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2013年 33卷 09期
刊出日期：2013-09-01
光谱学与光谱分析
 
         光谱学与光谱分析
2305 新石器晚期祭祀彩石的多种谱学方法研究
汪海港1，金正耀1, 3*，谢 治2，范安川1，闫立峰1, 3，朱炳泉4，王吉怀5
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2305-06
作为“中国古代文明探源工程”在淮河流域确定的唯一一处重要的龙山文化时期遗址，安徽省蚌埠市禹会遗址出土了大量彩石，引起考古学界广泛关注。本文利用同步辐射X射线荧光(SR-XRF)、X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(LRS)、热释光光谱(TL)等多种光谱分析手段，并结合电子探针(EPMA)分析结果，对禹会遗址出土“红-黄”彩石不同颜色区域的元素、物相组成及经热历史进行了测定。结果表明，该矿石主体为褐铁矿，有大量石英夹杂，表层黄色物质主要为针铁矿(α-FeOOH)，红色物质主要为赭石(α-Fe2O3+粘土+硅土);内部主要是隐晶质针铁矿，并含有一定数量铬铁矿、二氧化锰，及少量重晶石和金属铋。该类彩石并无人工热历史，应属于一种性质独特、地质起源复杂的多金属天然矿石，大量出现在新石器时代晚期遗址之中，可能与某种原始信仰和特殊祭祀活动有关。
2013 Vol. 33 (09): 2305-2310 [摘要] ( 934 ) PDF (4782 KB)  ( 413 )
2311 β-胡萝卜素分子的黄琨因子的温度特性
李 硕1，孙 尚1，里佐威1，曲冠男1，刘天元1，孙成林1，范丽梅1, 2*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2311-04
β-胡萝卜素具有光采集、光防护功能, 又是重要的光电材料, 它在外场下的分子结构和性能变化既有理论意义也有应用价值。测量了β-胡萝卜素在环己醇中68～26 ℃温度范围内的紫外-可见吸收、拉曼光谱。实验结果表明随着温度的降低, 黄琨因子和碳碳键每个振动模的电子-声子耦合常数减小, 紫外-可见吸收光谱红移, 碳碳键拉曼散射截面增加。用线性链状多烯分子的“相干弱阻尼电子-晶格振动模型”、“有效共轭长度模型”等理论给予了解释。随着温度的降低，β-胡萝卜素分子的热无序减小，分子结构有序性增加，π电子离域扩展，有效共轭长度增加，导致紫外-可见吸收光谱红移和强的拉曼活性。相干弱阻尼电子-晶格振动增强，使碳碳键拉曼散射截面增加。引用带有量纲的电子-声子相互作用常数，既可以与黄昆因子建立关系式，计算出碳碳键每个振动模的数值，也可以表征分子的有效共轭长度，π电子离域程度及拉曼散射截面的大小等。
2013 Vol. 33 (09): 2311-2314 [摘要] ( 1067 ) PDF (2077 KB)  ( 546 )
2315 光谱颜色科学研究进展及其在中药领域中应用前景分析
殷放宙，吴晓燕，毛春芹，季 德，蔡宝昌，陆兔林*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2315-06
综述了光谱颜色科学的研究进展，近年来常用的颜色模型及颜色测量仪器，归纳总结测色技术在农业、食品、工业、医药等领域的应用进展。探讨测色技术实现中药外观色泽量化的可能性，并分析其在中药领域中的应用前景，为实现中药无损在线的质量控制规范化研究提供示范。
2013 Vol. 33 (09): 2315-2320 [摘要] ( 925 ) PDF (1585 KB)  ( 665 )
2321 直流大气压辉光放电高能电子密度的空间分布
刘志强，贾鹏英*，刘 铁
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2321-04
利用针阴极和水阳极，在6 mm的空气隙产生了大气压空气辉光放电。该大气压辉光放电具有明显的负辉区、正柱区和阳极辉区等明亮的发光区。通过研究放电的电压电流特性，发现该放电处于亚辉光放电到正常辉光放电阶段。由于氮分子第二正带系337.1 nm的光谱强度反映高能电子密度，对337.1 nm谱线的强度进行了空间分辨测量。结果发现高能电子在针尖附近密度最大，而其他区域相差不多。随电压升高，高能电子密度减少。增大限流电阻，高能电子密度也减少。氧原子对杀菌消毒具有重要作用，利用发射光谱法对氧原子谱线强度的空间分布进行了测量，发现氧原子谱线强度与高能电子的空间分布及其随参数的变化关系一致。
2013 Vol. 33 (09): 2321-2324 [摘要] ( 957 ) PDF (1943 KB)  ( 643 )
2325 压强对介质阻挡放电中八边形结构等离子体温度的影响
董丽芳，赵龙虎，王永杰，仝国良，狄 聪
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2325-04
利用水电极介质阻挡放电装置，在氩气和空气的混合气体中，首次观察到了由点和线组成的八边形结构。采用发射光谱法，研究了八边形结构中的点和线的等离子体温度随压强的变化关系。利用氮分子第二正带系(C3Πu→B3Π几g)的发射谱线，计算了点和线的分子振动温度;通过氮分子离子391.4 nm和氮分子394.1 nm两条发射谱线的相对强度比，研究了点和线的电子平均能量大小变化;利用氩原子763.26 nm(2P6→1S5)和772.13 nm(2P2→1S3)两条谱线强度比法，得到了点和线的电子激发温度。实验发现：在同一压强条件下，线比点的分子振动温度、电子平均能量以及电子激发温度均高;随着气体压强从40 kPa增大到60 kPa，点和线的分子振动温度、电子平均能量以及电子激发温度均减小。
2013 Vol. 33 (09): 2325-2328 [摘要] ( 924 ) PDF (2044 KB)  ( 400 )
2329 瘦长红珊瑚的振动光谱研究
范陆薇1*，张 琰2，胡 洋3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2329-03
瘦长红珊瑚是台湾贵珊瑚中最主要的品种，其颜色分布独具特色。以瘦长红珊瑚为研究对象，采用电子探针、X射线粉晶衍射、红外光谱和拉曼光谱对其进行测试分析。结果显示样品的矿物成分为高镁方解石，次要成分的含量稳定，样品中的生物成因方解石存在晶格畸变。实验探测到的代表有机质成分的1 517/1 128 cm-1和1 296/1 016 cm-1成套谱峰表明样品的红色与该有机成分有关。
2013 Vol. 33 (09): 2329-2331 [摘要] ( 823 ) PDF (1518 KB)  ( 771 )
2332 DNA介导复合膜中[Ru(bpy)3]2+与Cu(Ⅱ)间光诱导电子转移
江臻燊, 陈敏健, 李 红*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2332-06
由于DNA与[Ru(bpy)3]2+(bpy=2,2′-联吡啶)及Cu2+间的静电作用，用自铸膜法在铟锡氧化物(ITO)上制备了橙红色[Ru(bpy)3]2+-DNA-Cu2+复合膜，并应用稳态和暂态荧光光谱、紫外可见光谱、荧光显微镜和扫描电镜对复合膜进行了表征和DNA介导的光诱导电子转移(PET)研究。结果表明，[Ru(bpy)3]2+-DNA-Cu2+复合膜(摩尔比为10∶20∶1)呈现了明显的吸收特征峰(450 nm)和发射峰(λem=595 nm)，发光呈单指数衰减，发光寿命为188.6 ns，Cu2+通过DNA介导PET机制猝灭[Ru(bpy)3]2+发光，猝灭常数为6.94×103 L·mol-1，猝灭速率常数为3.80×1010 L·mol-1·s-1;复合膜中Cu2+摩尔比(10倍)的增大使发射峰蓝移了11 nm，吸收和发射强度衰减至消失，Cu2+通过静态猝灭机制削弱[Ru(bpy)3]2+发光。此外，对比于溶液和复合膜中Cu2+对[Ru(bpy)2(tatp)]2+-DNA(tatp=1,4,8,9-四氮三苯)的发光调控，Cu2+仅能因静电作用猝灭复合膜中[Ru(bpy)3]2+的发光。
2013 Vol. 33 (09): 2332-2337 [摘要] ( 889 ) PDF (2608 KB)  ( 463 )
2338 猛犸牙的谱学特征分析
尹作为1，罗琴凤2，郑 晨1，包德清1，李笑路3，李玉玲4，陈全莉1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2338-05
由于市场上出现猛犸牙饰品并且与现代大象象牙饰品极为相似，本文通过宝石常规测试、红外光谱、X粉晶衍射等研究手段，分析了猛犸牙的谱学特征并与象牙进行了比较。主要研究成果和创新点包括：两种牙在折射率和比重方面非常接近，猛犸牙折射率在1.52～1.53, 大象象牙折射率在1.54～1.55, 猛犸牙比重平均值为1.77, 大象象牙比重平均值为1.72; 采用Schreger 纹夹角来区分猛犸牙和大象象牙时要注意: 因为二者除了在各自牙体外层夹角不同外(本次猛犸牙样品“Schreger”纹理的夹角100°, 而大象象牙夹角115°), 在牙体中层和内层的夹角它们二者大小是相似的以至于无法区分, 另外通常亚洲象牙外层“Schreger”纹理的夹角小于120°，而非洲象牙则大于120°(这个区别可以用来鉴定亚洲和非洲象牙);通过红外光谱显示：与水分子有关的3 319，1 642，1 557 cm-1吸收峰在象牙中较明显，而猛犸牙中则较微弱;与胶原蛋白有关的吸收峰2 927和2 855 cm-1在象牙中表现得较为明显，而在猛犸牙中极其微弱，结果表明，经过长时间的埋藏，猛犸牙牙质中的胶原蛋白、结晶水已严重损失;X射线粉晶衍射结果表明猛犸牙的衍射峰比象牙的分裂更为明显、峰变尖锐，说明虽经几千年地下埋藏，猛犸牙中羟基磷灰石晶体结晶度有所提高。由此表明，猛犸牙经过埋藏后其有机物流失的同时无机物结晶程度提高，是鉴别两种牙类的重要参考。
2013 Vol. 33 (09): 2338-2342 [摘要] ( 997 ) PDF (2907 KB)  ( 587 )
2343 太赫兹吸收光谱的频率误差修正研究
吴 斌1, 2，史学舜1, 2，孙 青3，邓玉强3，王恒飞2，陈坤峰2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2343-05
在用太赫兹时域光谱(THz-TDS)系统测量样品THz吸收光谱的过程中，电光采样系统的采样误差往往导致测得的THz吸收频率与真实值间存在偏差。针对此问题，利用一氧化碳(CO)分子THz吸收峰的分布特性研究了对THz-TDS系统测量数据进行修正、从而提高THz吸收频率测量精度的方法。首先通过实验测得了2.0×105 Pa 压强下CO气体的一系列等间隔分布的THz吸收峰，然后把测得的吸收峰峰位与JPL标准数据库中CO分子的吸收频率进行对比，得到了实验数据的误差值。通过分析误差值随吸收频率的分布规律，发现二者间呈正线性相关，在此基础上拟合得到了实验数据的误差修正模型。用所建立的模型对实验数据进行修正后，最大误差值为3.36 GHz，较修正前降低了两个数量级，表明根据CO分子的THz吸收峰可有效修正THz-TDS系统的测量误差，从而提高THz吸收光谱的精度。本研究对材料分析识别以及分子光谱标准数据库的建立具有重要意义。
2013 Vol. 33 (09): 2343-2347 [摘要] ( 879 ) PDF (1962 KB)  ( 548 )
2348 太赫兹光谱技术在毒品检测中的应用研究
和 挺，沈京玲*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2348-06
综述了近年来将太赫兹光谱技术应用于毒品检测与识别方面的研究成果：利用自主研发的可移动式小型太赫兹时域光谱仪作为实验平台，建立了含有38种纯度在90%以上的毒品太赫兹光谱数据库;用密度泛函理论进行了光谱解析;讨论了干涉以及包装物对光谱的影响;结合人工神经网络、支持向量机等方法对毒品光谱进行定性识别;同时，研究确定毒品纯度和有效成份含量的理论和实验方法。
2013 Vol. 33 (09): 2348-2353 [摘要] ( 1075 ) PDF (2328 KB)  ( 756 )
2354 可见/近红外联合UVE-PLS-LDA鉴别压榨和浸出山茶油
温珍才1, 4，孙 通2，耿 响3，刘木华2*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2354-05
山茶油是我国特有的优质食用油，而压榨山茶油营养品质优于浸出山茶油。采用可见/近红外光谱技术对压榨和浸出山茶油进行鉴别研究。在350～1 800 nm波段范围内采集压榨和浸出山茶油样本的透射光谱，利用无信息变量消除(UVE)方法进行波长变量优选，剔除无用波长变量，并应用偏最小二乘-线性判别分析(PLS-LDA)建立鉴别分类模型。最后，利用鉴别分类模型对未参与建模的26个预测集样本进行鉴别。研究结果表明，UVE-PLS-LDA是一种有效的鉴别分类方法，所建立的鉴别分类模型能较好地对压榨和浸出山茶油进行鉴别，校正集和预测集样本的鉴别正确率均为100%。因此，可见/近红外光谱联合UVE-PLS-LDA方法鉴别压榨和浸出山茶油是可行的。
2013 Vol. 33 (09): 2354-2358 [摘要] ( 908 ) PDF (1695 KB)  ( 668 )
2359 叶片衰老影响木兰科植物聚类的FTIR研究
李 伦1，刘 刚1*，欧全宏1，张 黎1，刘剑虹2，孙世中2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2359-04
傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合聚类分析技术应用于木兰科植物不同亚族分类，研究了叶片衰老对聚类分析效果的影响。测试了木兰科三个亚族14种植物的幼叶、成叶、老黄叶红外光谱，结果显示三个亚族植物叶片红外光谱差异不大;同种植物叶片不同生长期的红外光谱吸收峰位置基本一致，但一些特征峰的峰强有变化;用1 800～700 cm-1范围二阶导数光谱结合聚类分析，发现成叶二阶导数光谱聚类分析能够正确对样品分类，幼叶和老黄叶二阶导数谱聚类分析效果不如成叶，说明叶片衰老过程化学成分变化影响聚类分析效果，聚类分析时取成叶样品为好。
2013 Vol. 33 (09): 2359-2362 [摘要] ( 902 ) PDF (2283 KB)  ( 629 )
2363 基于四种NIR仪器类型的清开灵注射液中黄芩苷成分的多变量检测限研究
彭严芳，史新元，周璐薇，裴艳玲，李 洋，吴志生*，乔延江*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2363-06
选取a，b，c和d四种类型近红外光谱仪，分别采用透射模式测定清开灵注射液近红外光谱，以高效液相色谱法测定值作为参考值，建立不同仪器类型清开灵注射液中黄芩苷偏最小二乘(PLS)和间隔偏最小二乘(iPLS)定量模型，并计算模型的多变量检测限(MDL)。四种仪器的PLS模型决定系数(R2)和预测均方差(SEP)分别为0.976 2和230.4 μg·mL-1(a)，0.956 1和246.4 μg·mL-1(b)，0.966 2和264.4 μg·mL-1(c)，0.998 5和71.5 μg·mL-1(d)，其中d型仪器较其他三种类型能获得更好的模型性能。经iPLS变量筛选后，a和b两种类型仪器得到的iPLS模型R2pre和SEP分别为0.977 1和218.4 μg·mL-1，0.975 4和219.4 μg·mL-1，相较其PLS模型预测性能未见明显提高;c和d未筛选出变量。不同仪器的MDL(Δ0.05, 0.05)均低于250 μg·mL-1，其中c和d型MDL分别低至58和2.9 μg·mL-1。表明不同类型仪器定量预测性能和MDL不同。创新性采用多变量检测限理论探讨了不同类型近红外仪器的检测性能，这一方法具有可行性。在实际应用中应根据研究载体的特征选择合适的仪器类型，以确保定量准确性。
2013 Vol. 33 (09): 2363-2368 [摘要] ( 954 ) PDF (3113 KB)  ( 589 )
2369 显微红外光谱法研究豚鼠膝关节软骨下骨的增龄性改变
杨丽平1，刘建玲2，宋庆慧1，朱 嘉1，张万强1，孔焕宇1，赵铁军3*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2369-05
应用显微FTIR技术原位分析雌性Hartley豚鼠随月龄增加胫骨关节软骨下骨的化学变化。红外光谱测定三种月龄(1月、2月和3月)豚鼠软骨下3个不同吸收颜色的骨小梁区(a，b，c)和中央骨髓区(d)。结果显示：(1)随月龄增加，骨小梁总面积增加，与正常骨小梁谱图相似的a区减少，d区波形有逐渐向a区发展的趋势。(2)2月龄和3月龄的b和c区AmideⅢ红移以c区红移显著并且变成肩峰，代表核酸和多糖的吸收峰峰强是a区的7倍。(3)三种月龄的c区均出现了β型糖苷键吸收峰。(4)IAmideⅠ/IAmideⅡ在2月b区最大，3月各区最小，IAmideⅢ/IAmideⅡ 在 2月、3月由a到c依次降低，IνsPO-2/IAmideⅡ在2月、3月的b和c区较相应a区高7倍以上。结果符合骨关节炎不同阶段软骨下骨的组织结构及化学组成的变化规律。初步研究表明，显微光谱成像技术结合FTIR可原位分析不同区域的软骨下骨小梁和骨髓的分子组成，为骨关节炎软骨下骨组织病理学的分子水平研究提供了可靠信息。
2013 Vol. 33 (09): 2369-2373 [摘要] ( 901 ) PDF (2513 KB)  ( 762 )
2374 山东蒙阴金伯利岩中橄榄石的OH红外光谱研究
艾 群1，杨志军1，2*，曾祥清1，郑云龙1，胡飘野1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2374-05
山东蒙阴金伯利岩中的橄榄石样品的OH红外光谱研究结果表明，在橄榄石的红外光谱图中，3 800～3 000 cm-1范围内共有60多个νOH吸收峰。其中3 800～3 710 cm-1范围内的νOH吸收峰主要是由空气中的水蒸气所引起的，并非橄榄石的本质或非本质νOH;3 710～3 620 cm-1范围内的νOH吸收峰主要归属于蛇纹石、滑石、含镁闪石三种含水蚀变矿物相，是橄榄石的非本质νOH。含水矿物相中的H主要是在金伯利岩浆后期侵位期间进入橄榄石的;3 620～3 425 cm-1范围内的νOH吸收峰源于H占据橄榄石结构中的Si空位后形成的硅镁石型缺陷，及(或)H占据橄榄石结构中的(Mg，Fe)等阳离子空位后形成的缺陷，因而是橄榄石的本质νOH。H主要是在地幔环境中，当橄榄石存在于高温的、富流体的金伯利岩浆中时进入橄榄石的;3 425～3 000 cm-1范围内的νOH吸收峰主要是由流体水分子所引起的，是橄榄石的非本质νOH。流体水可以在地幔环境中，也可以在金伯利岩浆后期侵位期间进入橄榄石。
2013 Vol. 33 (09): 2374-2378 [摘要] ( 943 ) PDF (1573 KB)  ( 588 )
2379 壳聚糖/SrHAP复合涂层的制备及其FTIR特征分析
黄 勇1，3，韩曙光1，丁琼琼1，严雅静1，庞小峰1, 2*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2379-04
在含有Sr2+，Ca2+，PO3-4和壳聚糖(CHI)的电沉积液中，用恒电流沉积法，在医用纯钛(Ti)表面上得到壳聚糖/掺锶羟基磷灰石(SrHAP)复合涂层。采用扫描电镜(SEM)、能量弥散X射线谱(EDS)、X射线衍射(XRD)对涂层进行检测，用傅里叶变换红外光谱(FTIR)考察了壳聚糖和锶离子的掺杂对HAP涂层构象和生物活性的影响。结果表明：锶部分取代磷灰石中的钙，表面形貌由疏松的针状变为较致密的片状。FTIR分析表明，涂层中出现了典型的amideⅠ和amideⅡ的壳聚糖振动峰，则CHI与SrHAP杂化良好;模拟生理液浸泡后表面覆盖有球状类骨磷灰石，则涂层具备较好的生物活性。塔菲尔测试表明，复合涂层使得Ti表面的抗生理腐蚀性显著提高。
2013 Vol. 33 (09): 2379-2382 [摘要] ( 874 ) PDF (2467 KB)  ( 474 )
2383 应用二维相关提高DOAS技术的温度鲁棒性
李红莲1, 2, 3，魏永杰4，吕传明1, 2，陈文亮1, 2*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2383-04
利用差分光学吸收光谱(DOAS)技术对空气中污染气体的浓度进行实时监测时，测量结果的准确度会受到环境温度变化的影响。为此，提出了通过二维相关光谱技术优选波长来提高DOAS测量中温度鲁棒性的方法。通过对不同温度下SO2的吸收截面进行二维相关分析，得到了动态吸收截面同步相关谱对角线的自助峰，据此分析了不同波长下吸收截面随温度变化的敏感程度，进而优选出最佳反演波长范围300.5～310 nm。在将波长优选前后现场的测量结果和参考值进行对比时显示：采用优选波长前后24 h的平均测量误差由22.5%减小至9.9%，测量值和参考值的相关系数由0.780 8提高到了0.949 6。结果表明，二维相关光谱和DOAS技术相结合，可以准确测量污染气体浓度。
2013 Vol. 33 (09): 2383-2386 [摘要] ( 828 ) PDF (2002 KB)  ( 590 )
2387 基于感官品尝的柑橘糖度近红外光谱模型的简化
袁雷明, 孙 力, 林 颢, 韩 恩, 刘海凌, 蔡健荣*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2387-05
为评判近红外光谱技术对柑橘糖度的无损检测结果能否满足消费者感官需求并在此基础上利用变量筛选方法简化近红外光谱柑橘糖度模型。设计了近红外光谱采集与感官品尝试验。单因素方差分析感官品尝结果表明，消费者对柑橘糖度的适应度存在个体差异，但不受性别影响;剔除异常样本组并计算柑橘糖度最低感官品尝的均方根偏差(RMSED)为0.633。为使近红外光谱检测结果满足消费者需求，要求光谱模型的预测均方根误差(RMSEP)小于RMSED，并结合光谱预处理与变量筛选方法，得到SPA-MLR模型性能最佳，预测相关系数(Rp)为0.86、RMSEP为0.567，耗时仅6.8 ms，其结果既可满足消费者的感官需求，也使模型得到简化，为今后在线检测提供依据。
2013 Vol. 33 (09): 2387-2391 [摘要] ( 889 ) PDF (2453 KB)  ( 714 )
2392 热重红外光谱法考察木质生物质综纤维素热转化特性
任学勇1，王文亮1，白甜甜1，司 慧2，常建民1*，田红星1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2392-06
热重红外光谱联用考察了木质生物质纤维素、半纤维素以及综纤维素的热转化特性，并与微晶纤维素和木聚糖等模型化合物进行了对比分析。应用三维扩散模型计算了活化能、指前因子等热转化动力学参数，拟合效果良好。通过分析气相产物三维IR图谱，在最大失重速率附近，观察到了H2O，CO，CO2，CH4和含氧化合物的明显特征峰。讨论了主要气体产物可能的生成途径，发现其产量顺序为CO2>H2O>CO≈CH4。综合分析得出，综纤维素的热转化过程是纤维素主导下、纤维素和半纤维素综合作用的结果。
2013 Vol. 33 (09): 2392-2397 [摘要] ( 970 ) PDF (3838 KB)  ( 611 )
2398 融合可见光-近红外与短波红外特征的新型植被指数估算冬小麦LAI
李鑫川1,2,3，鲍艳松3，徐新刚1,2*，金秀良1,2，张竞成1,2，宋晓宇1,2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2398-05
考虑到短波红外特征与叶面积指数(LAI)有很好的关联，将短波红外特征的典型水分指数与基于可见光-近红外特征的植被指数相融合，尝试构建新的植被指数估算作物LAI。通过PROSAIL辐射传输模型分析新植被指数对LAI饱和响应的特征;利用2009年和2008年北京地区冬小麦实测光谱数据进行LAI估算建模与验证。结果表明：所选择的10个典型可见光-近红外植被指数分别与5个水分植被指数相结合构建的新指数，都能够有效提高与LAI的相关性，特别是在融合了含有短波红外特征的sLAIDI*指数后，新指数显著提高了对LAI响应的饱和点，而对植被水分变化不敏感，LAI估算精度得到改善。研究表明：将短波红外特征引入到可见光-近红外植被指数中，构建的新植被指数对冬小麦LAI估算具有明显的优势。
2013 Vol. 33 (09): 2398-2402 [摘要] ( 907 ) PDF (1888 KB)  ( 640 )
2403 基于近红外反射光谱的洋葱可溶性固体物检测
王海华1，李长缨2，李民赞1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2403-04
研究利用近红外(924～1 720 nm)反射光谱预测了洋葱的可溶性固体物含量。实验选取了三种不同产地和不同采收期的洋葱为样本(268)。在重复采集光谱数据之后，榨取对应光谱采集处洋葱块汁，测定可溶性固体物参考值。研究对比了Savitzky-Golay平滑、散射校正和微分处理等预处理方法，同时基于偏最小二乘回归方法建立了统计模型。结果表明，带S-G平滑的微分处理在平滑窗口为32，跨度为10时效果最佳。一阶微分比二阶微分的预处理效果要好，预测复相关系数R2为0.87，均方根误差RMSEP为2.42 °Brix。对比显示，无平滑处理光谱数据散射校正预处理得到的结果最好，预测复相关系数R2为0.88(RMSEP=2.31 °Brix)。采用交叉验证得到的PLSR模型预测复相关系数R2为0.90，RMSEP为1.84 °Brix，其相对分析误差RPD为3。说明加散射校正处理的近红外反射光谱可用于洋葱的可溶性固体物检测。
2013 Vol. 33 (09): 2403-2406 [摘要] ( 941 ) PDF (1638 KB)  ( 757 )
2407 变压器油溶解气体的FTIR定量分析
赵安新1, 2，汤晓君1*，王尔珍1，张钟华1, 3，刘君华1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2407-04
针对色谱进行变压器溶解气体在线监测需要载气、定期标定、安全性低等缺陷，试图建立一种傅里叶变换红外光谱法的油溶解气体在线分析系统。考虑特征气体量小、成分多、检测限及安全要求高，根据特征气体的吸收光谱特征与分析要求，利用分段比基线校正、改进TR正则化特征变量提取算法，建立稀疏偏最小二乘的定量分析模型。以CH4，C2H6，C3H6和CO2等特征气体为例，给出了分析的测试结果。结果表明，在光谱波数分辨率为1 cm-1，光程为10 cm情况下，可以满足变压器绝缘油溶解气体分析要求。
2013 Vol. 33 (09): 2407-2410 [摘要] ( 898 ) PDF (1803 KB)  ( 365 )
2411 缅甸翡翠中黑色条带的表征研究
毛 荐1，柴林涛2，刘学良1，范建良1，徐佳渊2，金之源2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2411-05
在缅甸矿区发现一种具有黑色条带的翡翠，外观呈现灰黑色至黑色。X射线粉晶衍射物相分析表明，该种翡翠的主要矿物成分为硬玉与少量的绿辉石。扫描电子显微镜观察到该翡翠的硬玉晶粒间隙与张性裂隙中密布着大量细小的黑色矿物包体，拉曼光谱观测到1 582 cm-1的特征峰，部分包体同时出现1 346 cm-1的峰，表明该矿物包体为石墨，根据其拉曼特征进一步标识为石墨单晶与无定形石墨。这些黑色石墨包体以各种形式结合成尺寸不一的组合，在3 000 nm至可见光波长范围区间造成极大的光散射损耗，导致包体密集区域透明度大大降低，形成黑色条带的外观。通过显微观察在样品中还发现两组锆石包体，经拉曼光谱测试证实其结晶度高，未出现明显的蜕晶化，属于高型锆石。
2013 Vol. 33 (09): 2411-2415 [摘要] ( 895 ) PDF (2119 KB)  ( 725 )
2416 强碱胁迫枯草芽孢杆菌芽孢致死的拉曼光谱研究
董 蓉1, 2，卢明倩1, 3，李 锋1, 4，石贵玉2，黄庶识1, 3*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2416-05
应用单细胞拉曼分析技术结合PCA方法，以枯草芽孢杆菌芽孢为对象，以强碱为诱导剂实时记录芽孢生理变化过程，探究芽孢在强碱胁迫下的致死机制。实验表明，枯草芽孢杆菌芽孢和其萌发后芽孢在一定范围均有一定的耐受强碱能力，但萌发后芽孢的耐受力明显下降，主要原因是释放了维持其抗性及稳定性的特有Ca2+-DPA的保护;芽胞受强碱胁迫也会有少量Ca2+-DPA释放过程的行为特征，但通过分析所记录的光谱数据结果表明，其释放行为不同于由L-丙氨酸引起的芽孢的正常Ca2+-DPA释放过程。通过PCA比较分析强碱胁迫芽孢和萌发后芽孢Ca2+-DPA释放过程，主要是强碱破坏芽孢膜结构，膜损伤后强碱比较容易进到芽孢内部从而破坏蛋白质的主链结构链及核酸;芽孢膜通道也可能受到强碱的伤害，造成微量Ca2+-DPA的释放。
2013 Vol. 33 (09): 2416-2420 [摘要] ( 861 ) PDF (2238 KB)  ( 466 )
2421 维生素B12分子在铜电极上的表面增强拉曼散射光谱研究
王 波1，常大虎2，路 纲1，王田虎3，张振龙4，莫育俊4
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2421-04
维生素B12分子在金属电极表面的吸附特性可以反映其与金属相互作用的机理，进而为研究其在生命活动中表现出的生物化学活性提供依据。测试了维生素B12分子的正常拉曼光谱以及其吸附在不同负电位下铜电极上的表面增强拉曼散射光谱。结果表明：在不同的电极电位下，维生素B12分子在铜电极表面的吸附状态不同。在较高负电位下，维生素B12分子的钴啉环倾斜吸附在铜电极表面，Co-CN基团距离铜电极表面较远;随着电极电位的降低，钴啉环与衬底表面所呈夹角开始减小，Co-N基团和5，6二甲基苯并咪唑基团向电极表面靠近。这一结果首次提供了有关维生素B12分子与铜电极进行作用时的结构特性，并给进一步研究其电化学生物活性提供了有意义的参考价值。
2013 Vol. 33 (09): 2421-2424 [摘要] ( 323 ) PDF (1911 KB)  ( 769 )
2425 变温过程中二甲基亚砜与水之间氢键行为的拉曼光谱研究
欧阳顺利1, 2, 李正强3，吴楠楠1，里佐威1，孙成林1，范丽梅1,4*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2425-04
测量了在降温过程中体积比为1∶1的二甲基亚砜(DMSO)水溶液的拉曼光谱，并对DMSO水溶液的拉曼光谱进行了归属。对实验数据进行分析发现: 在降温过程中DMSO分子与水分子的分子间氢键、DMSO分子与DMSO分子和水分子与水分子间氢键的作用行为引起了DMSO的SO双键和水分子的O—H键的拉曼谱带的变化。进一步分析表明：在27～-30 ℃降温过程DMSO与水之间氢键加强，-30～-60 ℃降温过程水与水之间氢键代替DMSO与水之间的氢键。这为丰富水溶液的氢键理论提供了实验依据。
2013 Vol. 33 (09): 2425-2428 [摘要] ( 954 ) PDF (1761 KB)  ( 871 )
2429 高压对β-胡萝卜素分子结构及π-电子离域影响的拉曼光谱研究
吴楠楠1, 3，欧阳顺利2*，里佐威1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2429-04
利用金刚石对顶砧在常压至12.85 GPa条件下对β-胡萝卜素进行了原位高压拉曼光谱测量，讨论了β-胡萝卜素分子特征峰频率随压力的变化规律及其π-电子离域受压力的影响。实验结果表明，β-胡萝卜素的各特征峰均向高波数移动，其主要的三个特征峰的拉曼频率与压力的关系为：ν1(CC)=4.74P+1 511.4, ν2(C—C)=2.55P+1 157.6和ν3(CH3)=2.25P+1 011.3，β-胡萝卜素的ν1+ν2和频峰在5.38 GPa的压力条件下发生劈裂。对实验结果进一步分析发现随压力增大β-胡萝卜素分子的β环扭转变化使其π-电子离域程度变弱, 导致β-胡萝卜素分子主链上的碳碳双键比碳碳单键更容易压缩。
2013 Vol. 33 (09): 2429-2432 [摘要] ( 1012 ) PDF (2005 KB)  ( 602 )
2433 硫代水杨酸在银表面的化学吸附及其表面增强拉曼光谱研究
刘文涵，袁荣辉，滕渊洁，秦延平，潘再法，马淳安
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2433-05
采用电化学法对Ag电极粗糙活化，进而对含巯基基团的硫代水杨酸(TSA)进行表面增强拉曼光谱(SERS)研究。研究表明，溶液浓度与pH对增强效应影响显著，1×10-3 mol·L-1与pH 4分别为增强效应的最佳浓度与酸度。浓度增大由于空间位阻等因素影响而增强效应急速下降。由TSA化学吸附所产生的S—Ag峰位基本不随pH改变;但pH对峰强度有显著影响。经对TSA在不同pH下的分布和机理研究表明，TSA是通过中性C6H4(COOH)SH分子中的硫醇端基脱H后与活化的Ag表面进行吸附，形成S—Ag化学键而产生SERS光谱。在较强碱性条件下负一价的C6H4(COO-)SH 可能与OH- 形成竞争吸附而不易产生SERS;同时吸附基团巯基对羧基振动谱峰的变化以及对苯环共轭体系中的电子云分布有很大影响。
2013 Vol. 33 (09): 2433-2437 [摘要] ( 851 ) PDF (2371 KB)  ( 453 )
2438 基于SERS与PCA-SLR实现乙基对氧磷定量检测
翁士状1，2，陈 晟1，2，曾新华2，李 盼1，2，郑守国2，尤聚军1，2，李 淼2*，朱泽德1，2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2438-05
利用表面增强拉曼光谱(SERS)，结合主成分分析(PCA)与分段线性回归(SLR)算法实现乙基对氧磷的定量检测。首先采集820～1 630 cm-1乙基对氧磷溶液SERS，并对820～1 630 cm-1(全范围)与845～875 cm-1(特征范围)光谱分别进行标准正态变换(SNV)、多元散射校正(MSC)、一阶导数绝对值、二阶导数等预处理;然后经PCA降维后利用SLR建立乙基对氧磷溶液浓度预测模型。通过对比不同模型的预测准确度，发现特征范围光谱采用MSC预处理后所建立的模型为最优，总体预测均方误差值(RMSEP)为0.33，满足乙基对氧磷定量检测的需要。
2013 Vol. 33 (09): 2438-2442 [摘要] ( 845 ) PDF (2266 KB)  ( 501 )
2443 基于光诱导荧光技术的浮游植物光合作用活性原位测量方法
刘 晶1，2，刘文清2，赵南京2*，张玉钧2，马明俊2，殷高方2，戴庞达2，王志刚2，王春龙2，段静波2，余晓娅2，方 丽2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2443-05
根据浮游植物在不同光照下的荧光诱导特性，研究了叶绿素荧光作为浮游植物光合作用探针的特点，提出了原位测量活体叶绿素荧光值Ft和Fm获取浮游植物光合作用活性的方法。以淡水湖泊浮游植物中的普通小球藻、铜绿微囊藻和梅尼小环藻为实验对象，将原位测量方法得到的数据和实验室水样荧光仪的测试结果进行对比分析，结果表明：普通小球藻、梅尼小环藻和铜绿微囊藻的两组测试结果之间的相关系数分别为0.977 8，0.867 8和0.776 8，研究为进一步实现水体浮游植物光合作用活性的快速连续原位测量提供了方法。
2013 Vol. 33 (09): 2443-2447 [摘要] ( 1054 ) PDF (1889 KB)  ( 705 )
2448 常见食用油和煎炸食用油的激光诱导荧光光谱特性
牟涛涛，陈思颖*，张寅超，陈 和，郭 磐，葛宪莹，高丽蕾
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2448-03
为了实现地沟油的快速检测，利用激光诱导荧光探测技术搭建了食用油类快速检测系统。对多种食用油和煎炸食用油(地沟油的一种)进行了光谱采集，建立了多种食用油和煎炸食用油的荧光光谱数据库，发现煎炸食用油的特征荧光光谱与常见食用油之间存在较大差异，在此基础上利用主成分分析法和BP神经网络实现了油类识别、地沟油的快速检测，总体识别率高达97.5%。实验证明激光诱导荧光光谱技术具有快速非接触和灵敏度高等优点，与BP神经网络相结合能够实现油类的快速识别，成为地沟油快速检测的一种新方法。
2013 Vol. 33 (09): 2448-2450 [摘要] ( 950 ) PDF (1485 KB)  ( 820 )
2451 基于近地面高光谱影像的冬小麦日光诱导叶绿素荧光提取与分析
王 冉1, 2, 3，刘志刚1, 2, 3*，冯海宽4，杨沛琦1, 2, 3，王庆山1, 2, 3，倪卓娅1, 2, 3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2451-04
结合FluorMOD模型模拟数据与利用光谱分辨率3.3 nm、光谱采样间隔为0.71~0.74 nm近地面成像高光谱系统获取的抽穗期小麦高光谱影像比较3种基于夫琅和费线暗线的提取方法(FLD，3FLD和iFLD)的精确性和稳定性。结果表明当光谱分辨率为3.3 nm时，在760 nm附近的O2-A波段可以有效提取日光诱导叶绿素荧光，而在687 nm附近的O2-B波段不适合。当存在噪声时，FLD和3FLD的稳定性高于iFLD，FLD倾向于高估荧光值。
2013 Vol. 33 (09): 2451-2454 [摘要] ( 951 ) PDF (1751 KB)  ( 986 )
2455 罗丹明-三嗪荧光探针对Al3+和Cr3+的识别
陈 义1，张 艳1，曾 晞1，牟 兰1*，李 俊1，孙 强1，卫 钢2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2455-05
用罗丹明B乙二胺分步取代三聚氯氰环上两个氯原子，得到对称结构的罗丹明-三嗪衍生物。在pH 4～6的乙醇溶液中，衍生物能选择性识别Al3+和Cr3+，荧光发射和紫外-可见吸收显著增强。衍生物对Al3+ 和Cr3+识别不受共存金属离子干扰。在一定条件下，可作为高选择性和高灵敏的Al3+或Cr3+荧光和比色增强型光谱探针。
2013 Vol. 33 (09): 2455-2459 [摘要] ( 911 ) PDF (2654 KB)  ( 460 )
2460 大沽河流域地下水溶解有机物的三维荧光光谱特征
王 超，郭卫东，郭占荣*，魏 珈，章 斌，马志勇
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2460-06
利用三维荧光光谱研究了大沽河流域地下水中溶解有机物(DOM)的荧光组分类型及其空间分布与变化，并与地表河水进行了比较。基于平行因子分析模型在大沽河流域识别出2个类腐殖质组分及1个类蛋白质组分。研究区域上、下游地下水中各荧光组分的强度低，但中游区域呈现高值区，与人为污染的下渗输入以及为阻止海水入侵而修建的截渗墙对地下水循环模式的改变有关。地下水DOM以类腐殖质组分为主，类蛋白质组分平均只占15%，不及地表河水的一半，其新鲜度指数(β/α)也低于河水但荧光指数(FI)、腐殖化指数(HIX)高于河水，表明地下水DOM的腐殖化程度更高，与地下水停留时间长、微生物降解作用的贡献更为显著有关。本研究揭示，三维荧光指纹技术可区分天然背景及人为活动对地下水中DOM含量及性质的影响，是研究地下水环境中的碳循环过程及其影响因素的有用工具。
2013 Vol. 33 (09): 2460-2465 [摘要] ( 941 ) PDF (2484 KB)  ( 960 )
2466 比色高温传感器参数分析及其在爆炸场中的应用
李 磊，刘庆明*，汪建平
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2466-06
基于比色测温原理，系统分析了中心波长、波长带宽、立体角等因素对仪器响应速度和测温精度的影响，确定了适用于瞬态高温测量的系统参数。提出了基于光电转换系数和工作波长上下极限的比色高温传感器响应计算方法。在优化的标定温度下，用高温黑体炉进行标定实验，通过对标定数据的分析确定了仪器实际工作参数，并对传感器温度响应进行了计算。结果表明用该方法计算得到的响应关系误差在1%以内。利用该比色高温计现场测试了燃料空气爆炸场的瞬态温度响应，得到了爆轰区温度随时间、距离的变化规律。
2013 Vol. 33 (09): 2466-2471 [摘要] ( 876 ) PDF (2316 KB)  ( 560 )
2472 基于MODIS数据的森林火险时空分异规律研究
何 诚1, 2，巩垠熙3，张思玉1，何腾飞2，陈 锋2，孙 瑜2，冯仲科2*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2472-06
森林火灾严重危害生态环境，引起了全球的高度重视。将从MODIS(MODerate-resolution imaging spectroradiometer)中提取的活动火点与历史火烧痕迹进行比较研究，发现MOD14A1(火掩膜数据产品a daily Level 3 1-km fire hot spot product)中提取的8+9波段适合消防监测，与现场勘察数据相比较吻合度高达0.83。使用MOD14A1中8+9波段结合相关数据对这个区域的长达11年(2000—2010年)的森林火灾发生的时间和空间分析，结果表明：火灾发生频率最多的是春季，秋季次之，夏天概率最低，除非干旱。通过对研究区域黑龙江省分析，针叶林和温带针阔混交林过火面积所占比例分别为53.68%，44%，草原区过火面积较小为2.32%。大兴安岭是主要的燃烧区域，面积达到64.74%，小兴安岭约为23.49%，而其他区域面积不超过5%。且火灾发生的较大部分森林有个平缓的斜坡(≤5°)，大部分处于中海拔(200 m≤H≤500 m)。因此，通过卫星遥感对森林火区区域的时间序列分析，阐明火灾活动规律和气候、地形、植被类型的相互关系，有助于预测火灾区域危险性等级。
2013 Vol. 33 (09): 2472-2477 [摘要] ( 908 ) PDF (4149 KB)  ( 611 )
2478 基于油液光谱分析和粒子滤波的发动机剩余寿命预测研究
孙 磊1, 贾云献1, 蔡丽影2, 林国语1, 赵劲松1,3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2478-05
油液光谱分析是机械磨损状态监测、故障诊断与故障预测的重要技术，基于光谱数据的机械状态剩余寿命预测有利于实现机械系统的最优维修决策。由于机械设备越来越复杂，其健康状态的退化过程很难用线性模型来表示，而粒子滤波(particle filter, PF)对非线性非高斯系统的处理能力，与经典Kalman滤波相比具有明显的优势，文章将PF预测方法运用于光谱分析，提出了基于PF和油液光谱分析技术的设备剩余寿命预测方法。在预测模型中实现了根据设备后验分布的估计值预测其先验分布概率，建立了基于PF的多步向前长期预测模型。最后，对某发动机实际的光谱分析数据进行了预测和分析，并与传统Kalman滤波方法的预测结果进行了比较，结果充分表明了本方法的有效性和优越性。
2013 Vol. 33 (09): 2478-2482 [摘要] ( 805 ) PDF (1899 KB)  ( 449 )
2483 激光扫描共聚焦显微技术对水稻不育系花粉减数分裂的特性研究
张佳佳，代西梅*，赵帅鹏，刘贺梅，黄群策，焦 浈
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2483-05
以不育系新稻97200A为材料，利用激光扫描共聚焦显微镜对其花粉母细胞减数分裂及成熟花粉育性进行观察研究，此外还调查了不育系自交结实率和人工授粉异交结实率。结果表明：不育系异常减数分裂占15.8%，包括拖拽染色体、落后染色体、三极纺锤体、染色体桥、微核和子染色体分离不同步等。成熟花粉育性检验典败花粉占6.15%，圆败花粉占10.26%，染败花粉占80.77%。绝大部分的花粉败育可能是由于减数分裂过程中出现的染色体异常配对、异常分裂、染色体断裂及细胞质分布不均匀等使得花粉粒发育不能正常进行而导致的。
2013 Vol. 33 (09): 2483-2487 [摘要] ( 801 ) PDF (1920 KB)  ( 630 )
2488 纤维素13C同位素示踪法研究纤维素与木素连接方式
向松明1，谢益民*，杨海涛，姚 兰
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2488-04
为了阐明裸子植物中纤维素与木素之间的连接方式，从多糖的角度分析糖单元与木素苯丙烷结构单元之间的共价键连接方式，合成了带6-13C标记的纤维素前驱物尿苷二磷酸葡萄糖，并将其与PAL酶的抑制剂AOPP及外源性木素前驱物松柏醇-β-D-葡萄糖苷一起投入生长中的银杏植物体内。碳13丰度检测得知纤维素在细胞壁的沉积主要是从在初生壁开始，高分辨率固体核磁13C NMR分析证实了纤维素6位碳与木素以苯甲醚键等方式连接。
2013 Vol. 33 (09): 2488-2491 [摘要] ( 916 ) PDF (1718 KB)  ( 627 )
2492 蛋白质对测定血清中抗精神病类药物的影响及消除
王翠霞，张兴梅，李桂芝，刘永明*，刘振波
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2492-04
以人血清白蛋白(HSA)为模型，研究了蛋白质对测定血清样品中抗精神病类药物(APDs：安定、盐酸氯丙嗪及奋乃静)的影响。以分子荧光光谱法详细研究了抗精神病类药物与HSA的相互作用，以瑞利散射光谱研究了不同浓度乙醇对蛋白质变性的影响。研究表明：药物与HSA存在牢固结合作用，体积分数为80%的乙醇水溶液为萃取液提取血清样品中的APDs时，可以使血清中蛋白质缓慢变性，充分释放与其结合的药物。乙醇水溶液萃取液中加入K2HPO4无机盐后可形成双水相体系，APDs可进入双水相上相实现药物的均相高效萃取，上相经过滤后可直接进行高效液相色谱(HPLC)检测。该方法用于人血清中三种抗精神病类药物的检测，检出限为18.8～38.4 ng·mL-1，回收率为94.2%～98.7%。方法步骤简单，绿色环保，准确。
2013 Vol. 33 (09): 2492-2495 [摘要] ( 886 ) PDF (1821 KB)  ( 508 )
2496 谐波分析法高光谱影像融合及其光谱信息保真度评价
杨可明，张 涛，王立博，钱小丽，王林伟，刘士文
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2496-06
提高高分辨率影像之间的空间信息融入度和光谱信息保真度是当今高光谱影像融合研究的热点问题。本文结合EO-1卫星的Hyperion高光谱影像与ALI高空间分辨率波段，针对最大限度地克制光谱信息失真与光谱形态变化等问题，提出了高光谱影像的谐波分析融合(HAF)算法和融合影像光谱信息保真度评价的导数光谱差值信息熵(DSD-IE)模型。通过计算和评价采样像元样本的导数光谱差值曲线信息熵、平均梯度和标准差等参量，同时比较主成分分析(PCA)、Gram-Schmidt(GS)和小波分析等方法的高光谱融合影像，证实了基于HAF的高光谱影像融合结果具有较高的空间信息融入度和光谱信息保真度，在空间信息和光谱信息的可靠性、准确性和实用性等方面都明显优于其他传统的高光谱影像融合方法。
2013 Vol. 33 (09): 2496-2501 [摘要] ( 943 ) PDF (3277 KB)  ( 827 )
2502 借助功能阳离子实现敏化发光的铕配合物的溶剂效应的研究
付世荣，史 萌*，韩培高，张蓓蓓，闫珂柱
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2502-04
在离子缔合型铕配合物Eu(tta)4·DEASPI中，借助功能阳离子DEASPI的电荷转移激发态可以实现对铕离子的单光子与双光子的敏化发光，其能量传递遵循Förster机制。将Eu(tta)4·DEASPI溶解于多种有机溶剂中(丙酮、DMF、乙醇和乙腈)，发现溶剂效应对于该能量传递体系的影响非常显著。借助光谱测量，发现在乙腈溶液中能量传递效率远高于其他三种溶剂。本文对造成溶剂效应的多种因素进行了详细的分析。
2013 Vol. 33 (09): 2502-2505 [摘要] ( 891 ) PDF (1642 KB)  ( 564 )
2506 太湖水面多角度遥感反射率光谱测量与方向特性分析
李俊生1，张 兵1*，申 茜1，张 浩1，张方方1,2，王 桥3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2506-06
水体光场不是各向同性的，其方向性分布规律的研究对于水质参数遥感反演建模具有十分重要的意义。大洋水体光场的二向性研究已经相对比较成熟，而内陆水体光场的二向性分布规律研究仍存在许多问题。水面原位多角度光谱测量数据是分析水体光场二向性的重要依据，但是目前国际上还缺少相关测量设备。设计并制作了一种能够在野外原位测量水面光场二向性的多角度水面光谱测量杆，它可以配合光谱仪测量多个角度的水面遥感反射率光谱。利用该设备在太湖开展了一次水面多角度光谱测量实验，利用该实验获取的数据分析了太湖水面遥感反射率光谱的方向性分布规律, 进而给出了能够降低方向性影响的水质参数遥感反演建模策略。
2013 Vol. 33 (09): 2506-2511 [摘要] ( 1043 ) PDF (2509 KB)  ( 648 )
2512 秦岭大熊猫主食竹叶片不同花期内源激素变化及与高光谱的响应关系
刘雪华1，2*，吴 燕2，3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2512-07
选取佛坪保护区不同开花状态的大熊猫主食竹种巴山木竹(Bashania fargesii)、秦岭箭竹(Fargesia qinlingensis)和龙头竹(Fargesia dracocephala)进行高光谱测定，并利用酶联免疫吸附法测定分析竹叶的内源激素(赤霉素、生长素、玉米素核苷和脱落酸)的差异，并建立关系模型。结果为：(1)巴山木竹和龙头竹在未开花状态下的赤霉素含量高于开花状态下的，而秦岭箭竹相反;三种竹子未开花竹的生长素和脱落酸含量都低于开花竹;未开花竹的玉米素核苷高于开花竹的。(2)除巴山木竹的生长素和玉米素核苷含量与一定波段的原始光谱显著相关，三种竹子的其他激素含量仅与光谱一阶导数在一定波段极显著相关。(3)利用特征波段得到的线性模型精度高。研究表明激素含量与光谱的相关性能预测竹子开花。
2013 Vol. 33 (09): 2512-2518 [摘要] ( 912 ) PDF (4387 KB)  ( 780 )
2519 基于流形学习和空间信息的改进N-FINDR端元提取算法
唐晓燕1，2，高 昆1*，倪国强1，朱振宇1，程颢波1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2519-06
光谱端元提取是对高光谱数据进一步分析的重要前提。由于双向反射分布函数(BRDF)，像元内的多重散射和亚像元成分的异质性等因素，高光谱图像中的混合像元实际上是非线性光谱混合。传统的端元提取算法是以线性光谱混合模型为基础，因此提取的端元精度不高。在光谱非线性混合的基础上，提出一种将流形学习与空间信息结合的改进N-FINDR端元提取算法。首先通过自适应的局部切空间排列算法寻找嵌入在高维非线性数据空间的本质的低维结构，将原始高光谱数据非线性降维到低维空间。接着利用地物分布具有连续性的特点，通过增大空间同质区域的像元的权重进行空间预处理。最后通过寻找最大单形体体积进行端元提取。提出算法很好的解决了高光谱遥感数据非线性结构，并利用了空间信息，提高了端元提取的精度。模拟数据实验和真实高光谱遥感数据实验结果均表明，采用该算法得到的结果优于顶点成分分析(VCA) 算法、基于测地线距离的最大单形体体积(GSVM)算法和空间预处理的N-FINDR(SPPNFINDR)算法。
2013 Vol. 33 (09): 2519-2524 [摘要] ( 973 ) PDF (2308 KB)  ( 670 )
2525 基于大气中性点的地-气分离方法空基验证探究
杨尚强1,2，关桂霞1，赵海盟2，赵红颖2，杨 彬2，张文凯1,2，谭 翔2,4，吴太夏3，晏 磊2*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2525-07
偏振遥感是遥感领域的一个新兴对地观测手段，地物反射的偏振效应是偏振遥感进行观测的基础。然而，地物反射具有偏振效应，大气粒子的反射与散射也具有偏振效应，并且大气的偏振效应往往大大强于地物偏振效应。当用偏振遥感器对地表目标进行观测时，大气的强偏振效应会干扰甚至覆盖地物的偏振信息。因此，如何最大限度地消除大气的偏振效应对地物偏振效应的影响是偏振遥感的一个关键性问题。大气中性点是大气中偏振度趋近为零的区域。利用大气中性点进行地-气分离理论的核心思想是将探测器放置于中性点区域进行对地观测，以减弱大气偏振对地物偏振的影响。基于国内首次大气中性点偏振遥感航空飞行实验，通过处理和分析实验所得影像数据，分别得到了中性点位置和非中性点位置影像偏振度分布，发现中性点位置偏振度集中分布区域要明显小于非中性点位置，验证了利用大气中性点进行地-气分离理论的合理性和可行性，提出了利用中性点进行偏振遥感实验所需要的条件，并初步分析出，波长较长的波段更适合于偏振遥感观测。
2013 Vol. 33 (09): 2525-2531 [摘要] ( 858 ) PDF (6204 KB)  ( 326 )
2532 四种姜黄素类似物核磁共振谱的理论研究
贾飞云1，冉 鸣2，苏 宇1，朱 江1，张 波1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2532-04
在B3LYP/6-31G(d, p)水平下优化了四种姜黄素类似物的几何构型，并通过振动分析验证了其构型稳定性。在B3LYP/6-311G(d, p)水平下计算了该类化合物的核磁共振谱，研究结果表明：四种化合物主体结构共平面性较好，为一较大共轭体系。由于羟基及甲氧基的引入，使Compound-B/C/D中C3，C4以及Compound-A/D中C5均具有较大δ值，Compound-A中C4和C6的δ值相对较小，C3的δ值相对较大。而在羰基与碳碳双键所形成的共轭羰基化合物中，羰基C13的δ值(183 ppm)相对于乙醛中的δ值(201ppm)有所减小，C11, 15(α碳)的δ值(122 ppm)相对减小，而C9, 17(β碳)的δ值(145 ppm)相对增大。最后，通过线性回归方法，利用相关系数值r研究了1H NMR δ值的实验和理论计算值的相关性，结果表明相关性较好，实验值和理论值基本吻合。
2013 Vol. 33 (09): 2532-2535 [摘要] ( 889 ) PDF (1704 KB)  ( 683 )
2536 血流控制下时间门的人体血液参数无创检测研究
吴金鹏1，孙美秀1*，康美玲1，李 刚2，李迎新1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2536-05
为了进一步提高人体血液成分无创伤测量的精度，从而达到临床的要求，提出了人体血液成分无创伤测量的一种新方法，这种方法是在血流受阻条件下，基于动力双波长时间分辨透射测量，将先进的时间门技术和拉普拉斯变换方法结合起来，对人体血液成分进行无创伤测量。该理论模拟了利用该方法在体测量人体血液参数，模拟结果显示当p>0, 强调早期到达的光子的贡献时，能提高人体血液参数的检测灵敏度。
2013 Vol. 33 (09): 2536-2540 [摘要] ( 811 ) PDF (1951 KB)  ( 370 )
2541 基于新型植被指数对冬小麦蛋白质含量的估算研究
金秀良1, 2, 3，徐新刚2, 3，李振海2, 3，王 芊2, 3，王 妍1, 2, 3，李存军2, 3，王纪华2*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2541-05
小麦蛋白质含量是衡量小麦价格的一项重要指标。本文使用三年冬小麦蛋白质含量和光谱指数数据，用2008/2009和2009/2010年数据构建新的比率指数和乘积指数，并将灰色关联算法-偏最小二乘法(GRA-PLS)进行整合，尝试提高对冬小麦蛋白质含量估算的精度，用2011年/2012年数据进行验证。研究结果表明：比率指数与冬小麦蛋白质含量的相关系数要优于单一指数，单一指数和比率指数最高相关系数(r)分别为0.726和0.751，乘积指数也可改善部分单一指数的相关系数。通过GRA-PLS方法可以提高对冬小麦蛋白质含量的估算精度，单一指数、比率指数和乘积指数的决定系数(R2)分别为0.537，0.631和0.521，对应的均方根误差(RMSE)分别为0.665%，0.564%和0.574%。结果说明用新构建的比率指数和乘积指数，并使用GRA-PLS方法对冬小麦蛋白质含量估算是可行的。
2013 Vol. 33 (09): 2541-2545 [摘要] ( 933 ) PDF (1311 KB)  ( 541 )
2546 冬小麦不同生育时期叶面积指数反演方法
赵 娟1, 2，黄文江1*，张耀鸿2，景元书2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2546-07
针对当前作物叶面积指数遥感反演过程中，在不同生育时期采用相同的植被指数进行反演存在叶面积指数反演精度较低的问题。以冬小麦为研究对象，选取了对冬小麦覆盖度响应程度不同的六种宽带和四种窄带共10种植被指数，分析比较了在冬小麦整个生育期选用当前广泛使用的归一化植被指数(NDVI)反演冬小麦的LAI和在冬小麦不同生长阶段选用不同的植被指数反演冬小麦LAI的结果差异。在冬小麦整个生育期内使用NDVI反演小麦LAI得到的LAI反演值和真实值之间的R2=0.558 5，RMSE=0.320 9。改进的比值植被指数(mSR)适合于反演冬小麦生长前期(拔节期之前)的LAI，得到的LAI反演值和真实值之间的相关系数r=0.728 7，均方根误差RMSE=0.297 1;比值植被指数(SR)适于反演冬小麦生长中期(拔节到抽穗前)，得到的LAI反演值和真实值之间的R2=0.654 6，RMSE=0.306 1;NDVI适于反演冬小麦生长后期(抽穗到成熟期)的LAI，得到的LAI反演值和真实值之间的R2=0.679 4，均方根误差RMSE=0.316 4。 研究表明：在冬小麦的不同生育时期，根据地表作物覆盖度的变化和反射率的变化，选择不同的植被指数建立冬小麦LAI的反演模型获得的反演精度均高于在冬小麦整个生育期使用NDVI获得的反演结果。说明在冬小麦的不同生育时期选择不同的植被指数构建LAI的分段反演模型可以改善冬小麦LAI的反演精度。
2013 Vol. 33 (09): 2546-2552 [摘要] ( 896 ) PDF (2040 KB)  ( 623 )
2553 土壤中六种新烟碱类农药残留的分离及光谱研究
孙宝利，陕 红，李艳华，曾娅玲，申秀丽，仝乘风
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2553-05
建立了一种可同时检测土壤中吡虫啉、啶虫脒、噻虫嗪、噻虫啉、噻虫胺、烯啶虫胺六种新烟碱类农药残留的方法，该方法操作简单、成本低廉且重现性好，符合环境研究过程中实验量大、样品量多的特点。土壤样品经乙腈：二氯甲烷(2∶1 φ)提取后，进一步用分散液液微萃取处理。分析方法采用Alltima TM C18 色谱柱(4.6 mm×250 mm，5 μm)分离，PDA检测器检测，外标法定量。六种农药在0.5～200 μg·L-1浓度范围内线性关系良好，相关系数为0.998 2～0.999 9，检测限为0.000 5～0.003 μg·mL-1 (S/N=3)。以五种土壤为代表，在0.05，0.1，1.0 mg·kg-1 三个添加水平的平均加标回收率为55.3%～95.6%，相对标准偏差为1.4～7.0%。同时应用紫外分光光度法对净化效果进行考察，证明本实验所建立的方法具有明显的净化作用，因此满足土壤中六种新烟碱类农药残留检测的要求。
2013 Vol. 33 (09): 2553-2557 [摘要] ( 907 ) PDF (1997 KB)  ( 767 )
2558 用激光点火辅助火花诱导击穿光谱技术实现铝合金的高灵敏元素分析
彭飞飞，周 奇，陈钰琦*，李润华
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2558-04
报道了采用激光点火辅助火花诱导击穿光谱技术分析铝合金中痕量元素时的分析行为。用低能量激光脉冲聚焦于样品表面并在放电电极之间产生等离子体来触发高压火花放电以改善火花诱导击穿光谱技术的分析行为。在当前空间几何配置下，研究得到了最佳的放电电压和储能电容等参数并在最佳实验条件下分析了样品中的铜元素，其检出限达到0.7 ppm。激光点火的辅助手段改善了火花诱导击穿光谱技术在元素分析时信号的稳定性、提高了分析精度。同时它还能够有效地降低放电电压，改善其空间分辨本领。研究表明激光点火辅助火花诱导击穿光谱技术具有灵敏度高、稳定性好以及具有较好的空间分辨本领的特点，非常适合于各种合金中的痕量元素分析。
2013 Vol. 33 (09): 2558-2561 [摘要] ( 914 ) PDF (1736 KB)  ( 560 )
2562 MPCVD等离子体的发射光谱研究
马志斌，吴建鹏*，陶利平, 曹 为，李国伟，汪建华
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2562-04
在2.45 GHz, 800 W微波等离子体化学气相沉积装置上，利用发射光谱对CH4/H2等离子体进行在线诊断，分析了等离子体中存在的基团，研究了甲烷浓度对各基团浓度及基团的空间分布的影响。结果表明：等离子体中存在CH, Hα, Hβ, Hγ, C2 基团和Mo杂质原子，随着甲烷浓度的升高，各基团的发射光谱强度均有增加，其中C2基团强度显著增加。CH与Hα基团的发射光谱强度比值随甲烷浓度的增加变化不大，而C2与Hα基团的发射光谱强度的比值随甲烷浓度的增加而显著增大。另外，甲烷浓度的增加使得等离子体中各基团在空间分布的均匀性变差。
2013 Vol. 33 (09): 2562-2565 [摘要] ( 833 ) PDF (2047 KB)  ( 635 )
2566 一种检测木质纤维素原料中铁含量的三波长可见光谱法
陈海祥1, 胡会超1, 曾嘉欣2, 周颖红2, 柴欣生1,3*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2566-04
建立了一种检测木质纤维素原料中铁含量的三波长可见光谱法。首先在选定的条件下采用酸水解法对样品进行预处理，然后进行1,10-菲罗啉显色并以基于416，510和700 nm波长处的吸光度检测的三波长光谱法来定量样品中的铁含量。结果表明：该方法能有效扣除酸水解样品生成的羟甲基糠醛、酸溶木素等产物以及基线漂移对测定结果的影响;与电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES法)的测定结果相比，该方法的相对误差小于5%。该方法操作简单、测定结果准确，适用于一般科研单位和生产企业对木质纤维素原料中铁含量的测定。
2013 Vol. 33 (09): 2566-2569 [摘要] ( 983 ) PDF (1553 KB)  ( 492 )
2570 液相隔膜辉光放电发射光谱法检测水中钾和钠离子
刘永军1，王 蕾2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2570-04
研究了液相隔膜辉光放电发射光谱法对水中钾离子和钠离子的检测性能，考察了外加电压和有机添加剂甲醇对检测灵敏度和检出限的影响。结果表明提高外加电压和添加甲醇能提高检测灵敏度和降低检出限。在电压850 V，添加0.6%～0.8%甲醇时钾和钠的检出限分别为0.007和0.001 mg·L-1。液相隔膜辉光放电发射光谱法检测水中金属离子具有背景光谱干扰小和灵敏度高的特点。
2013 Vol. 33 (09): 2570-2573 [摘要] ( 907 ) PDF (1807 KB)  ( 577 )
2574 DC与CC 5052铝合金冷轧后沿厚度方向织构分布状态对比的X射线衍射分析
陈明彪1，2，马 旻1，杨庆祥1，王 珊2，刘文昌1*，ZHAO Ying-mei3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2574-05
采用X射线衍射测试极图、使用专用软件计算织构取向分布函数(ODF), 研究了热轧后454℃×4h再结晶退火的直接铸造5052铝合金板(DC 5052)和双履带连续冷却铸造5052铝合金板(CC 5052)冷轧制到不同压下量的试样，自表层至心部层的冷轧织构分布差别，为工业上生产及应用DC 5052与CC 5052铝合金冷轧板提供依据。结果显示：同样的大压下量时CC 5052的β织构强度及体积分数高于DC 5052的。冷轧前CC 5052的再结晶织构Cube的体积分数小于DC 5052的，剩余位向的体积分数多于DC 5052的，导致CC 5052表层的β织构强度及体积分数达到与1/4层、中心层接近所需要的冷轧压下量比DC 5052试样需要的小。CC 5052冷轧板冲压加工方面的性能优于DC 5052冷轧板。
2013 Vol. 33 (09): 2574-2578 [摘要] ( 774 ) PDF (2041 KB)  ( 514 )
2579 内燃机油中添加剂元素含量水平及来源分析
王 豪，林振兴，邬蓓蕾
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2579-04
采用波长色散X射线荧光光谱法对来自美国、德国和日本等9个产地，SM，SN，CI和CH等级别的98个内燃机油中P，S和Cl等11个元素的含量进行了定量检测，并根据油品中Zn/P，S/Mo和Ca/Mg元素之间的比例关系，对内燃机油中的元素来源、添加剂组成及配比进行了研究。结果表明：内燃机油的中锌、磷、钙、硫、镁和钼含量分别在0.09%～0.17%，0.07%～0.15%，0.13%～0.43%，0.20%～0.47%，0.04%～0.15%和0.01%～0.05%之间;其中，Ca，S，P和Zn是内燃机油中的常见主要元素，Mg和Mo元素存在于高级别的内燃机油中，而铌、钨、钛和钠则存在于个别内燃机油中。
2013 Vol. 33 (09): 2579-2582 [摘要] ( 761 ) PDF (1739 KB)  ( 634 )
2583 基于改进型模拟退火模型的X荧光光谱寻峰方法的研究
曾国强，葛良全，罗耀耀，张庆贤，程 峰，王广西
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2583-03
在能量色散X荧光分析技术分析中，对谱信息的处理一直是研究的重点，谱光滑、寻峰、峰面积处理都是重中之重，本工作基于模拟退火算法原理，建立一种新的寻峰模型算法，该算法利用模拟退火寻找全局最优点的收敛特性，以Metropolis准则作为峰谷判断的基础，引入新的判定标准和峰谷数组，同时从谱道址两端同时收敛，以收敛到同一最优解为终止条件。同时，利用该算法与简单比较法、三阶导数法进行对比实验，结果证明该算法在X荧光光谱寻峰中有较强能力，在实际生产中具有一定价值。
2013 Vol. 33 (09): 2583-2585 [摘要] ( 689 ) PDF (1566 KB)  ( 353 )
2586 基于平场全息凹面光栅的舌诊用光谱仪的研制
任 重，刘国栋*，黄 振
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2013)09-2586-05
由于传统的望舌诊断法过于依赖中医师的经验判断，导致误诊的概率相对较大，而基于图像处理的舌诊法受光源、图像采集设备影响较大，同时对于病理不同而颜色相近的舌象识别率不高。为了克服上述缺点，利用舌光谱的“指纹效应”，通过使用光谱法来对不同性状的舌象进行诊断，为了实现这一目标，研制了一款用于舌象诊断的光谱仪，同时为了克服传统分光器件的不足，分光系统中采用了平场全息凹面光栅作为分光器件，能保证系统小型化、光通量利用率提高的同时，改善光谱成像的质量和分辨率。通过系统实验测试，该光谱仪的光谱范围达到340～850 nm, 分辨率优于2 nm，同时通过模拟实验充分验证了该系统的有效性。
2013 Vol. 33 (09): 2586-2590 [摘要] ( 844 ) PDF (1999 KB)  ( 477 )

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