发光测试新方法。系统地研究了萤光素酶浓度、萤光素浓度、ATP浓度、pH、温度、反应时间等实验条件对发光强度的影响。发现ATP对发光呈现双相响应关系，最大发光度出现在ATP浓度为1.1×10-4 mol·L-1。应用该方法成功地测定了NaF，NaCl，KBr和NaBF4对萤光素酶的发光抑制毒性效应，基于非线性最小二乘法拟合化学物对萤光素酶毒性的剂量-效应曲线(DRC)，拟合效应与实验结果之间的决定系数(R2)均大于0.99。通过拟合的DRC参数，准确地计算了化学物的半数效应浓度EC50。对比有关文献方法，萤光素酶毒性测试的微板发光法具有更简便快捷，节省试剂药品，便于多次平行测定从而提高准确度等优点。
2013 Vol. 33 (10): 2766-2770 [摘要] ( 731 ) PDF (1694 KB)  ( 362 )
2771 土壤湿润条件下基于光谱对称度的盐渍土盐分含量预测
刘 娅1, 2，潘贤章1*，王昌昆1, 2，李燕丽1, 2，石荣杰1, 2，周 睿3，解宪丽1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2771-06
近年来光谱技术以其经济、高效的优势在土壤盐渍化监测研究中得到重视，但是由于土壤水分对反射光谱影响很大，土壤湿润条件下监测精度难以满足农业生产需求。通过对盐土土柱室内模拟蒸发过程中的反射光谱和水分、盐分变化的连续监测，利用多元逐步回归方法，建立了1 370～1 610 nm光谱对称度与土壤表层含盐量、含水量之间的线性关系模型，r为0.863;用该模型反演表层土壤含盐量，实测值与预测值之间线性关系的r为0.656(n=54)，RMSE为2.059 g·kg-1。利用光谱对称度可以实现土壤湿润条件下土壤盐分含量预测。
2013 Vol. 33 (10): 2771-2776 [摘要] ( 751 ) PDF (2235 KB)  ( 643 )
2777 一种改进的弱光谱畸变PCA融合方法
彭 实1，张爱武1，李含伦1，胡少兴2，孟宪刚1，孙卫东3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2777-06
针对用PCA融合方法进行高光谱遥感影像和高分影像融合会出现一定程度的光谱失真问题，提出了一种改进的弱光谱畸变PCA融合方法。采用NCUT(normalized cut)影像分割算法，将复杂的高光谱遥感影像对象化, 增加融合样本的线性可分性, 从而削弱传统PCA融合产生的光谱畸变;运用图论和聚类理论生成表达像素间相似度的权重矩阵和若干掩膜，并用这些掩膜切割高光谱影像与高分影像，再分别融合其对应匹配的子区域对象，最后将所有子区域融合结果拼接成一幅影像。使用Hyperion高光谱数据和Rapid Eye高分影像进行实验，结果表明：该方法在保证融合结果空间分辨率提升和纹理信息不变的前提下，光谱保真能力优于传统的PCA融合方法。
2013 Vol. 33 (10): 2777-2782 [摘要] ( 737 ) PDF (2237 KB)  ( 494 )
2783 光纤收发的空气差分吸收光谱测量方法研究
魏永杰1，耿晓娟1，陈 博1，刘翠翠1，陈文亮2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2783-04
环境污染气体监测是防治大气污染的前提条件。污染气体的监测方法中，光谱分析方法具有原理和结构简单、响应速度快、精度高等优点。差分吸收光谱法利用气体分子在紫外-可见光谱范围的特征吸收来测量其浓度含量，是环境气体监测领域的典型光谱分析方法。根据差分吸收光谱的测量原理，提出光纤收发一体测量结构，将该结构应用于空气质量监测中。氙灯光源经耦合透镜耦合后进入入射光纤，经望远镜系统准直后出射，经过被测气体之后，由位于被测气体另一端的角锥棱镜反射后沿原路返回，再次经过望远系统汇聚，携带被测气体的信息经出射光纤传入光谱仪。根据该方法研制了样机，采用SO2，NO2标准气体对样机进行标定，并应用样机对大气中的污染气体进行现场监测。实验结果表明，该方法能够满足空气质量监测要求。
2013 Vol. 33 (10): 2783-2786 [摘要] ( 693 ) PDF (1488 KB)  ( 480 )
2787 “佘太翠”玉的振动光谱表征
陈全莉，包德清，尹作为*，姚 伟
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2787-04
“佘太翠”玉是一种新兴的玉石，因产于内蒙古巴彦淖尔市乌拉特前旗大佘太地区，地处著名历史人物佘太君故地而得名。本文采用常规宝石学测试方法、X粉晶衍射分析、红外吸收光谱及激光拉曼光谱测试方法对“佘太翠”玉的宝石学特征、谱学特征和结构特征进行了分析和研究。研究结果表明，“佘太翠”玉的折射率在1.53～1.54，密度为2.65～2.79 cm-1，除纯白色品种硬度偏低(<5)外，硬度为6.5～7。“佘太翠”玉除纯白色品种外，主要成分均为SiO2，并可含有一定量的其他杂质矿物，属石英岩玉;纯白色“佘太翠”玉，主要组成矿物为白云石(含量约为63.91%)，并含有一定量的SiO2(含量约为34.85%)和微量的方解石及钠长石，属白云石玉。
2013 Vol. 33 (10): 2787-2790 [摘要] ( 835 ) PDF (1746 KB)  ( 610 )
2791 锁相载流子成像技术在太阳能电池中的应用
张 昱1,2，刘正君1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2791-04
提出了一种基于锁相载流子成像技术的太阳能电池特性研究方法。激光激励的红外光生载流子辐射测量技术是一种动态的近红外调制的光致发光成像技术，已经被证实为半导体输运参数的一种行之有效的非接触测量方法。提出的锁相载流子成像技术则是一种基于红外相机的动态近红外光生载流子辐射光致发光法，它是光生载流子技术在成像领域的延伸。采用锁相载流子成像系统对10片样片进行了实验，并对获得的红外图像进行了统计分析，由此得到了载流子成像统计参数与太阳能电池光电转换效率间的相关特性。结果表明，锁相载流子成像的统计参数可用于表征太阳能电池的效率。
2013 Vol. 33 (10): 2791-2794 [摘要] ( 913 ) PDF (2457 KB)  ( 628 )
2795 基于光学厚度光谱特征改进北京地区气溶胶积聚模态比例估计
张 莹1,2, 李正强1*, 王 堰1, 李凯涛1, 2, 李东辉1, 2, 张玉环1, 2，魏 鹏1, 2，王 玲1，吕 阳1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2795-08
积聚模态比例(AMF)是细模态气溶胶光学厚度占总光学厚度的比例，是估算直接辐射强迫和评估细颗粒物污染的重要参数。利用2011年北京地区AERONET网站提供的气溶胶光学厚度(AOD)和粒子体积谱分布等微观参数，计算极值修正后的细模态Angstrom指数(αf)并进行气溶胶光学厚度光谱退卷积计算，改进AMF估算精度。AMF估算误差主要是由于αf的误差估计偏小造成的。通过统计模拟的αf极大值与极小值范围获取约束条件，建立极值修正方法。通过敏感性试验可知，极值修正可将αf约束在合理范围内，且αf和AMF对气溶胶归一化体积谱分布敏感，不同谱分布可使αf从0.662变化到2.849，AMF从0.08变化到0.84。经过极值修正后，AMF的平均误差从0.072减小到0.044，减小了38.89%，尤其在冬夏两季，误差减小明显。AMF精度的提高可直接提高细模态及人为气溶胶光学厚度的估算精度，对人为气溶胶的直接辐射强迫估算、气候变化评估和环境质量评价有着重要意义。
2013 Vol. 33 (10): 2795-2802 [摘要] ( 950 ) PDF (3334 KB)  ( 390 )
2803 北京一号，环境星，Landsat TM传感器估算草地覆盖度、叶面积指数、地上生物量比较研究
王红岩1，李晓松2，张 瑾2，高志海1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2803-06
以京津风沙源区的草地为研究对象，选取中国自主BJ-1、HJ数据及国外应用最为广泛的Landsat TM为数据源，结合地面同步实测草地植被覆盖度、叶面积指数和地上生物量数据，系统比较三个传感器在草地生理参数估算方面的差异与能力。研究结果表明：(1)HJ-1B与Landsat TM的红光波段与草地生理参量有更高相关性，而BJ-1相对较弱，但BJ-1近红外波段在草地生理参量遥感估算上明显优于HJ-1B与Landsat TM;(2)Landsat TM的植被指数在估测草地生理参量时好于HJ-1B与BJ-1数据，HJ-1B植被指数的表现优于BJ-1;(3)相对于植被指数，全波段多元回归模型可以提升草地生理参量估测精度，基于Landsat TM与HJ-1B的提升效果微弱，而基于BJ-1数据的估算精度有明显提高，其中基于BJ-1估算叶面积指数达到了最高精度(R2=0.61，RMSEP=0.15)。总体来说，自主国产遥感数据有其自己特色，可供深入研究及推广应用的潜力很大。
2013 Vol. 33 (10): 2803-2808 [摘要] ( 882 ) PDF (2017 KB)  ( 568 )
2809 黄河口地区环境脆弱性的遥感反演
王瑞燕1, 2，3，于振文1*，夏艳玲4，王向锋5，赵庚星2，姜曙千2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2809-06
环境脆弱性定量遥感研究，可以为环境脆弱性研究提供稳定的数据源支撑。通过遥感反演获取区域环境脆弱性的空间分布。从土壤和植被角度, 构建了环境脆弱性综合评价指标体系, 采用AHP-模糊评判方法计算采样点环境脆弱度，并将其分别与样点ETM+光谱反射率及其转换数据的相关关系进行分析，确定其敏感波段, 在此基础上，采用传统回归方法、基于BP人工神经网络分析方法和支持向量机回归方法建立环境脆弱度的光谱反演模型，并采用该模型对研究区的环境脆弱度进行反演，得到环境脆弱性度时空分布图。结果表明, 返青期NDVI、九月份NDVI以及返青期的亮度分量是环境脆弱度的ETM+敏感光谱参数，模型精度比较结果显示，除了支持向量机模型外，其他模型都达到了显著水平，其中以BP神经网络模型的精度最高，传统回归模型也可满足预测需要，但多元回归的模拟精度要高于一元回归模型。研究结果可为大空间尺度的卫星水平环境脆弱性遥感反演提供理论支持。
2013 Vol. 33 (10): 2809-2814 [摘要] ( 593 ) PDF (1596 KB)  ( 510 )
2815 人工神经网络结合多光谱遥感数据用于立地质量评价
巩垠熙1，何 诚2*，闫 飞3，冯仲科3，曹孟磊3，高 原3，苗 婕3，赵金龙4
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2815-08
多光谱遥感数据蕴含着大量的地表立地信息，而传统立地质量评价体系主要使用了人工地面调查数据。为了建立一套有效的立地质量评价体系，以内蒙古赤峰市旺业甸林场为研究对象，基于研究区域的多光谱遥感数据结合地面小班调查数据，采用一种改进的反向传播人工神经网络(back Propagation artificial neural network，BPANN)模型，以落叶松为例，建立了遥感光谱因子结合立地因子与地位指数关系的神经网络模型，对研究区域的小班进行立地质量评价研究。通过训练数据集的敏感度分析剔除弱相关或不相关的因子，简化了神经网络的规模，提高了网络的训练效率，得到了最优的地位指数预测模型，模型的预测精度达到95.36%，与使用传统小班调查数据建立的神经网络模型的预测结果进行了比较，精度提高了9.83%，说明使用多光谱遥感数据+小班调查数据确定的落叶松地位指数预测模型具有最高的预测精度。多光谱遥感数据十分适用于森林立地质量评价，改进BP神经网络具有理想的预测精度，充分证实了该方法的有效性和优越性。
2013 Vol. 33 (10): 2815-2822 [摘要] ( 557 ) PDF (5717 KB)  ( 484 )
2823 植被氮素浓度高光谱遥感反演研究进展
王莉雯，卫亚星
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2823-05
氮素是植被进行生命活动的必需元素，它在蛋白质、核酸、叶绿素和酶等物质的生物合成中起重要作用，并在植被的光合作用中起到关键作用。植被氮素浓度高光谱遥感反演技术是自20世纪70年代以来的研究热点。近年来随着高光谱遥感技术的发展，可将光谱波段在某一光谱区域进行细分的优势，为与植被氮素相关的光谱特性研究提供了有力的技术手段。结合近几年主要地理科学文献上发表的植被氮素浓度高光谱遥感监测的最新研究成果，介绍了植被氮素浓度高光谱遥感监测的原理及相关问题。从植被氮光谱指数、叶绿素指数的植被氮含量反演、回归模型和反演植被氮浓度影响因素的消除方面，详细介绍了植被氮素浓度高光谱遥感反演这四个方面的主要技术方法，总结分析了研究结论，并讨论了研究发展趋势。
2013 Vol. 33 (10): 2823-2827 [摘要] ( 914 ) PDF (737 KB)  ( 625 )
2828 基于小波分析的土壤碱解氮含量高光谱反演
栾福明1，2，熊黑钢3*，王 芳1，2，张 芳4
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2828-05
选取新疆奇台县的134个土壤样本，利用土壤反射率对数的一阶导数光谱分别对四种小波函数进行多层离散分解，采用PLSR方法分别建立了土壤碱解氮含量的反演模型，并对其精度值进行检验。结果表明：小波分解获得的各层低频系数以1～3层较高，而其余各层则较低。所有函数分解的6层中，均以第2层低频系数建模的精度最高，随着分解层数的增加，其精度值和显著性明显降低。相同尺度下，采用四种小波函数的低频系数构建的反演模型的精度差异较小，而Bior1.3为最优函数;基于Bior1.3分解的ca2低频系数建模的R2达0.977，RMSE仅为7.51 mg·kg-1，且为极显著，为最佳反演模型，经检验，可用以快速、准确估算土壤高光谱碱解氮含量。
2013 Vol. 33 (10): 2828-2832 [摘要] ( 730 ) PDF (1496 KB)  ( 661 )
2833 基于Hyperion高光谱数据的植被冠层含水量反演
宋小宁1，马建威1，李小涛2，冷 佩1，周芳成1，李 爽1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2833-05
植被冠层含水量广泛应用于农业、生态和水文等研究中。本文基于PROSAIL模型，建立了利用Hyperion高光谱数据定量反演植被冠层含水量的模型。首先，PROSAIL模型模拟植被冠层反射特征表明，970 nm水吸收带右侧曲线(980～1 070 nm)一阶导数D980～1 070与冠层含水量关系密切，决定系数达0.96。基于此，利用Hyperion数据的983, 993, 1 003, 1 013, 1 023, 1 033, 1 043, 1 053, 1 063 nm共9个波段计算D980～1 070，并利用所建模型反演植被冠层含水量。最后，利用黑河流域盈科绿洲的实测数据对反演结果进行了验证，其平均相对误差为12.5%，均方根误差在0.1 kg·m-2内，结果表明该模型可靠。该研究可以为大范围获取植被含水量信息提供有效方法。
2013 Vol. 33 (10): 2833-2837 [摘要] ( 840 ) PDF (3109 KB)  ( 508 )
2838 整个生育期玉米叶片SPAD高光谱预测模型研究
陈志强，王 磊*，白由路，杨俐苹，卢艳丽，王 贺，王志勇
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2838-05
以两年完整生育期玉米田间试验为基础，利用便携式地物光谱仪和叶绿素仪(SPAD-502)分别测定了叶片高光谱数据和叶绿素含量(SPAD)，在两者相关分析的基础上，选取多种光谱参数分别构建了每年的叶片SPAD预测模型，并对模型进行了详细的验证和评价。结果表明：两年间叶片光谱反射率及其一阶导数的平均值曲线差别很小;两年间叶片SPAD与光谱反射率及其一阶导数的相关系数曲线的敏感区域基本相同;以一阶导数为光谱参数构建的预测模型效果不稳定;以LCI和DSI(R550附近，R680附近)和DSI(R680附近，R710附近)构建的预测模型效果良好，能有效预测玉米叶片SPAD。
2013 Vol. 33 (10): 2838-2842 [摘要] ( 692 ) PDF (1783 KB)  ( 532 )
2843 以高光谱数据有效预测苹果可溶性固形物含量
黄文倩，李江波，陈立平*，郭志明
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2843-04
从高光谱数据中选取能够有效进行内部品质检测的特征波长，是利用高光谱成像技术进行水果品质定量分析的关键。本文采用遗传算法(GA)、连续投影算法(SPA)和GA-SPA算法分别从400～1 000 nm的苹果高光谱图像中提取特征波长，利用偏最小二乘法(PLS)、最小二乘支撑向量机(LS-SVM)和多元线性回归(MLR)建模进行苹果可溶性固形物含量(SSC)的定量分析并进行了综合比较。160个样品中，120个用于建模，40个用于预测。比较发现SPA-MLR模型获得了最好的结果，R2p，RMSEP和RPD分别为0.950 1，0.308 7和4.476 6。结果表明：SPA能够有效地用于高光谱数据的变量选择，利用SPA-MLR可建立稳健的苹果SSC预测模型，较少的有效变量和MLR模型的易解释性表明该模型在在线检测和便携式仪器开发中具有较大的应用潜力。
2013 Vol. 33 (10): 2843-2846 [摘要] ( 602 ) PDF (1469 KB)  ( 696 )
2847 基于高光谱图像技术的玉米杂交种纯度鉴定方法探索
贾仕强，刘 哲，李绍明，李 林，马 钦，张晓东，朱德海，严衍禄，安 冬*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2847-06
对玉米种子高光谱图像的光谱维信息进行分析，探索利用高光谱图像技术鉴定玉米杂交种纯度的可行性。实验中利用高光谱成像系统采集玉米品种农华101的母本和杂交种的高光谱图像, 波长范围871～1699 nm;在每个玉米样本上提取感兴趣区域的平均光谱信息，利用处理后的数据建立农华101母本和杂交种的鉴定模型。讨论了样品的摆放方式(种子胚正对光源和背对光源，种子在样品台上的位置)和实验环境对鉴定模型性能的影响。鉴定模型对不同摆放方式和实验环境下获得的同种样品的光谱的正确识别率和正确拒识率均达到90%以上，模型稳健性良好。利用Qs方法选择特征波段[1]，发现在1 230 nm附近(1 195～1 246 nm)农华101的母本和杂交种差异最大。实验中利用特征波段内的数据进行建模和测试，正确识别率和正确拒识率达到90%以上，与利用全波段(925～1597 nm)获得的识别效果相当。分析结果表明，利用高光谱图像技术鉴定玉米杂交种纯度是可行的。
2013 Vol. 33 (10): 2847-2852 [摘要] ( 800 ) PDF (2345 KB)  ( 436 )
2853 油溶性CdSe量子点荧光探针直接检测农药水胺硫磷
黄 珊，马建强，肖 琦*，董明月，李雪华，罗秋玲
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2853-05
基于农药水胺硫磷对油溶性CdSe量子点荧光猝灭的现象，建立了一种简单、快速、直接检测农药水胺硫磷的新方法。在最佳实验条件下，油溶性CdSe量子点的荧光猝灭程度与水胺硫磷浓度在2.30×10-7～1.09×10-5 mol·L-1范围内呈较好的线性关系，相关系数为0.999 9，对水胺硫磷的检出限为1.1×10-7 mol·L-1。本法已成功用于大米和小麦面粉样品中水胺硫磷农药残留的检测，加入回收率在93.3%～105.0%之间，结果满意。结合紫外-可见吸收光谱及时间分辨荧光光谱，探讨了水胺硫磷对油溶性CdSe量子点荧光猝灭的机理。研究结果表明，水胺硫磷能有效改变油溶性CdSe量子点的表面状态，增大了表面缺陷和非辐射重组的发生，从而使油溶性CdSe量子点的荧光猝灭。
2013 Vol. 33 (10): 2853-2857 [摘要] ( 830 ) PDF (1371 KB)  ( 619 )
2858 二元比例X射线荧光光谱法测定BaFe12O19中Fe和Ba的含量
关乃杰1，邓玉福1*，谷 珊1, 图 雅1，于桂英2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2858-03
采用二元比例X射线荧光光谱法测定铁钡氧体BaFe12O19中铁(Fe)和钡(Ba)的含量，为铁钡氧体BaFe12O19的定量分析建立了一种新的分析方法。选取纯Fe粉(分析纯)及纯BaCO3粉(分析纯)，采用粉末压片法自制标准样品，建立了定标曲线。选用Fe含量为75%、Ba含量为17.4%的标准样品作为验证样品，对定标曲线的准确度进行验证。经分析得到验证样品中Fe和Ba含量分别为75.68%和16.92%，相对标准偏差分别为0.317%和1.11%，可知定标曲线具有良好的线性关系, 且准确度高，精密度好。实验测得BaFe12O19样品中Fe和Ba的含量分别为57.28%和13.42%，相对标准偏差为1.05%和0.73%。
2013 Vol. 33 (10): 2858-2860 [摘要] ( 816 ) PDF (769 KB)  ( 326 )
2861 岩浆接触变质煤结构特征的谱学研究
吴 盾，孙若愚，刘桂建*，袁自娇
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2861-04
为了探讨岩浆侵入对煤结构参数的演化规律，对淮南煤田朱集区13-4钻孔内岩浆接触带两侧的4个煤样品进行了X射线衍射和激光共焦显微拉曼光谱测试和分析。结果表明：煤的XRD光谱均显示出较高的背景强度，在26°与42°附近出现明显的石墨衍射峰;煤的拉曼光谱在1 000～2 000 cm-1波数范围内有两个明显的振动峰，分别为宽缓的D峰(1 328～1 369 cm-1)和尖锐的G峰(1 564～1 599 cm-1)。在岩浆侵入的影响下，煤结构参数的变化与煤级的变化有很好的相关性。
2013 Vol. 33 (10): 2861-2864 [摘要] ( 959 ) PDF (1815 KB)  ( 1024 )
2865 CCD器件相对光谱响应测试仪
闫 丰，周 跃*，章明朝，陈 雪
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2865-04
设计并实现了一种涵盖400~950 nm的全自动CCD器件相对光谱响应测试仪。分析了成像器件的相对光谱响应测试原理，采用宽光谱、高灵敏度响应的科学级光纤光谱仪QE65000作为参考探测器，基于单光路直接比较法，构建了CCD器件相对光谱响应测试仪器。该装置可全自动完成CCD器件的相对光谱响应测量，不确定度分析结果表明，该装置对CCD器件开展相对光谱响应测试的最大不确定度为6.21%，满足应用需求，可为CCD等图像传感器甄选、参数性能评价及后续整机测试提供关键数据支撑。
2013 Vol. 33 (10): 2865-2868 [摘要] ( 839 ) PDF (1014 KB)  ( 654 )
2869 基于胶合棱镜的AOTF成像光谱仪横向色差校正
赵慧洁，周鹏威*，张 颖，李冲冲
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2869-06
设计声光可调谐滤波器(AOTF)成像光谱仪时，ZEMAX等软件缺乏AOTF光学表面，导致光学设计困难，本文根据波矢量匹配原理，在ZEMAX中建立了基于声光衍射效应的AOTF自定义表面模型，实验表明该模型能够实现AOTF的衍射光精确追迹。在此基础上，针对传统方法校正AOTF横向色差时残差较大的问题，提出了基于胶合棱镜的高精度横向色差校正方法，结合AOTF自定义表面，完成了胶合棱镜的玻璃组合和顶角的自动优化。结果表明，文章提出的自定义表面和胶合棱镜色差校正相结合的方法大大方便了AOTF成像光谱仪的设计，能够将横向色差控制到0.000 3°，比以往方法提高了一个量级，有效抑制了光谱图像的漂移。
2013 Vol. 33 (10): 2869-2874 [摘要] ( 827 ) PDF (4268 KB)  ( 419 )
2875 基于分类模式树的恒星光谱自动分类方法
赵旭俊，蔡江辉，张继福，杨海峰，马 洋*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)10-2875-04
频繁模式是频繁出现在数据集中的模式，在数据挖掘中起着非常重要的作用。针对恒星光谱分类任务，在频繁模式的基础上，提出一种基于分类模式树的恒星光谱分类规则挖掘方法。首先根据数据库中恒星光谱各属性出现的频率不同，其在分类中的重要程度也不同的特征，提出一种新的树型结构——分类模式树，给出了相关概念及其构造方法SSCPTC，然后，将恒星光谱的特征信息映射到分类模式树上，通过采用自顶向下和自底向上两种模式相结合的方法对分类模式树进行遍历，实现分类规则的提取，同时引入模式有用度的概念来调整分类规则的数量、提高分类模式树的构造效率;最后采用国家天文台提供的SDSS恒星光谱作为实验数据，验证了该方法的正确性，而且具有较高的分类正确率。
2013 Vol. 33 (10): 2875-2878 [摘要] ( 808 ) PDF (1030 KB)  ( 873 )

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