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2012年 32卷 03期
刊出日期：2012-03-01
光谱学与光谱分析
 
         光谱学与光谱分析
577 无机爆炸物及其主要成分的激光诱导击穿光谱实验研究
赵 华，王茜蒨*，刘 凯，葛聪慧
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0577-05
以一种常见的无机爆炸物——黑火药及其主要成分硝酸钾作为研究对象，硝酸钠样品作为参照物，使用1 064 nm调Q激光器作为光源，进行实验研究。获得了不同环境气体(空气和氩气)中三种样品的击穿诱导等离子体光谱，在不同延迟条件下获得了三种样品的时间分辨谱，并分析了三种样品的O/N谱线强度比值随延时的变化，得出在延时596 ns时，O/N比值达到最大值。
2012 Vol. 32 (03): 577-581 [摘要] ( 1122 ) PDF (3043 KB)  ( 975 )
582 激光波长对水中金属元素激光诱导击穿光谱探测的影响
李 颖，王振南，吴江来，卢 渊，郑荣儿*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0582-04
针对激光诱导击穿光谱(LIBS)在海洋应用中的问题，对1 064和532 nm两个激发波长下水中LIBS光谱特性进行探测分析，以比较其烧蚀效果。通过激光诱导等离子体的时间分辨光谱，分析水下等离子体电子密度随时间的演化规律，1 064 nm激光诱导等离子体寿命约为1 200 ns，而532 nm激光激发情况下等离子体寿命仅约为600 ns。基于光在水中的传输特性和LIBS的实验结果，建立了获得最佳LIBS探测效果所需的入水前激光脉冲能量Eiopt(r)与探测距离r的关系，并应用到水下原位探测的模拟分析。结果表明，当探测距离不大于5 cm时，所需的入水前1 064 nm激光单脉冲能量小于100 mJ，该激发波长可用于LIBS的水下探测;当探测距离增至10 cm时，所需的入水前532 nm激光单脉冲能量只需30 mJ左右。因此，当原位探测距离增加时，则需考虑选择532 nm激光作为烧蚀光源。
2012 Vol. 32 (03): 582-585 [摘要] ( 1853 ) PDF (1616 KB)  ( 906 )
586 准连续激光调制吸收谱的多谐波分析
齐汝宾1，杜振辉1*，孟繁莉1，李金义1，高东宇1，徐晓斌1，陈文亮1,2，徐可欣1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0586-04
使用准连续二极管激光器进行多重调制光谱检测时，发现吸收光谱信号中存在着丰富的倍频、和频以及差频成分;从激光与气体吸收谱线的非线性作用角度研究了倍频、和频及差频等信号存在的必然性;从实验角度对信号特征进行研究，发现其中有些和频、差频成分的幅度比传统调谐二极管激光吸收光谱技术中的二次谐波信号的幅度更大，有望在准连续调制谱技术中提高检测的灵敏度。
2012 Vol. 32 (03): 586-589 [摘要] ( 799 ) PDF (1586 KB)  ( 848 )
590 高激发振动态RbH(Х 1Σ+,ν″=15～22)与H2，N2的振动-振动碰撞能量转移
张 彬，朱冬辉，戴 康，沈异凡*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0590-04
脉冲激光激发Rb原子至6D态，Rb(6D)与H2反应生成RbH(Х 1Σ+,ν″=0～2)振动态。研究了RbH(Х 1Σ+)高位振动态与H2，N2间的碰撞弛豫过程，利用泛频泵浦分别激发Х 1Σ+(ν″=0)至Х 1Σ+(ν″=15～22)各振动态,检测激光激发Х 1Σ+(ν″)至A 1Σ+(ν′)，测量A 1Σ+(ν′)的时间分辨激光感应荧光光谱，利用Stern-Volmer方程，得到振动能级ν″的总的弛豫速率系数kν(H2)。在H2和N2的混合气体中，总弛豫速率系数kν(H2+N2)与α(H2的摩尔配比)成直线的关系,其斜率为kν(H2)-kν(N2)，而截距为kν(N2)。对于ν″<18主要发生单量子弛豫(Δν=1)过程，kν(H2)和kν(N2)与振动量子数ν″均成线性增加关系。对于ν″≥18，多量子弛豫(Δν≥2)过程及共振振动-振动转移起重要作用。对于RbH(ν″=21)+N2(0)，测量ν″=16的布居数时间演化轮廓，在20 μs内有一个锐锋，在100～200 μs内有一个较低的宽峰，锐锋相应于RbH(ν″=21)+N2(0)→RbH(ν″=16)+N2(1)的共振转移过程，而宽峰是由相继的单量子过程产生的。
2012 Vol. 32 (03): 590-593 [摘要] ( 1650 ) PDF (1826 KB)  ( 825 )
594 基于Voigt峰的快速光谱建模算法
李津蓉1,2，戴连奎1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0594-04
间接硬建模算法是近年来提出的一种新型光谱定量分析技术，适用于分析混合物光谱与待测成分之间的非线性关系，并能够很好地解决光谱波段上的重叠峰问题。这种算法在建立定量分析模型之前先要对光谱曲线进行数学建模，即通过多个Voigt峰函数的叠加形式来描述所测得的光谱曲线。光谱建模的精确程度直接影响定量分析模型的准确性，而光谱曲线往往需要由几十个甚至上百个Voigt峰的叠加而成，因此这一过程实际是一个高维寻优问题，需要较大的运算开销并有可能令优化问题呈现“病态性”。为了降低优化问题维数，文章通过对重叠峰的判断提出了一种改进型的光谱建模算法，实验表明改进型方法与传统方法相比具有运行时间短、模型精确度高等优点。
2012 Vol. 32 (03): 594-597 [摘要] ( 1211 ) PDF (1482 KB)  ( 836 )
598 等离子体针放电的振动温度和气体温度研究
李雪辰， 牛东莹，袁 宁，贾鹏英
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0598-04
大气压等离子体针空气放电产生的低温等离子体由于脱离了真空装置，在工业上具有广泛的应用前景。本文采用等离子体针装置在空气中产生了稳定的大气压等离子体羽，并利用光谱法对等离子体羽的振动温度和气体温度进行了研究。结果发现大气压空气等离子体羽的放电区域分为强光区和弱光区。放电发光信号是宽度为几个微秒的脉冲。研究结果表明等离子体振动温度随空间位置不同在2 500～3 000 K范围变化。振动温度在强光区随着远离针尖距离的增大振动温度呈上升趋势，在5 mm左右存在极大值，在弱光区随着远离针尖距离的增大振动温度呈下降趋势。与其相似，弱光区放电的气体温度随着远离针尖距离增大，从640 K降低到540 K。这些结果对大气压空气放电的工业应用具有重要意义。
2012 Vol. 32 (03): 598-601 [摘要] ( 1615 ) PDF (1538 KB)  ( 888 )
602 基于LabVIEW的激光诱导击穿光谱谱线识别软件研究
胡志裕，张 雷*，马维光，闫晓娟，李志新，张永智，王 乐，董 磊，尹王保，贾锁堂
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0602-04
介绍了自主开发的LIBS谱线识别软件，基于LabVIEW虚拟仪器开发平台，利用二次微商和阈值判定对LIBS谱数据进行降噪、寻峰，并通过参考NIST原子光谱数据库，确定了多种常见元素的特征波长，可以自动识别元素谱线，实现了对样品所含元素种类的定性分析。该软件系统定性分析元素简单、快捷，具有一定的实用性及推广价值。
2012 Vol. 32 (03): 602-605 [摘要] ( 750 ) PDF (2521 KB)  ( 650 )
606 太赫兹时域频谱信噪比分析与规范性研究
李 萌1,2，何明霞1,2*，田 震1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0606-04
基于飞秒激光的太赫兹脉冲时域光谱技术，已经成为诸多科学领域研究中有效的新手段。文章分析了太赫兹时域系统频谱采集方式的特点，提出标准信噪比的概念，使不同的太赫兹时域频谱仪可以在同一标准下进行量化评价。在研究了信噪比特点的基础上，给出了太赫兹时域频谱信噪比的简单获取方法。并采用这种方法对几个著名太赫兹研究小组的时域频谱系统的信噪比进行了比对。该方法让使用者只须获取单次测量数据就能换算出系统的标准信噪比，给用户评价太赫兹时域频谱系统带来了极大便利。
2012 Vol. 32 (03): 606-609 [摘要] ( 1391 ) PDF (1098 KB)  ( 1055 )
610 超薄金属膜在太赫兹波段的光学特性研究
马凤英，池 泉，苏建坡*，杜艳丽，张微微，陈 明，刘建立，郭茂田，袁 斌
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0610-04
超薄金属膜在太赫兹波段的探测器、反射镜、波导器件以及太赫兹量子级联激光器中得到了广泛应用。超薄金属膜的光学常数不仅是这些器件设计中不可缺少的参数，而且是开发新型光电材料的一个重要依据。文章运用太赫兹差分时域光谱技术对超薄金属铬、镍和钛膜的光学特性研究，获得其在太赫兹波段的折射率和消光系数，并根据菲涅尔公式计算入射介质为高阻GaAs时，GaAs/Metal界面的反射谱，三种金属在0.3~1.5 THz的波段范围内的平均反射率均超过80%。研究超薄金属膜在太赫兹波段的反射特性，为设计性能优良的太赫兹辐射源、探测器及太赫兹光学元件奠定基础。
2012 Vol. 32 (03): 610-613 [摘要] ( 1384 ) PDF (1523 KB)  ( 585 )
614 Eu和Dy掺杂BaAl12O19长余辉发光性能研究
熊 毅，王银海*，胡正发，李 亚，彭铁球, 赵 慧
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0614-05
采用高温固相法在不同的气氛条件下合成了BaAl12O19：Eu2+/Eu3+，Dy3+发光材料。X射线衍射(XRD)表明：实验得到了纯净的BaAl12O19相结构, Eu和Dy的掺入并未改变相结构。通过比较发现，Eu和Dy掺杂后导致XRD衍射峰向高角度有微小移动，显示Eu和Dy取代晶格中Ba后使面间距发生变化。发射光谱表明：在不同条件下合成的样品都存在 Eu2+的4f65d1→4f7之间的宽带跃迁;空气气氛下合成的样品中Eu2+的宽带跃迁的存在表明样品中发生了自还原现象。Dy3+的加入使样品发光增强，同时样品具备了长余辉特性。还原气氛下合成的Eu和Dy共掺样品的余辉衰减和热释光研究表明所得样品具有良好的室温和高温长余辉性能。
2012 Vol. 32 (03): 614-618 [摘要] ( 1134 ) PDF (1955 KB)  ( 512 )
619 LED激发有机材料MPPV的光谱分析
毕长栋，张方辉
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0619-03
通过旋涂方法在玻璃片上涂敷一层有机材料MPPV，其中有机材料MPPV溶于有机溶剂四氢呋喃溶液中，MPPV：四氢呋喃的比例分别为25 mg∶1 mL，50 mg∶1 mL，100 mg∶1 mL，150 mg∶1 mL。然后分别使用蓝光、白光LED去照射有机薄膜层来研究其发光特性。结果表明：蓝光LED、白光LED均能激发有机材料MPPV使其在600～750 nm区域产生红光光谱，且随着溶解质量分数的增加，光谱色坐标从(0.265 4，0.248 9)移向(0.395 4，0.288 0)，发生红移。当MPPV：四氢呋喃的比例为100 mg∶1 mL时，拥有最好的显色指数86.1，实验中色温最低可达2 609 K，这比使用蓝光LED激发黄色YAG荧光粉得到的白光LED 色温更低。因此蓝光LED、白光LED通过激发有机材料MPPV可以显著提高LED的显色指数及发光性能。
2012 Vol. 32 (03): 619-621 [摘要] ( 1555 ) PDF (1126 KB)  ( 671 )
622 Ce激活氯化钠在真空紫外光激发下的发光性质
艾孜提艾力·阿布力克木, 古扎阿艺·居曼, 艾尔肯·斯地克*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0622-03
采用水热蒸发法制备了NaCl∶Ce3+荧光粉，并通过X射线衍射(XRD)研究了材料的晶体结构。测量并分析材料在室温下的真空紫外激发光谱及相应的发射光谱。结果表明309和324 nm的发射峰，对应于Ce3+离子的5d→4f(2F5/2, 2F7/2)跃迁;激发谱显示6个峰，峰位分别为148，190，205，216，232和247 nm。148 nm的激发峰是基质吸收引起的;190，205，216，232和247 nm是Ce3+的4f→5d跃迁引起的。
2012 Vol. 32 (03): 622-624 [摘要] ( 1678 ) PDF (1246 KB)  ( 905 )
625 利用紫外Mie散射激光雷达探测澳门地区沙尘暴事件
刘巧君1,2, 郑玉臣1,2*, 朱建华1, 冯瑞权3, 曾秀桦3, 谭建成3, 冼保生3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0625-05
研制了一台工作波长为355 nm的紫外高能Mie散射激光雷达，并利用该激光雷达在2010年一次沙尘暴事件期间对澳门上空的大气进行了探测，得到了澳门地区不同时刻的气溶胶消光系数垂直廓线。利用Fernald方法反演得到的气溶胶近地面消光系数随时间的变化与当地气象数据具有较好的一致性，气溶胶消光系数与当地可吸入颗粒物浓度的相关性达到了0.93。气溶胶垂直廓线显示，在沙尘暴来临期间存在明显的沙尘气溶胶凝集层。通过气溶胶轨迹倒推，分析了沙尘气溶胶的来源及路径。观测结果表明，该激光雷达可以在特殊天气条件下对澳门地区气溶胶进行有效探测，这将有助于深化对澳门上空气溶胶特性的研究。
2012 Vol. 32 (03): 625-629 [摘要] ( 1633 ) PDF (2430 KB)  ( 699 )
630 FTIR分析共价偶联对抗体蛋白二级结构的影响
俞思明1，彭运平1, 2，于淑娟1*，吕 欢1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0630-05
用共价偶联的方法制备了免疫胶乳，并利用傅里叶变换红外光谱技术，结合差谱、去卷积、二阶导和曲线拟合等计算机辅助分析方法，研究免疫胶乳中抗体蛋白的二级结构。结果表明，随着pH值的升高以及胶乳浓度的增大，抗体蛋白的有序结构含量增加。由此认为共价偶联会对抗体蛋白的二级结构产生较为显著的影响。
2012 Vol. 32 (03): 630-634 [摘要] ( 1820 ) PDF (1885 KB)  ( 818 )
635 红外光谱分析丙烯酸树脂包膜尿素膜降解特征
李东坡1, 2，武志杰1*，梁成华2，陈利军1，张玉兰1，聂彦霞1, 3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0635-07
采用傅里叶变换红外光谱吸收(FTIR)方法分析丙烯酸树脂包膜尿素及与生化抑制剂结合的四种肥料在棕壤中膜降解特征，尝试利用红外光谱技术分析丙烯酸树脂膜降解特征，为包膜尿素肥料的应用提供科学依据。分析表明，成膜的化学成分，分子结构和膜组成没有因不同种生化抑制剂的加入而受到影响。膜特征峰出现在3 479～3 195，2 993～2 873，1 741～1 564，1 461～925和850～650 cm-1 之间，主要是CH3，CH2的—C—H，—OH，C—O，C—C，C—O—C，CO， CC的不对称、对称伸缩振动吸收，峰面随时间变化由平到尖，由宽到窄，吸收强度因化学键量变强弱不一。60 d前四种肥料膜红外吸收光谱没有明显区别，膜降解缓慢;而60 d后降解速度加快，以120 d降解速度最快， 310 d 后四种肥料膜主要分子结构没有实质性改变，膜材料主要成分在棕壤中降解十分缓慢，降解速度并没有明显受到不同生化抑制剂的影响。降解特征可以用红外吸收光谱测定与描述，红外光谱能够描绘膜降解动态，物质化学基团变化，降解速度的差别。
2012 Vol. 32 (03): 635-641 [摘要] ( 1595 ) PDF (2319 KB)  ( 785 )
642 基于近红外光谱技术的人体血糖浓度无创检测系统的研制
李庆波，刘杰强，李 响
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0642-05
开发了一种小型化人体血糖浓度无创检测系统，该系统可实现人体血糖浓度的快速、实时、无创检测，主要由嵌入式系统、夹具、光源系统和微型光栅光谱仪四部分组成。提出了一种光源稳压驱动电路方案，可满足多种光谱采集条件对光源的要求。同时提出了一种一体化夹具设计方案，不仅简化了系统的光学结构，而且提高了测量条件的可重复性。分别用小波去噪和核偏最小二乘法对采集的光谱数据进行预处理和数学建模，并对系统进行性能评价，血糖浓度预测值与标准值的相关系数为0.95，预测均方根误差为0.6 mmol·L-1，系统的重复性较好。
2012 Vol. 32 (03): 642-646 [摘要] ( 1650 ) PDF (1616 KB)  ( 854 )
647 红外热不对称分析用于面神经功能损伤的客观评估
刘旭龙1，洪文学1，宋佳霖1，吴振英2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0647-04
健康人体的温度分布存在一种双侧对称性，当面神经功能受损时，将改变这种热分布的对称性。人体热量大多通过红外辐射的形式散发，因此利用红外热成像技术可以有效捕捉这种红外热辐射分布的改变。本文提出一种新的热不对称分析的方法——有效热面积比，即计算面部特定区域与对侧区域的温差乘以温度异常区面积与总面积之比。利用这种方法对面神经功能损伤的患者和健康人群作对照性试验，结果显示：此方法的特异性和敏感性平均为0.90和0.87，比常规方法提高了7%和26%，有效热面积比与面神经功能的损伤程度正相关，平均为0.664。因此，关于诊断和评估面神经功能，红外热成像是一种有力的工具，有效热面积比是一项高效的临床指标。
2012 Vol. 32 (03): 647-650 [摘要] ( 1498 ) PDF (1273 KB)  ( 799 )
651 Be扩散处理、热处理和天然双色昌乐蓝宝石的宝石学特征与鉴别
陈 涛1, 2，杨明星1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0651-04
对中国山东昌乐Be扩散处理、热处理和未处理双色蓝宝石(黄色和蓝色)进行了宝石学常规测试、紫外可见光谱、红外光谱、电子探针和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)测试，以获得它们的谱学特征，提出其鉴别方法。研究发现Be扩散处理双色蓝宝石仅出现Fe3+—Fe3+形成的紫外可见吸收峰，而且377 nm吸收峰的强度异常高。红外光谱中，热处理和未处理的双色蓝宝石存在明显的3 310 cm-1羟基吸收峰，而该吸收峰在Be扩散处理双色蓝宝石中消失。因此，紫外可见光谱和红外光谱可用于鉴别Be扩散处理、热处理和未处理双色蓝宝石。另外，二碘甲烷浸油实验也可识别Be扩散处理双色蓝宝石。
2012 Vol. 32 (03): 651-654 [摘要] ( 1785 ) PDF (1268 KB)  ( 927 )
655 近红外拓扑方法在南疆红枣品质分析中的应用
罗华平1，2，卢启鹏2*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0655-05
从南疆红枣的物理和光谱特征两方面，通过反复调整和逐步细分相结合的方法，给出红枣品质细分和特征因子分析框图。实际应用中可依据不同需要设置最佳光谱参数来提高光谱重复性和质量。实验分离出南疆红枣常见的裂口褐变、色泽和成分等光谱特征因子，如褐变特征因子明显尖峰特征谱线位置10 170 cm-1。通过光谱图的特征分析，初步建立了红枣近红外光谱和部分品质之间的对应关系，为下一步红枣品质编码奠定了基础。该方法可节省大量重复建模费用，在建立红枣近红外品质分析标准和模型库共享方面有较好的应用前景。
2012 Vol. 32 (03): 655-659 [摘要] ( 1199 ) PDF (1729 KB)  ( 1040 )
660 第4代航天育种白芷的FTIR分析
朱艳英，吴鹏乐，刘美义，王志宙，郭西华，关 颖
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0660-04
针对植物航天育种变异大的特点，利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合二阶导数谱对第4代航天育种白芷与地面组白芷从整体上对主要组分进行测定和对比分析。结果表明： 太空白芷主要活性成分香豆素类组分(1 741 cm-1)含量增加，蛋白质(1 459，1 419 cm-1)和脂肪(930 cm-1)组分含量略有增加;而淀粉、膳食纤维(1 152，1 105，1 080，1 050 cm-1)的含量大幅度降低。二阶导数谱中峰强差异更明显，1 279 cm-1处揭示出太空白芷含有胺类组分。航天育种有利于选育出变异幅度大的特异质白芷新品种。
2012 Vol. 32 (03): 660-663 [摘要] ( 1704 ) PDF (1494 KB)  ( 843 )
664 应用近红外光谱分析不同生态环境的烟叶特性
张 璐1，唐兴宏2，马 翔2，钱颖颖2，王萝萍2，温亚东2，王 毅2，张晔晖1，赵龙莲1，李军会1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0664-05
以2010年云南、河南、福建、广东、江西等省份11个不同生态环境地点，三个部位烟叶共495份样品为试验对象，应用近红外光谱分析不同生态环境烟叶的品质特性，结果表明：相同生态环境下，上部与中部烟叶的品质特性差异较小，而上部与下部、中部与下部烟叶的品质特性差异较为明显;不同生态环境下烟叶的品质特性间的相似性关系具有较好的一致性，其分析集与验证集特征投影值的相关系数达0.98以上。同时提出了一种相似度计算方法来表征不同生态环境下烟叶品质特性之间的相似关系，其结果可为烟叶的种植规划、质量管理以及烟叶配方等提供量化的参考数据。
2012 Vol. 32 (03): 664-668 [摘要] ( 1123 ) PDF (1925 KB)  ( 785 )
669 高温高压下草酸脱羧反应中的拉曼光谱研究
王慧媛，郑海飞*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0669-04
应用水热金刚石压腔结合拉曼光谱技术研究了高温高压下草酸溶液的热稳定，使用拉曼光谱对其脱羧反应及产物进行监测。结果表明低温升温过程中，草酸的拉曼谱图中各个特征振动峰没有发生变化，随着温度的继续升高，其特征振动峰逐渐变弱。达到一定温度后，羧基的拉曼特征峰消失，草酸发生脱羧反应：C2H2O4—2CO2+H2生成CO2和H2。高温高压下草酸发生热分解的温度压力之间呈线性关系，其线性回归方程为P(MPa)= 12.839 T(K)-5 953.7，R2=0.99。草酸脱羧反应的摩尔体积变化与温度压力的关系为ΔV(cm-3·mol-1)=16.69-0.002P(MPa)+0.005 2T(K)，R2=0.99。
2012 Vol. 32 (03): 669-672 [摘要] ( 818 ) PDF (1769 KB)  ( 881 )
673 石膏溶解相变过程中流体效应的拉曼光谱研究
王世霞1, 2，郑海飞2*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0673-03
应用拉曼光谱仪，原位观测了不同流体中石膏随温度变化的溶解相变过程。纯水流体升温过程中，石膏在170～190 ℃范围内发生脱水，相变为无水石膏，随后升至250 ℃再快速降至常温，无水石膏无变化，脱水相变过程不可逆;1 mol·L-1 Na2SO4溶液升温过程中，石膏在170～190 ℃范围内发生脱水，相变为无水石膏，升至250 ℃再快速降至常温，无水石膏重新相变为含水石膏，脱水相变过程可逆。该研究反映流体效应会影响矿物溶解相变机制，研究过程中不可忽视。
2012 Vol. 32 (03): 673-675 [摘要] ( 1130 ) PDF (1748 KB)  ( 799 )
676 常温及常压至1.2 GPa条件下异辛烷的拉曼光谱研究
张菲菲，郑海飞*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0676-05
利用碳化硅压腔在室温(25 ℃)下，研究了异辛烷(2,2,4-三甲基戊烷)在常压至1.2 GPa条件下的拉曼光谱特征。研究结果表明，异辛烷CH2和CH3的碳氢伸缩振动的拉曼位移随着压力的增大均呈线性向高频方向移动，其拉曼位移与压力的函数关系为：ν2 873=0.002 8P+2 873.3; ν2 905=0.004 8P+2 905.4; ν2 935=0.002 7P+2 935.0; ν2 960=0.012P+2 960.9。在1.0 GPa附近，异辛烷的拉曼位移出现突变，与显微镜下观察发生的异辛烷液-固相变一致。结合异辛烷在常压下的熔点数据，获得了异辛烷的液-固两相相图，并根据克拉贝龙方程获得了液-固相转变过程中的摩尔体积变化量ΔVm=4.46×10-6 m3·mol-1和熵变ΔS=-30.32 J·K-1·mol-1。
2012 Vol. 32 (03): 676-680 [摘要] ( 1703 ) PDF (1882 KB)  ( 778 )
681 新疆和田黑色透闪石质软玉振动光谱特征及颜色成因
杨晓丹1，施光海1，刘 琰1, 2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0681-05
采用X射线荧光光谱仪、X射线粉晶衍射仪、红外光谱仪、拉曼光谱仪等对黑色透闪石质软玉样品进行化学成分和谱学特征研究。通过X射线粉晶衍射判定所采样品全部属于透闪石质软玉，采用红外光谱仪和拉曼光谱仪对样品进行振动光谱测试，并结合化学成分测试结果分析墨玉的组成和颜色成因。结果显示，黑色透闪石质软玉可分为两种：由含铁量较高的阳起石组成的(TFe2O3：7.47Wt%～11.97 Wt%)，另外一种是由透闪石和石墨组成，并且含铁量比较低(TFe2O3：0.56 Wt%～4.74 Wt%)。两者的振动光谱特征与透闪类矿物基本一致，在含石墨透闪石的拉曼光谱中出现了石墨特征峰1 581 cm-1。因此，拉曼光谱在区分阳起石致色和石墨致色的黑色透闪石质软玉比红外光谱更加敏锐，该方法可以成为无损鉴定黑色透闪石质软玉颜色成因和产地来源的重要辅助手段。
2012 Vol. 32 (03): 681-685 [摘要] ( 618 ) PDF (2880 KB)  ( 1047 )
686 基于银胶纳米颗粒的痕量三硝基甲苯的表面增强拉曼光谱的实验研究
张春玲1，李 喆1，吴正龙2，韩德俊1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0686-05
近年来对作为典型的硝基苯环类炸药的三硝基甲苯(TNT)的痕量检测受到越来越多的关注。将银胶纳米颗粒作为表面增强拉曼散射(SERS)基底，研究了10-6mol·L-1的TNT的表面增强拉曼光谱的优化实验条件，重点研究了氯化钠溶液(NaCl)的含量以及碱性水解对TNT的表面增强拉曼光谱的影响。实验发现SERS样品中如果没有加入NaCl溶液，将观察不到TNT的SERS谱。加入的NaCl的含量必须在某一个范围之内才能观察到TNT的SERS谱，而且在这个范围之内，随着NaCl含量的增加，TNT的1 392 cm-1处的拉曼峰出现先增大后减小的现象。对NaCl在TNT的SERS中的作用给予了理论解释。研究还发现TNT分子经过碱性水解后，与银纳米颗粒之间的吸附作用增强，其SERS谱的强度明显优于未经碱性水解的SERS结果。
2012 Vol. 32 (03): 686-690 [摘要] ( 401 ) PDF (1861 KB)  ( 837 )
691 1.0～4.4 GPa下奥长石拉曼光谱特征的变化
谢 超，杜建国*，崔月菊，陈 志，张炜斌，易 丽，邓 莉
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0691-04
常温、1.0～4.4GPa下，利用激光拉曼光谱研究了奥长石晶体结构随压力的变化。发现，压力为2.9 GPa时，517 cm-1附近出现新的谱峰，奥长石开始相变。3.4 GPa时，源于奥长石结构中M—O伸缩振动的288 cm-1拉曼谱峰频移发生突变，517 cm-1附近谱峰消失，奥长石由三斜晶系完全相变为单斜晶系(P1-I1)。随压力增加，归属于奥长石四面体结构中Si—O—Si弯曲振动的458 及516 cm-1谱峰随压力增加有规律地向高频方向偏移，斜率分别是1.667 cm-1/GPa和3.560 cm-1/GPa，而源于Al—O—Al弯曲振动的480 cm-1谱峰与压力没有明显的线性变化关系。卸压过程中，288 cm-1拉曼谱峰频移保持不变，458，480及516 cm-1谱峰向低频偏移。长石类矿物的相变压力与结构中八元环所含阳离子种类有关。
2012 Vol. 32 (03): 691-694 [摘要] ( 1764 ) PDF (1759 KB)  ( 769 )
695 拉曼光谱法结合薄层层析分析红酵母色素
袁玉峰1, 2, 陶站华2，王 雪1, 2，黎永青3，刘军贤1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0695-04
利用薄层层析色谱法分离红酵母色素，结果显示，红酵母细胞能合成至少三种色素，即β-胡萝卜素、红酵母红素、圆酵母红素;采集三种色素的拉曼光谱，光谱数据经过背景扣除、基线校正、三点平滑等方法预处理，统计不同色素的平均光谱，结果表明三种色素的CC拉曼位移不同，并且β-胡萝卜素的拉曼位移最多，红酵母红素和圆酵母红素的含量较多;定量分析色素特征峰高比值，各色素峰高比值差异不大，峰高比值能用作参数，为深入研究活体细胞内色素的相对含量提供参考。以上结果表明，拉曼光谱法结合薄层层析能够分析红酵母色素，可以提供红酵母色素的丰富信息，是研究色素的有效方法。
2012 Vol. 32 (03): 695-698 [摘要] ( 1793 ) PDF (1403 KB)  ( 981 )
699 拉曼和紫外光谱法研究阿司匹林及其与DNA的相互作用
康倩倩，周光明*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0699-04
检测了阿司匹林对照品与肠溶片的常规拉曼光谱和表面增强拉曼光谱，归属了各个振动峰位和增强峰位;研究了阿司匹林溶液与DNA相互作用的表面增强拉曼光谱与紫外光谱。结果表明：阿司匹林对照品与肠溶片的NRS及SERS图谱基本一致，药品的辅料对阿司匹林的检测几乎没有影响;在SERS中，阿司匹林分子是通过羧基和苯环垂直吸附在纳米银表面;阿司匹林分子与DNA相互作用的主要键合模式是插入作用，阿司匹林中的苯环和CO插入到DNA双螺旋结构的碱基对之间，为深入了解此类药物的作用机理提供了十分重要的信息和有益的参考。
2012 Vol. 32 (03): 699-702 [摘要] ( 2233 ) PDF (1640 KB)  ( 649 )
703 基于密度泛函理论的三聚氰胺结构及振动光谱研究
郭沫然，任 玉，张天幕，宋宛营，靳美会，石晓光，张喜和，蔡红星*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0703-05
利用密度泛函(DFT)算法，对三聚氰胺分子的空间结构进行了优化;然后分别用MP2/6-31G和DFT/DGTIVP两种算法计算了它的拉曼光谱与红外光谱，给出光谱强度图;对比了两种算法的拉曼光谱图和其实验光谱图，结果显示了很好的一致性;给出了三聚氰胺分子中的各原子间键长，键角等空间结构参数;并对三聚氰胺分子在550～3 800 cm-1区间的振动谱做了指认。上述工作将有助于食品中三聚氰胺含量测量技术的研究。
2012 Vol. 32 (03): 703-707 [摘要] ( 1730 ) PDF (1856 KB)  ( 917 )
708 城镇污水厂尾水人工湿地深度处理过程中DOM三维荧光光谱特征
杨长明，汪盟盟，马 锐， 李建华
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0708-06
采用三维荧光光谱(3D-EEM)分析研究了两种基质水平潜流人工湿地在深度处理城镇污水处理厂尾水过程中溶解有机物(DOM)组成特征。结果表明，两种潜流人工湿地对尾水中CODcr和DOC的去除率平均分别达到61.6%和70.1%。相比较而言，陶粒基质湿地对尾水有机物去除效果略优于沸石基质湿地。三维荧光扫描结果显示，湿地进水中表征出类溶解性有机物，即色氨酸类芳香族蛋白质(S)、溶解性微生物代谢产物(T)、可见类富里酸(M)、紫外类富里酸物质(A)。经过人工湿地净化处理后，出水中4个峰的相对荧光强度均有不同程度的降低，其中M峰和T峰的相对荧光强度降低最为明显，平均分别降低了16.4%和11.7%;人工湿地出水中腐殖类物质芳香性较弱，含有的苯环结构有机物较少，这说明潜流人工湿地对尾水中化学性质较为稳定、难以分解、不易被生物利用的类腐殖质有较好的去除效果。M峰和T峰的荧光强度在沿程上逐渐减小，S峰随沿程呈现出先增大后减小的趋势。与沸石湿地相比较，陶粒基质水平潜流人工湿地系统对尾水中DOM的特征峰荧光强度削减更为明显。
2012 Vol. 32 (03): 708-713 [摘要] ( 1561 ) PDF (3143 KB)  ( 683 )
714 三维荧光光谱及平行因子分析在石油类污染物检测分析中的应用
潘 钊，王玉田，邵小青，吴希军，杨丽丽
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0714-05
以三维荧光光谱技术结合平行因子分析算法研究了石油类污染物识别与浓度测量方法，重点分析了两种以上成品油共存时对测量的影响。以0#柴油、97#汽油与煤油的CCl4溶液为测量样本，通过两种或三种油不同配比的混合溶液来模拟多种石油类污染物共存的状态，研究平行因子分析方法在复杂混合物共存体系成分分析时的特点。实验分别针对汽柴油混合溶液、柴煤油混合溶液以及存在少量煤油干扰成分的汽柴油溶液，分解得到各溶质的激发与发射特征光谱，实现了各混合样品中主要成分含量的同时测量，计算了平均回收率。结果表明，该方法能够实现石油类污染物中共存成分的识别与浓度测量。
2012 Vol. 32 (03): 714-718 [摘要] ( 1782 ) PDF (2146 KB)  ( 883 )
719 荧光光谱法研究核黄素与核黄素结合蛋白的相互作用
武小芬，蔡朝霞，孙术国，黄 群，任国栋，何 兰，马美湖*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0719-04
运用荧光光谱研究了核黄素与核黄素结合蛋白的相互作用，并探讨了两者间的结合类型、结合常数、结合过程中热力学参数和能量转移。结果表明：核黄素结合蛋白内源荧光的猝灭是由于核黄素与蛋白质之间形成复合物，并符合静态猝灭机理。298，308，318 K下核黄素与核黄素结合蛋白的结合常数分别为：5.35×108，1.54×108，0.56×108 L·mol-1。热力学数据表明核黄素与核黄素结合蛋白之间主要作用力为氢键和范德华力。Frster能量转移理论确定了核黄素与核黄素结合蛋白的作用距离与能量转移效率分别为0.70 nm与0.39。利用同步荧光光谱研究了核黄素结合蛋白与核黄素结合过程中构象的变化。
2012 Vol. 32 (03): 719-722 [摘要] ( 1770 ) PDF (1693 KB)  ( 936 )
723 复合氧化物纳米粉体颜料的制备和表征
丁 洁1, 2, 岳世娟2, 3, 刘翠格3, 魏永巨3, 孟 涛4,江菡婕5, 史永正4, 徐怡庄2*, 余 江1*, 吴瑾光2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0723-06
印染行业重点技术发展的目标之一就是研制开发高效、环保、安全的新型染化料，为了解决纺织印染中的废水污染问题，发展无水印染新技术, 是一个引起人们广泛关注的新研究方向。我们受红宝石，蓝宝石结构特征的启发，尝试采用均相沉淀法合成以α-氧化铝为基质，通过少量掺杂呈色离子的复合氧化物颜料。实验中，将结晶氯化铝和一定比例的发色离子氯化物混合，用适量的蒸馏水溶解，再溶入尿素和聚乙烯吡咯烷酮，超声振荡均匀，将上述液体加热回流，煅烧反应后的产物，得到纳米无机颜料。通过XRD测定样品的晶型和纯度，确定新型颜料的主体成分是α-氧化铝，用紫外可见光谱仪测试样品的漫反射光谱，发现掺杂离子周围的配位环境变化导致吸收峰谱带发生变化。在此基础上用分光密度仪表征样品的色度，应用SEM进行微观形貌分析，样品粒径范围在200～300 nm。将制成的复合氧化物颜料用饱和盐酸浸泡，对浸出液进行ICP测试，发现掺杂离子溶出量非常少，说明新型颜料具有良好的化学稳定性。上述结果说明，这类新型无机纳米粉体颜料各种耐性良好、无毒害，可以满足熔体纺丝要求，有望在无水印染方面得到应用。
2012 Vol. 32 (03): 723-728 [摘要] ( 1565 ) PDF (2041 KB)  ( 1218 )
729 鄱阳湖水体悬浮颗粒物散射光谱分解方法研究
陈莉琼1，陈晓玲1,2,3，田礼乔1*，邱 凤1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0729-05
内陆水体复杂性为水体悬浮颗粒物散射光谱分解带来难题，也制约着水色遥感理论算法的发展。以2009年鄱阳湖秋季观测数据为基础，提出一种二元简化主轴(ranged major axis, RMA)方法的水体悬浮颗粒物散射光谱分解模型，对鄱阳湖水体中悬浮无机颗粒物与有机颗粒物的散射光谱进行了提取研究。结果表明采用RMA方法建立的悬浮颗粒物散射光谱分解模型在鄱阳湖具有很好的分离效果，在高浑浊水体区域总悬浮颗粒物散射系数预测误差在15%以内，与现有方法相比具有明显优势。分解结果显示鄱阳湖悬浮颗粒物散射主要来自以伊利石/蒙脱石为主要成分的无机颗粒物，RMA方法能够反映占主导地位悬浮颗粒物的散射特性，可以为高浑浊水体散射模型与水色遥感反演算法的研究提供重要依据。
2012 Vol. 32 (03): 729-733 [摘要] ( 1494 ) PDF (1415 KB)  ( 754 )
734 常压等离子体作用下CO2氧化CH4转化反应的光谱分析
翟林燕1，于 淼1，周 倩1，袁学德2，张秀玲2*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0734-05
采用光谱原位诊断技术在200～900 nm范围内采集并标识了不同CO2添加量时CH4等离子体光谱。确定了常压下不同CO2添加量时CH4等离子体的活性物种。CO2添加量不同活性物种谱峰相对强度变化趋势不同，O活性物种谱峰相对强度随CO2添加量增加迅速增加。C2活性物种谱峰相对强度随CO2添加量增加逐渐降低。反应体系产生的活性O对CH4转化反应产物具有明显影响，CO2添加量不同，CH4转化反应机理不同。当CO2添加量小于30%时，CH4转化以偶联反应为主。CO2添加量大于30%时，CH4转化以重整反应为主。
2012 Vol. 32 (03): 734-738 [摘要] ( 1810 ) PDF (1961 KB)  ( 739 )
739 光谱分辨率对黑土有机质预测模型的影响
刘焕军1, 2，吴炳方1*，赵春江2，赵云升3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0739-04
高光谱遥感以其高光谱分辨率适于反射光谱特征复杂的地物识别与参数反演，但对于反射光谱特征平滑的地物，高光谱数据可能存在数据冗余问题。本研究对实验室测定的黑土高光谱反射率进行重采样，基于统计分析方法研究了光谱分辨率对黑土有机质预测模型精度的影响，结果表明：黑土有机质含量高，土壤有机质的光谱作用范围宽(445～1 380 nm);黑土有机质光谱预测模型精度随光谱分辨率降低，呈现先增后减的趋势，最优模型的光谱分辨率为50 nm，低于高光谱遥感波段设置，略高于多光谱传感器波段设置;黑土有机质光谱预测最优模型以倒数对数微分为自变量，模型决定系数R2=0.799，RMSE=0.439，研究成果为土壤有机质遥感反演、光谱速测仪器的研制，以及传感器波段设置提供理论基础与技术支持。
2012 Vol. 32 (03): 739-742 [摘要] ( 589 ) PDF (1288 KB)  ( 910 )
743 水分环境梯度下野鸭湖湿地典型植物光谱特征分析
张翼然，宫兆宁*，赵文吉
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0743-06
湿地植物在生态水分、物质能量循环中起到重要作用，能够综合反映湿地的生境特征。分别选取典型沉水植物、浮水植物、挺水植物、湿生植物和中生植物，采用导数法和包络线去除法，分析不同水分环境梯度下植物的光谱特征和变化趋势。挺水植物、湿生植物和中生的反射率值最高，其次为浮水植物类型，沉水植物受到水体的强烈影响，反射率值最低。导数法能够将原始光谱曲线的变化趋势放大，呈现出更多的特征波段。光谱曲线在520和710 nm附近达到增长最快点，并可作为区别沉水植物与其他植物类型的特征波段。挺水植物香蒲和湿生植物三叶鬼针草的绿峰值最高。依照水分环境由高到低变化，沉水植物、浮水植物和挺水植物的红边值逐渐上升，湿生植物和中生植物的红边值略低。包络线去除法将原始的光谱曲线转化成吸收曲线，吸收深度变化表现为沉水植物<浮水植物<挺水植物<湿生植物，而中生植物值要略低于湿生植物。除中生植物外，植物在500和675 nm附近的吸收面积随着水分环境梯度的降低而升高。
2012 Vol. 32 (03): 743-748 [摘要] ( 183 ) PDF (2761 KB)  ( 624 )
749 硒对钝顶螺旋藻氧化损伤的拮抗作用的光谱学特性及机制
吴华莲，陈填烽*，尹 希，郑文杰*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0749-06
研究了亚硒酸钠预处理对H2O2氧化胁迫下钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)的生长、藻丝体形态、谱学特性以及细胞内活性氧(ROS)水平的影响，探究硒拮抗氧化胁迫保护螺旋藻的机制。结果显示，H2O2氧化胁迫明显抑制螺旋藻的生长，藻丝体严重受损，可见光吸收440 nm峰增强，620和680 nm峰降低;荧光发射和激发光谱特征峰强度明显降低，藻胆蛋白特征发射峰由660 nm蓝移至650 nm;红外光谱透射峰没有发生位移，蛋白质和多肽的特征谱带酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅱ带相对强度降低;细胞内ROS相对含量显著性升高。硒预处理24 h呈剂量效应地减轻由H2O2胁迫引起的氧化损伤，有效地抑制胞内ROS的过度累积，提高螺旋藻的抗氧化能力，缓解了氧化胁迫对光能捕获和传递等重要生理功能的影响。
2012 Vol. 32 (03): 749-754 [摘要] ( 1679 ) PDF (2314 KB)  ( 559 )
755 基于体表内部虚拟超谱图的组织结构和成分变化检测
林 凌1, 吴红杰1, 赵丽英1, 李 刚1, 张宝菊2, 武津城2*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0755-05
为实现生物组织结构和成分变化的同时检测，提出体表内部虚拟超谱图(virtual internal hyperspectrum of body surface，VIHBS)概念。在此基础上，设计了由调制光源、平移采集装置和光谱仪构成的VIHBS采集系统。以猪肉为实验对象，等分为三份，一份为对照，剩余两份分别掺入红色滤光片和注入高散射物质脂肪乳溶液，模拟猪肉组织结构和成分的变化，并距入射光纤/mm处开始每隔0.5mm进行17个点的数据采集。结果表明，调制光源有效地抑制了环境光和光电器件暗电流影响，VIHBS技术在可见光波段实现了红色滤光片定位检测，以及在近红外波段的脂肪乳引起组织成分变化的筛查。这一研究表明VIHBS技术对组织内部结构和成分变化的检测有很大的可行性，随着研究深入有望为人体皮肤异常或疾病的早期诊断和筛查提供新手段。
2012 Vol. 32 (03): 755-759 [摘要] ( 682 ) PDF (2412 KB)  ( 506 )
760 基于数学形态学的快速糖尿病视网膜病变自动检测方法
高玮玮，沈建新，王玉亮
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0760-05
基于眼底视网膜图像的糖尿病视网膜病变(糖网)自动检测不仅可使得实施大规模糖网筛查成为可能，也可为糖网早期诊断、及时治疗以及人眼视觉科学研究提供重要依据。为此，提出了基于数学形态学的糖网病灶自动检测算法：首先利用数学形态学结合阈值分割快速提取出视盘，在此基础上得到病灶候选区域;然后利用形态学重建等获取精确的病灶轮廓，从而实现病灶的准确检测。实验结果表明，该算法能够快速，有效地检测出眼底视网膜图像中的糖网病灶。
2012 Vol. 32 (03): 760-764 [摘要] ( 616 ) PDF (1746 KB)  ( 817 )
765 模拟全血基体中铅及其同位素的富集与分离研究
吴 晶1, 4，欧阳荔1, 3*，唐晓萍2，刘铁兵1，刘多见1，王京宇1, 3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0765-05
利用富集分离方法，克服高浓度基体对铅浓度及铅同位素测定的影响。应用专利方法对模拟全血基体中的铅进行富集分离，用ICP-MS测定富集分离前后的铅浓度、基体浓度及铅同位素比值。富集分离后的铅回收率均在99%以上，对Na和K等主要离子的去除率约为80%;各个铅同位素的浓度值随着基体浓度的增大而减小(p<0.001)，但铅各同位素的比值则与基体浓度无关;当基体浓度>62.5 μg·mL-1时，各个铅同位素强度会随着测定次数的增加而迅速衰减。富集分离专利方法对复杂基体中痕量铅的回收率高，对杂质离子的去除率较好;明显消除了高浓度基体对ICP-MS进样系统的堵塞现象，操作简便、成本低、引入污染少，可以提高各个铅同位素浓度测定的准确度和精密度，且对铅同位素比值测定准确度无明显影响。
2012 Vol. 32 (03): 765-769 [摘要] ( 1598 ) PDF (1418 KB)  ( 756 )
770 基于浮动基准法的无创血糖检测实验应用研究
余 辉1,2，齐 丹1，李恒达1，徐可欣3*，袁卫杰1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0770-05
近红外无创血糖浓度测量面临着信号微弱、仪器信噪比低、血液中其他成分干扰以及人体生理环境不断变化等因素影响，致使血糖信号难以辨识这一难题。浮动基准法针对葡萄糖浓度变化对吸收和散射效应的影响，选择吸收效应和散射效应相互抵消的位置获得基准光谱，在吸收和散射效应引起最大综合影响的位置获得测量光谱，并采用基准光谱对测量光谱进行修正，从而消减样品背景状态变化以及仪器噪声、漂移等干扰。通过应用实验评估浮动基准法对提高模型预测精度和稳定性的有效性。通过对处理前后的预测结果进行比较分析得出：应用浮动基准法数据处理之后，交互验证均方根误差(RMSEP)最大改进比率34.7%，实验结果表明浮动基准法能够有效消减样品自身状态变化以及仪器噪声、漂移等干扰因素的影响，较大幅度地提高了模型的预测性能和稳定性，以期突破无创血糖浓度测量的障碍。
2012 Vol. 32 (03): 770-774 [摘要] ( 1546 ) PDF (2043 KB)  ( 567 )
775 基于环境一号卫星的霾监测应用
王中挺2，厉 青1,2，李莘莘3，陈良富3，周春艳2，王子峰1，张丽娟1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0775-06
随着我国城市的发展，霾已经成为大气污染的重要形式。从霾的物理性质出发，利用米理论和RT3计算了霾的光学性质和反射特性，表明环境一号(HJ-1)卫星CCD相机的第一和第二波段最适宜霾的反演。然后，利用深蓝算法，基于MODIS地表反射率产品建立地表反射率库，实现霾的反演。最后，以北京为试验区进行了2009年全年的反演试验，结合地面观测结果的验证表明，HJ-1监测结果与地面结果有着较好的相关性(相关系数大于0.9)，但整体大于地面监测结果。讨论表明，地表反射率库的误差对区分霾影响较小(带来的霾光学厚度误差小于0.1)，HJ-1的CCD传感器的辐射分辨率尚不能完全满足霾监测需求。
2012 Vol. 32 (03): 775-780 [摘要] ( 1059 ) PDF (2178 KB)  ( 927 )
781 面向应用需求的遥感卫星载荷空间分辨率标准化研究
魏香琴1, 2，顾行发1, 2*，余 涛1, 2，孟庆岩1, 2*，李 斌1, 2，郭 红1，2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0781-05
遥感应用需求是对地观测卫星载荷设计的出发点和落脚点，载荷的通用化、标准化、系列化是未来载荷发展的必然趋势。在对遥感应用需求分析的基础上，从应用部门关注的空间分辨率这一主要指标对遥感卫星载荷标准化进行了研究，提出了我国对地观测卫星载荷的空间分辨率设计标准，对促进遥感卫星载荷的大规模批量生产、节约设计成本具有重要意义。
2012 Vol. 32 (03): 781-785 [摘要] ( 1746 ) PDF (1020 KB)  ( 820 )
786 空间遥感仪器探测器工作温度对信噪比的影响分析
李占峰1,2, 王淑荣1*, 黄 煜1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0786-04
临边观测是一种新的空间大气遥感探测方式，但大气散射光谱辐射随临边高度的增加而迅速减弱。所以信噪比是临边遥感仪器的关键性能指标。在深入分析典型仪器信号光谱辐射传输特性和噪声来源的基础上建立了随探测器制冷温度变化的信噪比模型，并在一台临边遥感光谱仪原理样机上模拟试验验证了空间环境下临边高度70 km处的信噪比，理论分析和实验结果一致表明: 探测器制冷到一定温度时，仪器的信噪比达到了一个极限值。在综合考虑功耗、散热等问题的基础上获得了探测器的最优工作温度。
2012 Vol. 32 (03): 786-789 [摘要] ( 852 ) PDF (1441 KB)  ( 774 )
790 VIS/NIR高光谱成像在中国云冈石窟砂岩风化状况分布研究中的进展
周 霄1，高 峰1, 2，张爱武3，周科朝2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0790-05
云冈石窟大部分雕凿在长石石英砂岩上，因受环境、岩性等因素影响，目前风化状况严重，其中主要为粉状风化。基于高光谱成像技术研究云冈石窟砂岩风化状况的整体有效评估方式，采集目标物400～1 000 nm的高光谱数据，采用对数残差法进行归一化处理，参照归一化处理后的反射率数据，按照这区间的反射率分布范围将风化程度分为强风化和弱风化。同时在envi平台下对砂岩的风化状况分布进行分级可视化表述。将可视化结果与现场病害分布状况比对，结果表明可视化的表述与实际观测结果基本一致，高光谱技术可用于砂岩的粉状风化状况估测。
2012 Vol. 32 (03): 790-794 [摘要] ( 1157 ) PDF (1870 KB)  ( 634 )
795 复杂混合溶液成分高光谱分析的可行性
李 刚1，熊 婵1，林 凌1，佟 颖2，张宝菊2*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0795-05
采用高光谱技术对复杂混合溶液进行检测分析，同时利用被测物质的吸光度和散射特性信息以提高光谱的信噪比。实验设计了高光谱采集装置，采集生物组织模拟液(Intralipid-10%)的漫反射高光谱图像，并用Monte Carlo方法和漫射近似理论对其进行了正向和反向推导，获得了632 nm波长下，Intralipid-10%吸收系数为0.002 0 cm-1，与标准参数相对误差为11.1%;约化散射系数为63.35 cm-1，与标准参数相对误差为6.49%，基本符合标准参数的误差范围，验证了该高光谱检测系统的准确性。还利用该高光谱系统对不同厂家出品的牛奶、果汁等样本进行了高光谱采集，得到不同样本间差异较传统二维光谱更为明显的结果，充分证明了高光谱方法在复杂混合溶液成分分析中具有很强的可行性。
2012 Vol. 32 (03): 795-799 [摘要] ( 1087 ) PDF (2055 KB)  ( 547 )
800 肿瘤细胞DNA样品基于二次谐波发生(SHG)的非线性光谱学成像
罗冬梅1，邓小元1，卓双木2，谭淑雯1，庄正飞1，金 鹰1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0800-05
二次谐波的产生是一个二阶非线性光学过程，这个过程只发生在中心对称系数不为零的非中心对称区域。利用二次谐波显微技术可以对各种具有内源性信号的生物组织进行无损伤实时成像，如结缔组织的胶原纤维或肌细胞的肌动球蛋白。在生物化学和结构生物学中，虽然DNA是由脱氧核糖核苷酸构成而蛋白质是由氨基酸残基组成，但是DNA和蛋白质大分子高级结构的形成机制是相似的。利用光谱学成像技术对不同DNA样品进行检测，获取DNA样品的SHG信号并进行高解析度成像。这些DNA样品包括基因组DNA溶液、细胞核提取物以及培养细胞的细胞核。实验结果表明在常规条件下可以获得基因组DNA溶液和细胞核提取物的SHG信号，但几乎观测不到来自培养细胞核区的SHG信号。通过在培养基中添加少量无水乙醇(体积比小于5%)，可以在培养细胞的细胞核区域检测到SHG信号。推测在培养细胞中乙醇和DNA相互作用引起DNA分子构象发生变化，这些变化可能导致了DNA分子非线性光学性质的改变。
2012 Vol. 32 (03): 800-804 [摘要] ( 744 ) PDF (1440 KB)  ( 672 )
805 2,6-双[N-(1′,1′-二甲基-2′-羟基)甲酰胺]吡啶及镍(Ⅱ)配合物的合成与光谱学研究
罗世霞1，陈晓靓1，朱淮武1，张笑一1，卫 钢2*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0805-04
合成并表征了有机配体2,6-双[N-(1′,1′-二甲基-2′-羟基)甲酰胺]吡啶(L)及其镍(Ⅱ)配合物，采用元素分析确定目标配合物组成为C15H21N3O4Ni·H2O，通过对比分析的方法讨论了配位前后游离配体L和镍(Ⅱ)配合物的核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、红外吸收光谱和紫外-可见吸收光谱的谱学性质，进而推断出镍(Ⅱ)配合物的结构。结果表明，配体2,6-双[N-(1′,1′-二甲基-2′-羟基)甲酰胺]吡啶以2个酰胺负离子N和1个吡啶环N原子为配位原子，与中心金属离子Ni(Ⅱ)通过三齿形式配位;配合物中Ni(Ⅱ)采取dsp2杂化轨道方式与配位原子构成配位键，中心金属Ni(Ⅱ)的配位数为4，1个Ni(Ⅱ)与1个三齿配体L和1个水分子配位，形成平面正方形构型的低自旋镍(Ⅱ)配合物。
2012 Vol. 32 (03): 805-808 [摘要] ( 1727 ) PDF (1093 KB)  ( 730 )
809 微波消解/ICP-MS测定水系沉积物中的9种重金属元素
梁淑轩，王 欣，吴 虹，孙汉文*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0809-04
优化了微波消解进行沉积物样品前处理的方法，选择了HNO3-H2O2-HF体系。以Ge, In, Bi为内标元素，建立了电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)同时测定Cr, Mn, Ni, Co, Cu, Zn, Cd, Sb, Pb 九种重金属元素含量的方法。该方法的相关系数都在3个9以上，测定了国家标准物质ESS-1 GSBZ50011-88土壤中的元素，测定值与标准值或参考值一致，相对标准偏差0.48%～5.73%，加标回收率98.0%～100.7%，检出限在0.011～0.328 μg·L-1。利用建立的方法测定了白洋淀11个代表性点位的水系沉积物中的九种重金属元素含量，为环境中土壤及水系沉积物中重金属元素含量的测定提供了可靠的分析方法。
2012 Vol. 32 (03): 809-812 [摘要] ( 577 ) PDF (1194 KB)  ( 886 )
813 氢化物发生—原子荧光法测定不同产地绞股蓝及其根际土壤中As，Hg，Se
王 晶，肖娅萍*，梁晓庆，邵显会，张 珂
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0813-04
通过优化了的氢化物发生—原子荧光法测定了7个省产绞股蓝及其根际土壤中As, Hg, Se三种元素的含量，研究结果表明：7个省产绞股蓝中As, Hg, Se的含量存在较大差异，但As和Hg两种重金属元素含量均低于《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》中As和Hg的限量标准。Se元素含量同根际土壤中Se元素含量显示极显著相关性，故湖北恩施富硒区产绞股蓝中Se含量明显高于其他6省产绞股蓝。研究结果可以初步判定，绞股蓝中Se元素主要来源于土壤，而As和Hg元素的积累则不同于Se元素，还可能受到大气气溶胶的干、湿沉降等因素的影响。
2012 Vol. 32 (03): 813-816 [摘要] ( 1194 ) PDF (958 KB)  ( 716 )
817 非分离状态下FI-KR-FAAS测定铁的价态
王中瑗1，张宏康2*，方宏达1，苏耀东3，Gauri S Mittal4
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0817-04
建立了流动注射(FI)编结反应器(KR)在线预富集与火焰原子吸收光谱(FAAS)联用非分离状态下测定铁的价态的新方法。进样流速6.0 mL·min-1;进样时间60 s，测定 0.04 mg·L-1的Fe(Ⅲ)和Fe (Ⅱ)，Fe(Ⅲ)和Fe (Ⅱ)的浓集系数(EF)分别为41和9;检出限分别为2.5和14.3 μg·L-1;相对标准偏差(RSD，n=11)分别为2.3 %和3.1 %。以0.1 ‰φ的三乙醇胺为掩蔽剂，Fe(Ⅲ)和Fe(Ⅱ)在水样中的回收率分别为97%～101%和96%～100%。
2012 Vol. 32 (03): 817-820 [摘要] ( 1719 ) PDF (1373 KB)  ( 698 )
821 原位活体骨铅X射线荧光光谱分析
罗立强1，许 涛1，储彬彬1，孙建伶1，Egden L2，Chettle D2，王晓芳1，伯 英1，刘 颖1，王淑贤1，唐力君1，李迎春1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0821-05
报道了应用X射线荧光光谱技术在中国本土获得的普通人群原位人体活体骨铅数据，发表了中国大陆普通居民的胫骨和根骨活体骨铅浓度及其研究结果。采用Pb的K系谱线进行了原位活体分析人胫骨和根骨骨铅含量。普通人群样本中所测骨铅含量加权平均值在0.4～22.7 μg·(g骨矿物质)-1之间，不确定度在7.0～12.5 μg·(g骨矿物质)-1之间，平均最小检出限20.3 μg·(g骨矿物质)-1。在污染调查区居民中发现骨铅最高可达73.9 μg·(g骨矿物质)-1。
2012 Vol. 32 (03): 821-825 [摘要] ( 1817 ) PDF (1176 KB)  ( 877 )
826 便携式X射线荧光光谱分析仪测定土壤中重金属
韩 平，王纪华*，陆安祥，马智宏，潘立刚
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0826-04
应用NITON XL3t 600型便携式X射线荧光谱分析仪对土壤中主要重金属污染物Cu, Zn，Pb，Cr和As进行了测试。结果表明，Cu, Zn，Pb，Cr和As元素的最低检出限分别为：23.96，11.69，8.58，19.23，6.24 mg·kg-1;对土壤成分分析标准物质GSS-5进行5次重复测定，准确度在96%～102%之间，RSD在1.0%～7.6%范围内，表明仪器对于土壤中较高浓度重金属检测准确度和精密度良好;田间进行原位检测，相对标准偏差均小于20%，与国标方法检测结果相比，准确度在55%～119%之间。通过实验室测试和田间原位检测，验证了便携式X射线荧光谱分析仪检测土壤中重金属元素有较好的准确度和精密度，适用于土壤中重金属的快速检测。
2012 Vol. 32 (03): 826-829 [摘要] ( 1276 ) PDF (1203 KB)  ( 1103 )
830 平面光栅双单色仪的光学系统设计
寇婕婷1, 2，巴音贺希格1*，唐玉国1，齐向东1，于宏柱1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0830-04
平面光栅双单色仪是构成光栅衍射效率测试仪的重要组成部分，为了完成光栅衍射效率测试仪的研制，需要对平面光栅双单色仪的光学系统进行设计和模拟。仪器主要由光源、前置单色仪、测量单色仪和探测器组成;结合仪器的实际使用需要，确定了光源、探测器和光路结构，根据仪器的设计要求，分别对前置单色仪和测量单色仪的光学系统进行设计和模拟，给出了各自光学系统的像面点列图和实际光线追迹数据。设计结果保证了仪器光学系统的测量准确性。
2012 Vol. 32 (03): 830-833 [摘要] ( 1403 ) PDF (1417 KB)  ( 872 )
834 太阳极紫外成像光谱仪光学系统设计
刘 壮1,2，巩 岩1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0834-05
在极紫外波段对太阳进行超光谱成像观测是研究太阳上层大气，日冕中等离子物理特性的重要手段。依据太阳极紫外成像光谱仪的应用，结合国内外极紫外成像光谱仪发展现状，制定了太阳极紫外成像光谱仪的性能指标。通过比较各种光学结构的优缺点，选择望远镜与光谱仪组合的结构。讨论并选择了可用的基本元器件，望远系统采用离轴抛物面反射镜，分光器件为高密度超环面等间距光栅。设计出符合指标的光学系统。最后给出了太阳极紫外成像光谱仪的设计过程、详细参数与结果。光学系统的工作波段为17.0～21.0 nm，视场是1 228″×1 024″，空间分辨率达到0.8 arcsec·pixel-1，光谱分辨率约为0.001 98 nm·pixel-1，系统总长度约为2.8 m。
2012 Vol. 32 (03): 834-838 [摘要] ( 964 ) PDF (1791 KB)  ( 985 )
839 成像光谱仪一体化设计
崔继承1, 2，刘玉娟1, 2，潘明忠1，唐玉国1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0839-05
随着超光谱成像技术的发展，超光谱成像光谱仪的要求也随之提高，小型化、高光谱分辨率和高空间分辨率成为发展趋势，这就要求设计者在进行仪器设计的过程中不断完善和优化设计。提出了成像光谱仪一体化设计的方法，即不单纯地进行光谱仪分光系统的设计，而是将光谱仪分光系统置于整体结构中进行整体系统设计和优化，从而实现超光谱成像光谱仪的最佳设计结果，并以近年来应用较为广泛的凸面光栅成像光谱仪为例，较为详细地阐述了成像光谱仪一体化设计方法在系统研制过程中的应用，并通过对该凸面光栅成像光谱仪的测试验证了该方法的正确性。
2012 Vol. 32 (03): 839-843 [摘要] ( 993 ) PDF (2299 KB)  ( 833 )
844 用于大气遥感的远紫外光栅色散成像光谱仪的研究
于 磊1,2, 王淑荣1, 林冠宇1, 曲 艺1, 汪龙祺1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0844-05
远紫外光栅色散型成像光谱仪在空间大气遥感领域主要用于电离层、热层、极光和辉光的探测。文章根据临边与天底结合的大气成像光谱探测原理，提出了探测方案，设计了适用于远紫外波段的光栅色散型成像光谱仪的两种光学系统，并选择了平面光栅结构进行研制集成，在国内首次获得了原理样机。样机工作波段为120～180 nm，望远系统采用离轴抛物镜，光谱成像系统采用改进型的Czerny-Turner结构，探测器使用远紫外响应背照型增强CCD。搭建了相应的实验系统对样机的基本性能参数进行了测试，测得光谱分辨率约为2 nm，空间分辨率0.5 mrad。这种远紫外光栅色散型成像光谱仪的研究对完善我国大气遥感事业具有重要的研究与应用价值。
2012 Vol. 32 (03): 844-848 [摘要] ( 1249 ) PDF (7587 KB)  ( 609 )
849 中阶梯光栅光谱仪信号光斑位置的质心提取算法
何 淼1,2，唐玉国1*，陈少杰1,2，巴音贺希格1，崔继承1,2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0849-05
中阶梯光栅光谱仪二维谱图中，信号光斑位置的提取精度直接影响光谱分析精度，是中阶梯光栅光谱仪研制中的关键问题之一。为保证中阶梯光栅光谱仪的高分辨率特征(其分辨率一般为几千以上，本仪器光谱分辨率为15 000)，信号光斑的位置提取误差应小于0.03 mm(小于2个像素)。在分析中阶梯光栅光谱仪谱图特征的基础上，提出了一种基于质心法的信号光斑位置提取算法，即通过搜索信号光斑探测窗口进行光斑判读以及信号光斑质心计算，实现了信号光斑位置的精确读取。实验结果表明，采用该算法可以有效地去除噪声光斑的干扰，实现信号光斑位置的快速精确读取，位置提取误差小于2个像素，波长误差小于0.02 nm，满足本仪器要求。
2012 Vol. 32 (03): 849-853 [摘要] ( 1757 ) PDF (1875 KB)  ( 899 )
854 基于微型光谱仪的微小型快速生化检测仪设计与实验
余清华1, 2, 3, 5，温志渝1, 2, 3*，陈 刚1, 2, 3，代微微4，刘念慈1, 2, 3，武 新1, 2, 3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0854-04
面向野外环境伤病员重要生命参数快速检测的需求，基于MOEMS技术和嵌入式技术，提出了一种基于连续光谱分析的微小型快速生化检测仪新结构。在研究检测对象和方法的基础上，成功研制出基于连续光谱分析的微小型快速生化检测仪原理样机;对样机的杂散光、吸光度线性度、吸光度重复性、稳定性、温度准确性进行了测试分析，各项指标均达到设计要求;通过临床测试初步实验，可实现钠离子、葡萄糖、血糖等多项重要生命参数的快速检测。
2012 Vol. 32 (03): 854-857 [摘要] ( 580 ) PDF (1375 KB)  ( 945 )
858 可连续控温低温吸收池的研制及其应用
高 伟1, 2，曹振松1, 2，袁怿谦1, 2，高晓明1, 2*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0858-04
自主设计了低温吸收池其温度可以从室温到100K之间连续调节，在可调节温度区间内可以稳定在任意一个目标温度，温度的稳定性为ΔT<±1 K。对低温吸收池内部结构作了详细的说明，并对温度的稳定性进行测试。用于测量1.65 μm处甲烷低温吸收光谱，给出6 039.70 cm-1处甲烷在296, 248, 198和176 K低温吸收光谱的特性，并根据可调节低温吸收池的温度可调节性测量了甲烷吸收光谱在6 039.657 9 cm-1处的自加宽温度依赖系数n。
2012 Vol. 32 (03): 858-861 [摘要] ( 1698 ) PDF (1721 KB)  ( 845 )

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