光谱学与光谱分析

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2018年 38卷 02期刊出日期：2018-02-01

论文

论文

	333	基于多光谱法的激发温度和辐射温度瞬态测试技术
		朱泽忠^1，2，沈华^1，2*，王念^1，2，朱日宏^1，2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0333-07
		近些年来，随着国内外尖端科技快速发展，温度测量无论是对于国防建设领域还是对于工业制造领域都有着极为重要的指导意义和研究价值。尤其在瞬态超高温测量方面，测温精度要求更为严苛。测温方法多种多样，多光谱法由于其精度较高且适用性强，被国内外专家广泛运用。基于多光谱测温法，提出一种新的能够同时高精度测量目标的瞬态激发温度和辐射温度的方法。该方法通过查找可信度更高的目标物理特性数据以及更为精确的多光谱直线拟合方法，精准计算得到目标激发温度。通过建立更加准确的数学模型和算法，减小光谱发射率对整个测温过程的影响实现高精度的辐射温度测量。通过相关测温实验表明，系统测温精度达到3%。
		2018 Vol. 38 (02): 333-339 [摘要] ( 355 ) RICH HTML PDF (4235 KB) ( 529 )

	340	CdZnTe晶体热激电流谱分析
		符旭^1,2，王方宝^1,2，徐凌燕^1,2，徐亚东^1,2，介万奇^1,2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0340-06
		热激电流谱测试技术(TSC)是宽禁带半导体深能级缺陷非常有效的测试方法，能够精准获得缺陷类型，深度(E_a，i)，浓度(N_ｉ)以及俘获截面(σ_ｉ)等重要物理信息。研究了基于变升温速率的Arrhenius公式作图法和同步多峰分析法(SIMPA)对热激电流谱数据处理的差异及影响规律。结果表明，Arrhenius公式作图法在陷阱能级深度确认方面较为准确，但需要通过多次变升温速率提高其准确性，实验操作周期较长，并且无法分解热激电流谱峰重叠的情况。相比之下，同步多峰分析法能够通过单次温度扫描的数据处理得到E_a，i，N_i及σ_i等陷阱参数，所需实验周期较短。但β，E_a，i，σ_i和载流子迁移率寿命积(μt)等参数的选择对谱峰的位置，幅值及峰宽影响较大。初值的设定对拟合结果和数据吻合程度影响显著。此外，红外透过成像结果表明，头部样品Te夹杂相的浓度较低且呈现明显的带状分布，而尾部样品夹杂相浓度呈均匀分布。通过对比不同样品的热激电流谱测试结果发现，尾部样品浅能级陷阱浓度远高于头部样品，且其低温光电导弛豫过程呈现明显的曲线变化规律。这一研究结果表明，Te夹杂相的分布及浓度可能会导致晶体内部浅能级缺陷的浓度变化，并且浅能级缺陷对光激发载流子的俘获时间更长，去俘获时间更短。
		2018 Vol. 38 (02): 340-345 [摘要] ( 315 ) RICH HTML PDF (3474 KB) ( 165 )

	346	强流离子源光腔衰荡光谱应用研究
		胡纯栋^1，2，焉镜洋^1，2，王艳^1，2，梁立振^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0346-06
		强流离子源是托卡马克中性束注入器的核心部件，为了满足未来对高能量离子束中性化效率的要求，负离子源成为中性束注入系统的首选。光腔衰荡光谱(cavity ring-down spectroscopy，CRDS)是一种超高灵敏探测吸收光谱技术。在强流负离子源中，利用氢负离子的光致剥离过程，CRDS可以用来测量氢负离子的绝对积分密度。与激光光致剥离法与光学发射光谱法相比，CRDS具有不受电磁干扰、不依赖等离子体参数、测量精度高等优点。强流离子源负离子密度测量所用CRDS系统由激光器、光学谐振腔、光电探测器和数据采集系统四部分组成。本文根据CRDS测量氢负离子密度的原理，详细推导了氢负离子密度的计算方法，给出了氢负离子密度测算表达式；然后，结合强流离子源实验室应用的具体情况，分析了各部分装置的选择原则与注意事项；最后，介绍了CRDS技术在德国马克斯-普朗克等离子体物理研究所、日本国立聚变科学研究所、意大利Consorzio RFX研究所强流负离子源研究中的应用情况。实验结果表明，源腔气压、源功率等源参数会影响氢负离子密度；铯的注入可以将氢负离子密度从10¹⁶ m^-3量级提高到10¹⁷ m^-3量级；同时，日本NIFS的实验结果证明氢负离子密度与引出电流呈线性关系。
		2018 Vol. 38 (02): 346-351 [摘要] ( 207 ) RICH HTML PDF (3038 KB) ( 163 )

	352	全谱段光谱分析的块状商品煤种类鉴别
		任淯^{1, 2}，孙雪剑^2*，戴晓爱¹，岑奕²，田亚铭¹，王楠²，张立福²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0352-06
		常规的煤炭鉴别方法需进行繁琐的制样过程，且需结合多种化学参数指标进行综合判定，以得到较为准确的分析结果。提出一种基于500～2 350 nm的可见-近红外全谱段光谱分析技术与多层感知器(multilayer perceptron, MLP)分类方法相结合的块状商品煤鉴别方法。该方法具有非接触、无前期制样、无化学分析的优势，可快速高效的获取煤炭的分类信息。采用地物光谱仪采集煤炭原始光谱数据，对噪声过大、影响后续处理的谱段进行删除，剩余部分采用小波阈值去噪法进行噪声去除。将去噪后的数据分成三个数据集：可见-近红外光谱(500～900 nm)数据集、短波红外光谱(1 000～2 350 nm)数据集、全谱段光谱(500～2 350 nm)数据集。对以上三个数据集进行主成分分析，将提取出的25个主成分输入多层感知器分类模型。多层感知器模型由输入层、隐藏层(两层)、softmax分类器构成。对三个数据集进行分类精度的对比，并采用随机森林(random forest, RF)与支持向量机(support vector machine, SVM)两种分类算法进行进一步的验证分析。结果表明：对块状商品煤分类，全谱段光谱分析技术由于数据信息量丰富，能够得到更优的分类效果，在训练样本数为132时，采用MLP分类器的分类精度最高，为98.03%；随机森林与SVM的分类结果验证了全谱段数据集的优越性与普适性。该研究为煤炭的在线分析、便携式煤炭检测仪器的研发提供了可靠的技术支持。
		2018 Vol. 38 (02): 352-357 [摘要] ( 279 ) RICH HTML PDF (2335 KB) ( 388 )

	358	华南沿海黄色粉土沉积的激光粒度分析及其成因讨论
		王晶¹，高全洲^1*，陈国能²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0358-09
		在华南沿海地区的低矮丘陵及台地上，广泛发育一套黄色粉土堆积。对该区7个典型剖面进行系统的激光粒度分析，并与典型黄土以及研究区常见的海、河相沉积进行对比。结果表明，华南沿海各黄色粉土剖面均以10～50 μm的粗粉砂为众数粒组，<5 μm的粘粒为次众粒组，分别对应风成黄土的“基本粒组”和“挟持粒组”，岩性均属于粘土质粉砂。样品的粒度参数、粒度散点图、频率分布曲线、粒度指数特征均显示为典型的风成成因。粒度判别分析结果为负值，同样证实了黄色粉土的风成特性。华南沿海黄色粉土的各项粒度特征指标及其所反映的沉积类型、沉积环境均与我国典型黄土具有较好的可比性，而与研究区的海、河相沉积截然不同。
		2018 Vol. 38 (02): 358-366 [摘要] ( 180 ) RICH HTML PDF (6562 KB) ( 216 )

	367	基于LIBS及时间分辨特征峰的激光除漆机理研究
		陈林，邓国亮，冯国英^*，薛红艳，李嘉琦
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0367-05
		激光除漆是一种高效、清洁的新型清洗技术，对激光除漆物理过程和机理的研究是该技术发展的关键。基于LIBS技术，测量得到油漆去除过程中等离子体的发光光谱，计算出油漆样品去除前后等离子体的电子密度和温度，研究了油漆中特征元素对应的光谱特征峰强度随时间的变化情况。结果表明，随着激光作用脉冲数量的增加，油漆去除深度逐渐增加，等离子体电子密度和温度在将漆去除干净的最后几个脉冲作用时呈下降趋势。油漆中Ti元素的所对应的特征峰信号持续时间为2个μs，油漆去除前后信号强度呈现跳跃减少，该现象可用于快速、准确、实时的判断油漆去除情况。
		2018 Vol. 38 (02): 367-371 [摘要] ( 312 ) RICH HTML PDF (2740 KB) ( 153 )

	372	基于TDLAS检测西林瓶内氧气浓度的多光束干涉抑制方法
		朱高峰^{1, 2}，胡鑫¹，朱红求^1*，胡恩泽¹，朱剑平³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0372-05
		应用可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术开放单光路短光程检测西林瓶内氧气浓度，因玻璃瓶壁造成入射光多次反射和透射，形成多光束干涉，严重影响信号波形和检测精度。本文提出了一种改变激光入射角度来抑制瓶壁光学干扰的方法，理论分析了入射角度对透射光强分布的影响，详细推导了使两相干光束叠加部分在接收端探测范围之外的入射角度计算公式，并根据现场参数得到理论最佳入射角度。对氧气浓度1%的样瓶进行多次测量，将二次谐波信号峰值的平均值作为信号，峰值的标准差作为噪声，以信噪比(signal to noise radio, SNR)最大作为系统入射角角度的优化指标，实验获得系统的实际最佳入射角度。与决定系数较高的入射角度进行浓度预测对比，交互验证后的最小二乘拟合结果显示：相关系数分别为0.995 9和0.988 9，前者相比后者提高了0.7%，预测的均方根误差(root mean square errors of prediction, RMSEP)分别是0.003 1和0.005 3，前者相比后者降低了41.5%，说明本文方法所确定的最佳入射角，能有效抑制玻璃瓶壁引起的多光束干涉影响，改善系统检测精度。
		2018 Vol. 38 (02): 372-376 [摘要] ( 312 ) RICH HTML PDF (2131 KB) ( 367 )

	377	基于有序NPsim矩阵的颜色近邻搜索
		张廷^1，2，王功明^3*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0377-09
		基于光谱表示法颜色近邻搜索的核心是高维向量近邻搜索，相似性度量和索引树构建是影响其性能的关键，前者存在等距性问题，后者存在构建困难、查询效率低、不易动态调整等问题，从而严重影响颜色近邻搜索算法的性能。使用NPsim函数计算颜色相似性，结合有序矩阵组织颜色空间数据，提出一种基于有序NPsim矩阵的颜色近邻搜索算法。首先，计算颜色空间中所有颜色之间的NPsim值，构建反映所有颜色相似性关系的NPsim矩阵；然后，按照每种颜色与其他颜色的相似性，对NPsim矩阵的每行元素降序排列，从而得到反映每种颜色与其他颜色相似性大小关系的有序NPsim矩阵；最后，对于颜色空间中任意给定的颜色，根据它在有序NPsim矩阵中的行号，就能够直接找到该颜色的所有近邻。采用蒙赛尔全光泽色系光谱构建有序NPsim矩阵，同时建立KD树和SR树，分别进行K近邻搜索，并从精度和速度两方面比较。在精度方面，本算法得到的颜色近邻与查询颜色距离最近、相似性最好，存在逆序现象的近邻个数最少；在速度方面，构建有序NPsim矩阵的时间比构建KD树和SR树的时间要长，但近邻搜索速度是KD树/SR树的1万倍左右，而且与K值无关；此外，构建有序NPsim矩阵易于并行化，而构建KD树和SR树不易并行化，并行化后构建有序NPsim矩阵的速度会超过构建KD树和SR树的速度。实验结果表明该方法适用于颜色近邻搜索。
		2018 Vol. 38 (02): 377-385 [摘要] ( 211 ) RICH HTML PDF (2633 KB) ( 94 )

	386	氨基酸的太赫兹光谱温度相关性研究
		虞江萍¹，李春²，易雯婷¹，金飚兵²，刘云飞¹，蒋玲^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0386-08
		采用可调温太赫兹时域光谱(TDS-THz)系统，测量了脂肪族L-天冬酰胺、L-半胱氨酸、L-丙氨酸和芳香族L-酪氨酸四种氨基酸在低温下的温度特性，实验中，分别在降温和升温过程中选取了以下温度节点：常温，250，200，150，100，70，40，10以及4.5 K等，观察样品对太赫兹吸收光谱的异同；结合傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对室温下上述四种氨基酸在低频段(0.5～2 THz)范围内的吸收峰进行了验证，同时采用拉曼光谱仪测试了高频段(3～6 THz)范围内的这四种氨基酸在常温下的拉曼强度，以此来验证了实验的准确性。结果表明：脂肪族和芳香族氨基酸太赫兹光谱对温度变化的响应存在差异，随着温度降低，两类氨基酸的吸收峰位置均发生蓝移现象, 同时部分氨基酸出现新的吸收峰，但是吸收峰线宽的变化略有不同。最后，采用量子化学Gaussian 09软件包，分别选取一种脂肪族氨基酸和一种芳香族氨基酸，通过密度泛函理论对其单分子和晶胞结构进行了计算，对比测试结果可以得出两种氨基酸的振动模式是由分子间作用力形成的。
		2018 Vol. 38 (02): 386-393 [摘要] ( 280 ) RICH HTML PDF (4929 KB) ( 237 )

	394	基于B样条的TERS形貌成像背景扣除方法
		范贤光¹，王小东¹，王昕^1*，许英杰¹，阙靖¹，汤明¹，何浩¹，左勇²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0394-07
		在针尖增强拉曼光谱(TERS)形貌成像过程中，由于针尖与扫描台无法绝对平行、样品电子密度骤变处针尖快速升降以及扫描控制系统响应时间特性差等综合原因的影响，往往使形貌图中带有倾斜或边界面卷曲的成像背景。成像背景对样品形貌的识别和分析带来十分不利的影响，而背景扣除就是解决该问题的重要手段，也是形貌成像预处理的重要组成部分。背景扣除的原理一般是通过拟合背景的方法来扣除成像中的背景。传统的背景扣除方法是利用多项式拟合的方法对成像进行逐行的基线校正，但是该方法在处理形貌成像时常常会由于过拟合而造成样品形貌的失真，同时容易在图片上留下明显的线条纹理。针对传统方法的缺点，本文提出采用B样条曲面拟合方法，直接对样品形貌图进行曲面背景拟合，发挥B样条低阶光滑的优点，能够有效克服传统方法的缺陷。在实验中，同时利用传统方法和该方法对金单晶和合成金片的形貌图进行背景扣除，实验结果表明，两种方法都能够扣除样品形貌图中的成像背景，但与传统方法相比，所提出的方法不会造成样品形貌的失真，且不会留下线条纹理，获得了更加良好的背景扣除效果，为进一步分析样品形貌特征提供了更准确可靠的信息，是一种更加有效的TERS形貌成像背景扣除算法。
		2018 Vol. 38 (02): 394-400 [摘要] ( 161 ) RICH HTML PDF (5193 KB) ( 116 )

	401	ScF₃，NaScF₄，(NH₄)₂NaScF₆的可控合成与上转换发光性能的研究
		张礼刚^1,2，赵谡玲^1*，徐征¹，朱薇¹，柏永清²，曲蛟²，范虹²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0401-06
		钪基氟化物化学性质稳定、声子能量低、无辐射弛豫概率较低，是一种新型高效的基质材料，并且Sc³⁺半径较小，能与多种氨羧络合剂形成稳定的螯合物，因而具有更加奇特的物理和化学性质，近年来，成为许多科学家研究的热点。以聚乙烯二胺(PEI)作为表面活性剂，采用水热法在反应温度为200 ℃时成功制备了ScF₃∶Yb³⁺/Er³⁺，NaScF₄∶Yb³⁺/Er³⁺，(NH₄)₂NaScF₆∶Yb³⁺/Er³⁺纳米上转换发光材料。通过X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和荧光光谱仪对所制备样品的晶相、形貌和发光特性进行了研究，结果显示：通过改变反应物NH₄F和Ln³⁺的比例(NH₄F/Ln³⁺=1∶1，2∶1，2.5∶1，3∶1，4∶1，6∶1，10∶1，20∶1，30∶1，40∶1，50∶1)实现了对样品产物、晶相、形貌的控制。当NH₄F/Ln³⁺为2.5∶1时，生成了纯立方相的ScF₃；在NH₄F/Ln³⁺为4∶1时，生成了六角相的NaScF₄；在NH₄F/Ln³⁺为40∶1时，生成了一种纯立方相的新型基质材料(NH₄)₂NaScF₆，样品结晶度高，形貌均一，有正方形片状和足球状多面体；在980 nm红外激光的激发下，不同NH₄F/Ln³⁺比例生成的样品发光呈现桔黄→桔红→绿→黄绿等多种颜色的变化。实验表明仅改变NH₄F一种原料的用量，就可以生成ScF₃∶Yb³⁺/Er³⁺，NaScF₄∶Yb³⁺/Er³⁺和(NH₄)₂NaScF₆∶Yb³⁺/Er³⁺ 三种不同的产物，说明NH₄F的用量对产物的生成有决定性的作用，对晶相的转换、颜色的调控亦有重要影响。
		2018 Vol. 38 (02): 401-406 [摘要] ( 206 ) RICH HTML PDF (3896 KB) ( 200 )

	407	山东昌乐蓝宝石生长环带的FTIR和LA-ICP-MS 研究
		李晓潇¹，杨志军^{1, 2*}，黄珊珊¹，陈耀明¹，曾璇¹，周文秀¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0407-06
		山东昌乐蓝宝石生长环带的显微红外光谱和LA-ICP-MS研究结果表明：蓝宝石中的环带颜色成因与晶格中的—OH有相应的关系。在内部含有六边形环带的蓝宝石中，同一环带上的—OH含量相近；不同颜色环带中的—OH含量不相同，其中暗带中的—OH含量最高，过渡带次之，亮带为零；环带中—OH含量与微量元素Ti成正相关，可以用于反映蓝宝石形成过程中环境的变化。当环境中的含氢量较高时，会有较多的Ti⁴⁺-Fe²⁺对替代Al³⁺进入蓝宝石晶格；当环境中的含氢量较低时，则较少或者没有Ti⁴⁺-Fe²⁺对替代Al³⁺进入蓝宝石晶格；充分考虑蓝宝石晶格中—OH的分布特征，有利于为蓝宝石的呈色机理研究、高品质蓝宝石合成与优化等提供新的科学思路。
		2018 Vol. 38 (02): 407-412 [摘要] ( 223 ) RICH HTML PDF (2206 KB) ( 161 )

	413	基于无人机红外光谱技术的影像数据匹配方法研究
		谭翔^{1, 2}，毛海颖²，支晓栋³，胡兴帮¹，马蔼乃¹，晏磊^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0413-05
		无人机加载红外光谱载荷对区域内影像进行获取现已成为遥感领域一种重要的技术手段，可通过对携带位置信息的影像进行分类提取，得到植被盖度、温度指数等一系列因子指标。利用FREE BIRD(自由鸟)小型低空无人机系统挂载Tetracam红外相机(310万像素)对新疆玛纳斯县一河道进行影像获取。无人机飞行面积约为20.5 km²，为了得到更加精确的植被、温度等因子，需要对无人机红外影像进行配准，通过优化SIFT匹配参数和RANSAC粗差剔除后，获取了可靠的匹配结果，即经过算法匹配后的影像与原影像进行了误差比对，能够满足后期的应用需要, 这也是本文的创新点之一。将影像进行配准后进行二维影像拼接，将多张红外影像按照航向重叠度不低于60%，旁向重叠度不低于50%的概率进行拼接，得到拼接后的红外影像图。另外比较了SIFT和SUFT两种算法，利用优化的SIFT算法及改进的FLIR传感器获取1 600张热红外影像，利用地面同步测量数据对拼接后的红外影像进行算法匹配，并利用ENVI(完整的遥感图像处理平台)软件进行温度及植被盖度的影像反演，得到了研究区域的单一影像及红外影像的温度反演图及植被反演图。通过对两种算法的对比得到更加优化的算法模型，并对该模型进行回归分析和精度检验，得到该模型的相关系数R²为0.767，匹配精度为81.51%，模型精度较高。本模型的建立对日后无人机红外影像的配准及提取反演奠定了理论和实践基础。
		2018 Vol. 38 (02): 413-417 [摘要] ( 220 ) RICH HTML PDF (2603 KB) ( 322 )

	418	基于光谱分析技术的宣纸用铝盐施胶沉淀剂作用机理研究
		何秋菊^1,2，王丽琴^1*，张亚旭¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0418-06
		为了明确铝盐沉淀剂在书画宣纸表面施胶过程中的作用机理，利用Ferron逐时络合分光光谱、高场²⁷Al 核磁共振波谱(²⁷Al-NMR)以及衰减全反射红外光谱技术(ATR-FTIR)研究了明矾(Alum)、聚合氯化铝(PAC)及聚合硫酸铝(PAS)三种常用铝盐施胶沉淀剂的水解聚合铝形态、与胶料混合后在宣纸表面施胶时的铝形态分布变化。(1) Ferron逐时络合分光光谱和²⁷Al-NMR分析表明，明矾及聚合硫酸铝的水解产物主要为单核铝Al(H₂O)³⁺₆(Al₁)，AlSO⁺₄和多核铝[Al₃₀O₈(OH)₅₆(H₂O)₂₄]¹⁸⁺(Al₃₀)；聚合氯化铝除Al₁，Al₃₀外，还存在笼式结构的多核铝[AlO₄Al₁₂(OH)₂₄(H₂O)₁₂]⁷⁺(Al₁₃)；(2)²⁷Al-NMR分析表明，铝盐与明胶混合后单核铝、多核铝形态的共振峰强度均有所降低，结合ATR-FTIR分析结果可知，降低的各正价态水解聚合产物很可能与明胶微粒中羟基(—OH)或羧基(—COOH)产生了键合，形成了网状络合物，将原本带负电的明胶粒子转化为带正电的明胶粒子，促使明胶微粒沉淀在带负电的纤维表面，起到施胶沉淀剂的作用。施胶后，明胶胶原蛋白的羟基、一部分氨基和羧基与植物纤维表面的非离子区域的羧基能形成众多的分子间的氢键，提高宣纸抗水性。因此，Ferron逐时络合分光光度法、高场²⁷Al-NMR及ATR-FTIR技术相结合可迅速判断各类铝盐沉淀剂在宣纸表面施胶过程中的化学形态变化, 是研究施胶机理的有效手段。
		2018 Vol. 38 (02): 418-423 [摘要] ( 218 ) RICH HTML PDF (2450 KB) ( 254 )

	424	近红外光谱技术快速检测莲子粉
		付才力¹，李颖¹，陈荔凡¹，汪少芸¹，王武^2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0424-06
		莲子是我国重要的药食同源食物，与莲子营养价值相当、便于食用的莲子粉备受消费者青睐。为保证莲子粉的品质，利用近红外光谱(NIRs)技术对掺杂小麦粉、玉米粉和地瓜粉的莲子粉进行鉴定，在样品类别已知下利用支持向量机(SVM)、最小二乘支持向量机(LS-SVM)、偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA)模型进行判别，在样品类别未知下基于聚类算法进行判别。同时，对莲子粉中水分含量利用偏最小二乘(PLS)回归进行定量分析。结果表明，LS-SVM模型对纯莲子粉样品与掺入小麦粉、玉米粉和地瓜粉的莲子粉样品的判别率达到100%；基于聚类算法能够有效识别掺入5%地瓜粉、小麦粉和玉米粉的莲子粉样品；PLS模型对莲子粉中水分含量预测综合性能良好，其中经过标准化预处理得到模型效果最佳，其R²_c，RMSEC，R²_p和RMSEP分别达到0.973 2，0.111 5，0.969 5和0.118 9。近红外光谱技术能为隐蔽的莲子粉掺杂的鉴别以及莲子粉中水分含量监控提供一种快速、准确、无损检测的分析方法，为保证高档次莲子品质提供一种有益的思路。
		2018 Vol. 38 (02): 424-429 [摘要] ( 279 ) RICH HTML PDF (3116 KB) ( 601 )

	430	基于共聚焦拉曼光谱技术的苹果轻微损伤早期判别分析
		陈思雨¹，张舒慧²，张纾¹，谭佐军^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0430-06
		苹果在采摘、分拣、储存和运输过程中容易受到挤压、振动和碰撞而损伤，轻微损伤早期肉眼很难识别，轻微损伤部位易被病原微生物入侵而导致自身和周围水果腐烂，因此，苹果轻微损伤的早期快速准确地判别能有效地降低经济损失，对苹果的采后处理和储存具有重要意义。本研究应用拉曼光谱结合化学计量学方法对苹果早期轻微损伤进行快速识别。采用Savitzky-Golay(SG)卷积对原始拉曼光谱进行平滑去噪，用自适应迭代重加权惩罚最小二乘(airPLS)算法进行基线校正，用非线性的支持向量机(SVM)回归算法建立分类判别模型，采用KS法划分训练集和验证集后，基于线性和多项式核函数建立SVM分类模型的分类准确率可达到97.8%。结果表明，拉曼光谱技术结合化学计量学方法可快速识别苹果的早期轻微损伤，展示了拉曼光谱技术用于判别苹果早期轻微损伤的应用前景。
		2018 Vol. 38 (02): 430-435 [摘要] ( 341 ) RICH HTML PDF (3542 KB) ( 287 )

	436	siPLS-LASSO的近红外特征波长选择及其应用
		梅从立^1，2，陈瑶²，尹梁²，江辉²，陈旭²，丁煜函²，刘国海²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0436-05
		近红外技术广泛应用于食品、药品等生产过程和产品质量检测，具有样品无需预处理、成本低、无破坏性、测定速度快等优点。但是，全光谱数据维数高、冗余信息多，直接应用于建模会导致模型复杂性高、稳定性差等问题。siPLS是最常见的光谱数据降维方法，但是难以处理光谱数据的共线性问题。LASSO是一种相对新的数据降维方法，但在小样本应用中具有不稳定性。针对siPLS和LASSO在近红外光谱数据应用中存在的问题，提出了基于siPLS-LASSO的近红外特征波长选择方法，并将其应用于秸秆饲料蛋白固态发酵过程pH值监测。该方法首先采用siPLS算法，实现对光谱波长最佳联合子区间的优选；然后，对优选联合子区间使用LASSO算法进行特征波长选择，在此基础上建立PLS校正模型。同时，将siPLS-LASSO方法与其他传统特征波长选择方法进行了对比。结果表明：建立在siPLS-LASSO方法优选33个特征波长基础上的PLS模型预测结果更好，其预测方差(RMSEP)和相关系数(R_p)分别为0.071 1和0.980 8；所提siPLS-LASSO方法有效选取了特征波长，提高了模型预测性能。
		2018 Vol. 38 (02): 436-440 [摘要] ( 221 ) RICH HTML PDF (1236 KB) ( 327 )

	441	基于药效团模型设计的PAEs分子拉曼特征振动光谱衍生增强研究
		邱尤丽^1,2，辛美玲^1,2，李鱼^1,2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0441-07
		对17个PAEs训练集分子、五个PAEs测试集分子，应用Discovery Studio软件构建PAEs分子拉曼特征振动光谱的3D QSAR 药效团模型，并对PAEs分子(以环境优先控制污染物DMP，DBP和DNOP为例)进行9种常见的疏水基团取代反应，同时利用密度泛函理论B3LYP/6-31G(d)计算气态环境中取代前后PAEs的拉曼特征振动光谱，筛选PAEs拉曼特征振动光谱显著增强的衍生物。研究结果表明：药效团模型(Hypo1)具有最大的相关系数(R²)0.83、最小的均方根值(RMS)0.182和总消耗值(total cost)71.865，且Configuration值为12.68(<17)，说明所构建模型具有显著性及较好的预测能力；获得基于Hypo 1药效团模型设计的PAEs分子衍生物23个：DMP(9), DBP(9)和DNOP(5)，上述衍生物分子正频计算值均大于0，说明所设计的PAEs分子衍生物结构稳定，其中DMP-CH₂CH₃，DBP-Cl，DNOP-C₆H₅的拉曼特征振动光谱峰强较DMP，DBP和DNOP分别增大了6.25倍、2.05倍、1.56倍，说明PAEs分子衍生化对其拉曼特征振动光谱峰强具有显著增强作用。此外，利用密度泛函理论在相同的基组水平下计算了PAEs分子衍生物的取代反应能垒(以DNOP为例)，取代反应的难易程度：—CH₂CH₂CH₃>—C₆H₅>—NO₂>—SH>—Cl，可作为筛选PAEs分子衍生化拉曼光谱增强反应的依据，并为建立增强PAEs分子拉曼光谱的检测技术提供理论支撑。
		2018 Vol. 38 (02): 441-447 [摘要] ( 188 ) RICH HTML PDF (2176 KB) ( 149 )

	448	姜科植物长柄山姜及茴香砂仁精油原位拉曼光谱研究
		司民真^{1, 2}，张德清^{1, 2}，李伦^{1, 2}，张川云^{1, 2}
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0448-06
		常温下，将制备好的长柄山姜及茴香砂仁的水装片放在显微拉曼光谱仪的载物台上，寻找油细胞，并分析其中精油。长柄山姜油细胞上获得的拉曼光谱，较强峰出现在1 638，1 600，1 555，1 203和1 001 cm^-1，次强峰出现在1 716，1 577，1 496，1 407，1 346，1 307，1 273，1 181，1 156，1 029，958，618和218 cm^-1共获得26条光谱线，与肉桂酸甲酯拉曼光谱的29条谱线比较，长柄山姜油细胞有22条谱线与之有对应关系；茴香砂仁油细胞上获得的拉曼光谱较强峰出现在1 648，1 639，1 607，1 174，842和836 cm^-1，次强峰出现在1 292，1 244，1 235，1 204和631 cm^-1共获得24条光谱线，与4-烯丙基苯甲醚的拉曼光谱在300～1 700 cm^-1区间内的29条谱线比较，茴香砂仁油细胞有23条谱峰与之有对应关系。说明长柄山姜挥发油的主要成分是肉桂酸甲酯，茴香砂仁挥发油的主要成分为4-烯丙基苯甲醚。用密度泛函理论计算了肉桂酸甲酯、4-烯丙基苯甲醚的拉曼光谱，并对谱线进行了初步的归属。姜科植物油细胞中精油不需提取就可直接快速的检测，用此方法可对姜科植物精油的提取进行质量控制及开发研究。
		2018 Vol. 38 (02): 448-453 [摘要] ( 229 ) RICH HTML PDF (2131 KB) ( 201 )

	454	动态表面增强拉曼光谱在敌瘟磷快速定量分析中的应用
		翁士状¹，袁宝红²，郑守国³，张东彦¹，赵晋陵¹，黄林生^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0454-05
		动态表面增强拉曼光谱是在干态与湿态表面增强拉曼光谱(SERS)检测的基础上发展而来的，不仅具有极好的信号增强，还具有良好的重复性与稳定性。提出了一种基于动态SERS与多元分析方法的敌瘟磷快速定量分析方法。实验中，首先测量100，50，10，5，1，0.5和0.1 mg·L^-1敌瘟磷动态SERS谱图，并使用多项式校正方法去除光谱基线漂移。然后，处理后的全范围(600~1 800 cm^-1)与特征范围(674~713，890~1 195，1 341~1 399和1 549~1 612 cm^-1)光谱分别利用支持向量机回归(SVR)构建定量模型，实现对敌瘟磷的定量分析。同时，实验还评估了主成分分析(PCA)对定量分析结果的影响。实验结果表明特征范围光谱所建立的模型预测误差较小，而数据经过PCA处理后预测误差得到进一步下降。最优回归模型是由特征范围光谱经PCA处理后所构建的模型(RMSECV=0.065 7 mg·L^-1)，模型能够准确地预测敌瘟磷溶液浓度。为了测试实际检测中的效果，该方法被用来对苹果表面的敌瘟磷残留进行检测，并通过气相色谱法进行验证。结果表明该方法对于同一样本多次检测值波动较小，且检测均值与气相色谱检测值相差较小，相对误差最大仅为5.13%。此外，动态SERS检测可在2 min内完成，且后续数据处理也可在数秒内完成，同时整个过程的试剂消耗仅在2 μL左右。因此，所提出的方法在敌瘟磷快速准确检测具有极大优势。
		2018 Vol. 38 (02): 454-458 [摘要] ( 212 ) RICH HTML PDF (2498 KB) ( 150 )

	459	基于Raman光谱的人、犬、兔血液鉴别
		董家林¹，洪明坚^{1, 3*}，郑祥权^{2, 3}，徐溢^{2, 3}
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0459-08
		多物种血液鉴别对于进出口检验检疫、刑事侦检以及野生动物保护等领域尤为重要。传统的血液鉴别方法，在鉴别时常常会对血液样本造成破坏，而Raman光谱作为一种振动光谱可获得物质分子振动、转动信息，进而分析物质组成，为无损血液鉴别技术提供了可能。目前，已经有基于Raman光谱进行血液鉴别的报道，但存在如下两个问题：单一物种样本数量较少，易导致模型欠拟合；均采用线性分类模型，忽略了光谱中非线性因素的影响，降低了模型的分类性能。因此，将支持向量机沿用至Raman光谱血液鉴别中，克服了线性模型只能为光谱中线性关系建模的缺点，有效地吸收了Raman光谱中的非线性关系，实现了对人、犬及兔血液的三分类。实验通过激发波长为785 nm的海洋Raman光谱仪测得共326例样本数据(人110例、犬116例、兔100例)，利用Savitzky-Golay平滑滤波、加权最小二乘多项式拟合基线以及矢量归一化等方法对Raman光谱数据进行预处理，并选择2/3的样本数据作为校正集用于模型训练，余下1/3作为测试集用于盲测。与线性分类模型对比实验结果显示，该模型的校正集分类正确率达100%，盲测集分类正确率达93.52%，均优于线性分类模型。实验结果表明，基于支持向量机的分类模型可以用于Raman血液光谱鉴别，具有重要的研究价值和广泛的应用前景。
		2018 Vol. 38 (02): 459-466 [摘要] ( 237 ) RICH HTML PDF (6289 KB) ( 200 )

	467	基于穆勒矩阵的模拟溢油样品荧光偏振特性研究
		栾晓宁¹，张锋¹，郭金家¹，崔廷伟²，郑荣儿^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0467-08
		为了对模拟溢油样品在不同偏振态激发下诱导荧光的偏振特性进行研究，借鉴了穆勒矩阵椭偏仪的原理和结构，搭建了基于旋转波片原理的模拟溢油样品激光诱导荧光椭偏实验装置。通过特征值校准方法对该装置进行校准，获得了宽波段下偏振状态调制矩阵W(λ)和偏振状态分析矩阵A(λ)的确切调制状态，并基于荧光光谱强度矩阵Flu(λ)分别建立了轻、中、重质原油样品和柴油样品的荧光穆勒矩阵。通过极化分解方法对荧光穆勒矩阵进行分解后发现，不同样品荧光光谱的退偏振性质差异十分显著。柴油样品荧光穆勒矩阵的退偏振系数Δ(λ)没有明显的波长响应性，在荧光光谱范围内始终保持较高的退偏值，而三种原油样品的退偏系数Δ(λ)则随波长增大逐渐上升，其中，中质原油样品退偏系数随波长的变化幅度小于重质样品，超过轻质样品；就不同样品的退偏值来看，轻质原油样品最高，重质样品最低，中质原油样品介于二者之间，柴油样品的荧光退偏值略低于轻质原油样品，介于轻质和中质原油样品之间。将基于荧光穆勒矩阵极化分解后的结果与线偏振激发下样品荧光光谱的正交偏振实验结果进行对比，发现两种实验方法获得的退偏系数具有较高的吻合程度。实验还发现，四种模拟溢油样品荧光穆勒矩阵所包含的双向衰减和相位延迟性质都很微弱，不具有明显的差异。
		2018 Vol. 38 (02): 467-474 [摘要] ( 247 ) RICH HTML PDF (6390 KB) ( 182 )

	475	基于三维荧光光谱-平行因子分析的海上溢油识别技术研究
		周艳蕾¹，周飞飞¹，姜聪聪¹，石晓勇^1，2*，苏荣国¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0475-06
		在世界范围内溢油事件频繁发生，溢油的组成成分会影响人类身体健康和生态系统。因此，迫切地需要一种可以快速识别溢油种类的方法。针对溢油污染物现场快速鉴别的需求，利用平行因子分析技术建立了基于三维荧光光谱的原油、燃料油识别方法。首先，利用Delannay三角形内插值法对实验选的6种原油(Roncador原油、巴士拉原油、俄罗斯原油、沙特原油(重质)、上扎库姆原油、海二站原油)和三种燃料油(380CST燃料油、5-7号燃料油、岚山燃料油)的三维荧光光谱去散射，去散射后的三维光谱数据进行归一化处理；之后，对三维荧光光谱进行平行因子解析，确定七个荧光组分为最佳荧光组分，进而得到由7个荧光成分组成的样品荧光特征谱，将风化第3，15和45天的样品及未风化样品的第一平行样的荧光特征谱进行贝叶斯方法(Bayes)判别分析和聚类分析，确定油品荧光特征谱的分析能力和18条荧光标准谱库(12条原油标准谱和6条燃料油标准谱)；最后，利用非负最小二乘多元线性回归建立溢油荧光识别方法，对第0，7和30天风化的样品和未风化样品的另一平行样进行识别。实验结果表明，除对风化及未风化的俄罗斯原油识别外，该方法对其余风化和未风化的五种原油和三种燃料油识别正确率均为100.0%，整体识别原油正确率为87.5%，燃料油正确率为100.0%。
		2018 Vol. 38 (02): 475-480 [摘要] ( 231 ) RICH HTML PDF (3238 KB) ( 375 )

	481	艾比湖流域地表水二维荧光峰值与水质指标关系初探
		张贤龙^{1, 2}，张飞^{1, 2, 3*}，张海威^{1, 2}，海清⁴，陈丽华⁵
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0481-07
		随着技术的进步与发展，国内外学者早已利用不同的技术手段对水质指标的评价与估算开展了大量研究，但是利用二维荧光峰值估算水质指标的方法尚不多见。以艾比湖流域地表水为研究对象，利用多元统计分析和逐步回归分析方法，对二维荧光峰值和水质指标建立估算模型以初步探究二者的相互关系。结果表明：(1)艾比湖流域不同河流的水质状况不同，博尔塔拉河(简称博河)的TN含量最高，水库及水渠的TP含量最高。(2)同一水样点有三个荧光峰(Peak1，Peak2和Peak3)且强度逐渐减弱，不同河流的荧光峰强度不同，其中博河、水库及水渠的荧光峰强度变幅最大。(3)经过荧光峰值与水质指标的相关分析发现Peak1与BOD₅，Peak2与BOD₅，Peak2与COD，Peak2与DO具有较好的相关性，相关系数分别为：0.479，0.371，0.655和0.618。将单荧光峰值和水质指标建立估算模型，经验证四组估算模型的精度较差，单峰值建模无法达到监测要求。因此，在单荧光峰值建模的基础上，将每个水样的三组荧光峰值和水质指标进行综合建模，建立多元回归方程，经模型验证得出三组荧光峰值与DO的综合模型效果最好，R=0.756, RMSE=1.001。因此二维荧光峰值与水质指标DO的综合估算模型是可行的，对干旱区水质指标监测具有一定的参考意义，为艾比湖流域水资源的开发、利用及保护提供科学依据。
		2018 Vol. 38 (02): 481-487 [摘要] ( 173 ) RICH HTML PDF (3316 KB) ( 87 )

	488	基于荧光光谱特性的水热条件对农田黑土富里酸结构的影响研究
		谷思玉，李悦，蔡越桐，郭兴军，朱玉伟，于雪薇，杨艳，张会慧^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0488-06
		为探讨水热条件对农田黑土富里酸(FA)腐殖化程度的影响，选取黑龙江省不同纬度带黑土区域北安、海伦、宾县、双城的农田土壤，对其腐殖物质进行分组测定，且分析了富里酸的荧光光谱特性。结果表明：从北向南，随着水热分布强度增加，农田黑土腐殖酸含量依次降低，北安为9.90 g·kg^-1、海伦为8.71 g·kg^-1、宾县为5.48 g·kg^-1、双城为4.70 g·kg^-1，胡富比显著降低，分别为1.46，1.42，0.80和0.74；不同区域富里酸三维荧光图谱差异值分析表明，与北安相比，其它区域Peak A和Peak C荧光强度均明显减少，区域积分(FRI)方法表明，从北向南，可见光区类富里酸物质含量显著下降；平行因子分析(PARAFAC)表明，各区域土壤FA可以分为相对分子质量较小、结构简单的C1及分子结构相对复杂、缩合度较高的C2两个组分，随着水热梯度增加，C1组分明显增加，而C2组分则呈相反趋势，C1组分的增加主要来源于C2组分降解的中间产物，且较高比例的C1组分促进了FA在土壤中分解；二维同步扫描图谱表明，随着纬度降低，FA结构趋于简单化，黑土中FA分解途径是组分中分子量较大、结构复杂的物质优先裂解，形成结构相对简单的、缩合度较高的小分子化合物，然后进一步彻底分解。综上，北安、海伦、宾县、双城农田黑土的FA浓度及腐殖化程度呈下降趋势；水热梯度增加，不利于土壤中FA积累，加速了土壤FA流失。
		2018 Vol. 38 (02): 488-493 [摘要] ( 256 ) RICH HTML PDF (4780 KB) ( 341 )

	494	全氟辛酸与血清蛋白分子间作用的紫外-荧光光谱分析法建立及理论模建研究
		王燕¹，吕达²，郭明^{1, 3*}，赵晓雪¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0494-08
		全氟辛酸(PFOA)与血清蛋白(SA)分子间作用分析法的建立及理论模建研究。荧光光谱结合紫外光谱法研究PFOA与血清蛋白(HSA)分子间作用，获得PFOA-HSA分子间作用的紫外-荧光特征谱，紫外-荧光特征谱表明PFOA规律性降低了HSA紫外吸收和荧光强度，HSA最大发射波长明显发生蓝移，表明PFOA与HSA发生了分子间作用，根据双对数回归曲线方程得到结合常数，定量说明PFOA与HSA之间存在中等强度的分子间作用力。Van’t Hoff方程分析光谱数据得到 HSA与PFOA分子间作用的热力学参数ΔH>0，ΔS>0，ΔG<0，依据Ross理论分析PFOA与HSA分子间作用，表明二者主要通过疏水作用力和氢键发生分子间作用，并且HSA与PFOA之间的分子间作用是自发过程。同步荧光光谱解析出PFOA与HSA的分子间作用导致血清蛋白分子的微区构象发生改变，使色氨酸残基位域构象发生改变。建议偏振因子M，通过荧光偏振光谱，定量表征PFOA与HSA分子间作用。基于光谱数据分析，建立了PFOA 与HSA分子间作用的理论模型，模建结果说明PFOA与HSA的分子间作用主要发生在HSA活性位点Sudlow’s sites I，HSA与PFOA分子间作用是自发过程。光谱实验与理论模建结果基本一致，可为全面了解生物大分子与全氟化合物之间的分子间作用以及研究微观毒理机制提供有益参考。
		2018 Vol. 38 (02): 494-501 [摘要] ( 216 ) RICH HTML PDF (3611 KB) ( 129 )

	502	基于时间分辨荧光光谱法同时测定己酸乙酯与乙酸乙酯
		张笑河^{1, 2}，马超群^{1, 2*}，陈国庆^{1, 2}，刘怀博^{1, 2}，朱纯^{1, 2}，宋鑫澍^{1, 2}，朱从海^{1, 2}
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0502-04
		提出了一种基于时间分辨荧光光谱分析法同时测定己酸乙酯和乙酸乙酯混合液中各组分浓度的方法。实验测得两种单体物质的荧光发射光谱重叠度达到78%。对于荧光发射光谱重叠度很高的物质使用普通荧光方法结合算法也很难进行定量分析。而通过量子化学计算结果，对两种单体的分子结构分析，得到己酸乙酯的荧光寿命长于乙酸乙酯。通过时间分辨荧光光谱测量得到己酸乙酯和乙酸乙酯的荧光寿命分别为1.0和5.3 ns。两种物质的荧光发射光谱重叠严重，但是其荧光衰减曲线有明显的差别，所以提出使用时间分辨荧光光谱法对两种物质进行定量分析。通过分析两种物质不同体积比下的荧光衰减曲线的变化趋势，建立两种物质体积比的预测模型，并对其进行检验。实验结果表明：该方法能够实现混合溶液中各组分体积比的测量，其测量的平均残差控制在1%以内，具有一定的实用价值。
		2018 Vol. 38 (02): 502-505 [摘要] ( 305 ) RICH HTML PDF (2222 KB) ( 460 )

	506	基于提升小波变换的阈值改进去噪算法在紫外可见光谱中的研究
		周风波^1,3，李长庚¹，朱红求^2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0506-05
		在紫外可见光谱定量分析中，由于分光光度计内部的光学系统、光源、检测器、电子元器件，电路设计以及外部环境干扰等因素产生的随机噪声，严重影响光谱定量分析结果的准确性，为提高紫外可见光谱分析精度，需要对光谱数据进行去噪预处理。由于小波分析具有多分辨率，低熵性、去相关性等特点，基于小波分析的去噪算法优于传统的去噪算法，目前基于小波去噪的方法主要有模极大值去噪算法，系数相关去噪算法，阈值去噪算法，工程实际应用以Donoho的阈值去噪法最为常用。根据Donoho阈值消噪原理，提出一种基于提升小波变换的阈值改进算法，一方面使用提升小波变换，提升小波变换是第二代小波变换，继承了小波的多分辨率特性，并且不需要进行傅里叶变换，从而具有算法简单，速度快，实现简单的优点；另一方面提出了一种新的阈值函数，克服了硬阈值函数在阈值处不连续以及软阈值函数存在恒定偏差的问题，同时对阈值估计进行了调整，有利于信号小波系数的保留和噪声小波系数的剔除。对三组多金属离子混合溶液的实测紫外可见光谱信号，添加随机噪声后使用该方法进行去噪处理，并使用信噪比(SNR)和均方根误差(RMSE)进行去噪性能评价。试验结果表明，提出的算法优于Donoho的软硬阈值去噪算法，能够有效提高光谱信噪比和降低均方根误差，从而更好地消除光谱信号中的噪声和保留光谱信号中一些重要的细节特征，比较适合用于紫外可见光谱数据建模之前的去噪预处理，在紫外可见光谱信号分析中具有较好的应用前景。
		2018 Vol. 38 (02): 506-510 [摘要] ( 284 ) RICH HTML PDF (2141 KB) ( 279 )

	511	基于时序高分一号宽幅影像火后植被光谱及指数变化分析
		孙桂芬¹，覃先林^1*，尹凌宇¹，刘树超¹，李增元¹，陈小中²，钟祥清²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0511-07
		为了探究国产高分卫星遥感技术监测火干扰对植被生长影响的能力及其表征植被指数，选取2014年发生在四川省雅江县和冕宁县的两场森林火灾形成的火烧迹地作为研究区，利用火灾前后时序的高分一号宽幅(GF-1 WFV)数据，对不同受灾程度火烧迹地火灾前后的光谱特征变化进行分析，并以月为单位分析了不同受害程度植被火后两年内由GF-1 WFV数据生成的归一化植被指数(NDVI)、增强型植被指数(EVI)和全球环境监测植被指数(GEMI)等三种表征植被生长状态的植被指数的变化，结合研究区纬度、海拔和气候条件分析火后植被的年内恢复规律。结果表明：火烧造成植被色素和细胞结构破坏，使其不再表现出正常植被特有的光谱特征，在可见光区受害植被的反射率相比于正常植被偏高，且其值随受灾程度加重而升高；在近红外波段火干扰后的植被反射率降低，其值远低于正常植被的反射率值。NDVI，EVI和GEMI在表征植被恢复生长过程中存在高度相关性且对植被季节变化敏感，均能反映植被恢复的生长过程，具有描述火烧区植被恢复动态过程的能力；受灾植被恢复生长过程中的植被指数变化与正常植被年生长过程的植被指数变化趋势基本一致，同样存在生长季和非生长季；火烧区植被的NDVI，EVI和GEMI值相比正常植被对应植被指数值始终偏低，且植被受灾越严重，其植被指数值在同期中对应越低。
		2018 Vol. 38 (02): 511-517 [摘要] ( 236 ) RICH HTML PDF (3259 KB) ( 357 )

	518	基于光谱学技术对丁香油与乙酸乙酯相抑LDL非酶糖基化、氧化修饰能力的比较
		谢志勇^1,2，谢丽琴^1,2，江慎华^1,2,3*，曲文娟^1，3，张小霞^1,2，张化浩^1,2，郝澍^1，2，张良慧^1,2，马海乐^1,3，沈勇根^1,4
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0518-10
		低密度脂蛋白(LDL)非酶糖基化和氧化修饰均是导致动脉粥样硬化(AS)的关键因素。前人发现，丁香可有效抑制牛血清白蛋白(BSA)、高密度脂蛋白(HDL)糖基化修饰，丁香乙酸乙酯相(EAEC)和丁香油(CBO)均具有很强的抗氧化活性。为了确定丁香抑制LDL糖基化及氧化所对应的最有效成分，在前人研究基础上采用光谱学技术对EAEC和CBO抑制LDL糖基化及氧化功能进行了比较。首先建立LDL-葡萄糖糖基化孵育体系，通过测定糖基化早期、中期和末期产物及三维荧光光谱的变化比较CBO和EAEC抑制LDL糖基化修饰的效果。其次，建立LDL-CuSO₄氧化孵育体系，通过测定荧光指标和三维荧光光谱、紫外可见波长扫描来比较两者抑制LDL氧化修饰效果。结果发现，EAEC和CBO对LDL糖基化修饰过程中产生的早期产物(Amadori产物)、中期产物(二羰基化合物)及终末期产物(戊糖素和AGEs)均具有很强的抑制效果，且EAEC的抑制效果均强于CBO；三维荧光光谱表征得到相同的结果。在LDL氧化修饰比较中，CBO对色氨酸(Trp)荧光猝灭、总荧光产物及脂褐素的生成、赖氨酸(Lys)修饰的抑制效果均显著强于非油成分的EAEC；三维荧光光谱表征也得到相同的结果；紫外、可见全波长扫描反映CBO比EAEC对共轭二烯(CD)生成及光谱红移的抑制效果更强。研究结果为后续锁定重点成分分离、纯化及研发丁香抗LDL糖基化及氧化功能食品提供参考。
		2018 Vol. 38 (02): 518-527 [摘要] ( 212 ) RICH HTML PDF (5866 KB) ( 133 )

	528	基于可见与近红外光谱联用的柑桔黄龙病快速无损检测研究
		刘燕德¹，肖怀春¹，孙旭东¹，韩如冰¹，叶灵玉¹，黄亮¹，肖禹松¹，廖小红²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0528-07
		黄龙病是柑桔果树的毁灭性病害，对柑桔产业危害巨大。基于模型平均理论，探讨联用可见与近红外光谱技术，提高柑桔黄龙病快速无损检测精度的可行性。采集记录柑桔叶片的可见与近红外光谱，经实时荧光定量PCR鉴别黄龙病叶片为轻度、中度和重度三类，缺素和正常样品也经PCR鉴定，共五类叶片。基于光谱直接拼接、光谱归一化拼接和模型平均三种不同策略，结合偏最小二乘判别分析(PLS-DA)和多元线性回归(MLR)方法，分别建立了柑桔黄龙病可见与近红外光谱联用无损检测模型。经比较发现，光谱联用模型的检测精度均高于可见或近红外单一检测模型，且经导数处理后的光谱直接拼接PLS-DA模型检测精度最高，模型预测相关系数为0.97，预测均方根误差为0.67，模型总误判率为3%，其原因是导数消除了光谱的基线漂移。光谱归一化拼接的PLS-DA模型检测精度次之，模型总误判率为7%。可见与近红外模型平均的检测精度最低，模型总误判率为7.2%。实验结果表明，联用可见与近红外光谱，结合光谱拼接方法，提高了柑桔黄龙病无损检测模型的检测精度，研究可为其他领域的光谱联用提供参考依据。
		2018 Vol. 38 (02): 528-534 [摘要] ( 292 ) RICH HTML PDF (5045 KB) ( 259 )

	535	高光谱图像识别霉变花生的光谱特征分析与指数模型构建
		乔小军，蒋金豹^*，李辉，亓晓彤，袁德帅
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0535-05
		霉变花生极有可能含强致癌物质-黄曲霉素，快速识别并分离霉变花生可从源头上阻止其进入食物链，并降低人类摄入黄曲霉素的风险。利用可见光-近红外高光谱数据，通过光谱分析确定能有效识别霉变花生的光谱特征或指数模型。共获取霉变花生样本253个，健康花生247个，并取其霉变(或健康)部位的均值光谱。在对光谱进行连续统去除后，首先对其求取了不同步长的一阶微分，并在可分性较优的光谱区域计算了Area_500～650指数；其次，用连续小波变换提取了光谱的形状和位置信息，并利用Index_cwt指数识别霉变花生样本。结果显示，指数Area_500～650的J-M距离为1.95，Index_cwt模型的J-M距离为1.99，表明霉变和健康花生在构建的指数模型Area_500～650和Index_cwt的特征空间可分性均较优。
		2018 Vol. 38 (02): 535-539 [摘要] ( 379 ) RICH HTML PDF (2686 KB) ( 387 )

	540	光谱及等温滴定量热法探究盐酸阿霉素与DNA作用机理
		王欢，苟杏杏，蒲小华^*，王姣，胡小兵，李宗孝
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0540-06
		利用荧光光谱法，紫外可见光谱法，红外光谱法，圆二色谱法和等温滴定量热法等手段，对抗癌药物盐酸阿霉素 (DOX) 与DNA的作用过程进行研究，测得了它们的结合常数K_a、结合位点数n、反应焓变ΔH、熵变ΔS及ΔG，且在结合过程中，B型DNA的螺旋结构在一定程度发生改变。荧光光谱的数据显示出显著的猝灭效应, 表明DNA是一个DOX荧光的很好的猝灭剂。红外光谱表明阳离子DOX⁺通过静电吸引与 DNA 的磷酸基团相互作用，且DOX的碳氢链通过疏水缔合与DNA作用。ITC测定了DOX和DNA相互作用的焓变和熵变，表明DOX的烃链和DNA的碱基之间的疏水性相互作用提供了结合的驱动力。
		2018 Vol. 38 (02): 540-545 [摘要] ( 374 ) RICH HTML PDF (2630 KB) ( 413 )

	546	铜胁迫下玉米叶片反射光谱的红边位置变化及其与叶绿素的关系
		李苑溪^{1, 3, 5}，陈锡云^{1, 2*}，罗达^{1, 4, 5}，李波莹¹，王姝人¹，张力玮¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0546-06
		采用5级梯度铜胁迫砂培试验，通过测定叶片反射光谱曲线和叶绿素含量，研究铜胁迫对玉米叶片反射光谱与叶绿素含量的影响。研究表明：玉米叶片反射光谱的红边位置与铜胁迫浓度显著相关(R²≥0.5755)，且存在明显的“红边蓝移”现象，即叶片光谱红边位置向短波方向移动。随着铜胁迫浓度的升高或胁迫时间延长，红边蓝移程度增加。不同胁迫浓度之间，叶绿素a、叶绿素b含量及二者比值 (Chla/Chlb)均差异显著(p分别为0.002，0.007和0.001)。叶绿素a、b比值(Chla/Chlb)与培养液中铜浓度呈显著负相关(R=-0.898)；Chla/Chlb与平均红边波长显著正相关(R=0.814)。这表明随着铜胁迫浓度升高，Chla/Chlb降低，叶绿素b相对于叶绿素a升高，叶片反射光谱的红边位置蓝移。铜胁迫改变了玉米叶片中Chla和Chlb含量和比值，由此导致的色素吸收光谱变化，是铜胁迫导致叶片反射光谱红边蓝移的可能的生理学成因。
		2018 Vol. 38 (02): 546-551 [摘要] ( 236 ) RICH HTML PDF (1079 KB) ( 106 )

	552	猪肉新鲜度光谱特征指数构建及敏感性分析
		黄长平¹，朱欣然^{1, 2}，张辰璐³，乔娜^{1, 4}，胡顺石³，张立福^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0552-07
		猪肉是我国居民最主要的消费畜肉产品，其在储藏、运输、加工等环节易受酶、微生物等作用腐败变质，导致新鲜度下降。冷鲜猪肉的新鲜度关系着消费者的食肉口感与安全，是消费者购买猪肉最为关心的指标之一。及时、快速、准确检测冷鲜猪肉的新鲜程度是确保消费者“舌尖上的安全”的重要举措。相比于传统的理化检验方法，可见-近红外光谱分析技术具有快速、高效、无损、非接触等独特优势，适合于食品安全的快速检测，光谱快检技术已成为冷鲜猪肉品质无损检测的研究热点。然而目前研究大都基于统计方法进行光谱建模，模型缺乏物理意义，适用性差，阻碍了该技术的应用推广。通过分析不同新鲜程度猪肉的可见-近红外光谱特征，利用反映猪肉新鲜度的肌红蛋白在760 nm处稳定的吸收特性，构建了猪肉新鲜度光谱特征指数(FI)；通过模拟不同光谱分辨率与信噪比水平，进一步探索了FI指数对光谱检测设备性能的敏感性。研究表明，FI指数构建简单，物理意义明确，能够较好指示猪肉的新鲜程度；且该指数对光谱仪的性能要求并不严苛：只要在760 nm及附近波段，光谱分辨率优于10 nm，信噪比不低于45，即可较好反映猪肉新鲜水平。研究结果可为低成本、手持式简易的猪肉新鲜度光谱检测设备的设计与研发提供科学依据，有望在食品安全快速检测领域得到推广应用。
		2018 Vol. 38 (02): 552-558 [摘要] ( 283 ) RICH HTML PDF (6016 KB) ( 254 )

	559	高光谱成像技术鉴别鱼新鲜度
		章海亮¹，楚秉泉²，叶青¹，刘雪梅¹，罗微^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0559-05
		采用高光谱成像技术对鱼新鲜度进行检测研究。首先，提取鱼样本感兴趣区域(region of interest, ROI)光谱，分别采用竞争性自适应重加权算法(CARS)，连续投影算法(SPA)和遗传算法(GA)提取特征波长，三种算法分别得到57，31和66个特征变量，采用最小二乘支持向量机和SIMCA作为分类模型，将57，31和66个特征变量作为LS-SVM和SIMCA模型的输入变量建立分类模型，基于SPA-LS-SVM和CARS-LS-SVM模型预测集识别率分别达到了98%和96%，而采用SIMCA建立的模型取得了较差的预测结果，GA-SIMCA, SPA-SIMCA和CARS-SIMCA模型预测集识别率都只是达到了52%。结果表明，LS-SVM作为分类模型优于SIMCA模型，SPA和CARS选择的特征波长，不但可以简化模型，还可以提高模型的预测精度，采用高光谱成像技术可以有效检测鱼的新鲜度，并能准确检测出鱼不同冻融次数和冷冻时间。
		2018 Vol. 38 (02): 559-563 [摘要] ( 238 ) RICH HTML PDF (2585 KB) ( 241 )

	564	HHT时频分析土壤光谱的重金属铜离子污染信息提取模型
		杨可明¹，汪国平^1,2，付萍杰¹，张伟¹，王晓峰¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0564-06
		土壤中不同浓度Cu²⁺含量映射到土壤光谱上的信息量十分微弱，并且这些高光谱数据中也存在着难以避免的噪声，因而本研究的关键是如何在土壤光谱复杂的噪声环境中提取微弱Cu²⁺信息。经验模态分解算法(EMD)能够有效去除高光谱数据中的噪声，且EMD是Hilbert变换对“非线性非稳定”信号时频分析的前提，当引入Huang变换后，可利用Hilbert-Huang变换(HHT)模型时频分析高光谱数据以实现降噪处理与信息提取。通过时频的HHT分析不同浓度Cu²⁺污染下的土壤光谱，完成从原始光谱经EMD分解出各本征模态函数(IMF)分量的包络线、调制信号和频谱等曲线中挖掘土壤光谱的Cu²⁺污染信息。研究结果表明，相同浓度Cu²⁺污染时的土壤光谱HHT时频分析结果相同，不同浓度时则不同，所以也可依据IMF分量反演土壤Cu²⁺含量。因此，高光谱数据的HHT时频分析能为土壤光谱的信息挖掘、光谱诊断和Cu²⁺含量反演等提供一种新的方法和思路。
		2018 Vol. 38 (02): 564-569 [摘要] ( 224 ) RICH HTML PDF (5935 KB) ( 212 )

	570	一种快速有效鉴定CRISPR/Cas9诱导水稻突变体的方法
		冯旭萍^{1, 2}，彭城³，张初^{1, 2}，刘小丹^{1, 2}，申婷婷^{1, 2}，何勇^{1, 2*}，徐俊锋³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0570-05
		突变体的筛选与鉴定是育种工作中的重要环节。该研究基于高光谱成像技术实现了水稻CRISPR/Cas9突变体种子的可视化鉴别。采集了水稻HD野生型和CRISPR/Cas9突变体种子共1 200粒样本的高光谱图像数据，通过Kennard-Stone算法，按照2∶1的比例构建了建模集(800)和预测集(400)。对水稻种子的原始光谱经过WT预处理后，通过2^nd derivative提取了24个特征波长，分别基于全谱和特征波长建立径向基函数神经网络(RBFNN)，极限学习机(ELM)和K最邻近法(KNN)模型。试验结果表明，无论是基于全谱还是特征波长神经网络模型都取得了良好的识别能力。通过2^nd derivative提取的特征波长结合RBFNN模型也取得了较好的鉴别结果，其建模集和预测集分别达到了92.25%和89.50%。基于2^nd derivative-RBFNN结合图像处理技术，可以实现水稻CRISPR/Cas9突变体种子的可视化鉴别，实现种子的定位和识别。结果表明应用高光谱成像技术，结合化学计量学方法和图像处理技术对水稻CRISPR/Cas9突变体的鉴别具有可行性，可为水稻育种中大量突变体的快速、准确地筛选和鉴定提供技术手段。
		2018 Vol. 38 (02): 570-574 [摘要] ( 284 ) RICH HTML PDF (2197 KB) ( 274 )

	575	矿区土壤Cu含量高光谱反演建模
		涂宇龙，邹滨^*，姜晓璐，陶超，汤玉奇，冯徽徽
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0575-07
		为探究高光谱遥感手段反演土壤Cu含量方法的可行性，以湖南省某矿区为例，利用ASD地物光谱仪和实验室电感耦合等离子发射光谱法测定83个土壤样品350～2 500 nm光谱信号和Cu含量。在光谱重采样、一阶/二阶微分、标准正态变换预处理对比分析基础上，分别采用主成分分析与相关分析对潜在建模变量进行初步筛选，运用逐步回归方法确定最终模型变量，建立土壤Cu含量反演模型，基于最优模型识别Cu含量光谱指示特征波段。结果表明，相对于传统主成分分析方法，标准正态变换后的光谱全要素主成分分析逐步回归建模方法因保留土壤样品弱光谱信号能有效提升土壤Cu含量估算能力，R²达0.86，模型对于预测样本的估计效果较好，建模样本和预测样本的残差分别为0.76和1.29，且通过F检验；360～400，922～1 009，1 833～1 890与2 200～2 500 nm波段对研究区土壤Cu含量有较好指示性。研究结果将丰富南方矿区土壤Cu含量估算典型案例，同时为发展基于高光谱遥感的土壤环境监测手段提供理论支撑。
		2018 Vol. 38 (02): 575-581 [摘要] ( 280 ) RICH HTML PDF (6210 KB) ( 263 )

	582	高能偏振能量色散X射线荧光光谱仪测定地质样品中稀土元素
		袁静，沈加林^*，刘建坤，郑荣华
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0582-08
		由于稀土元素本身的特点及以往X射线荧光光谱仪的局限性，用XRF方法快速测定地质样品中稀土元素一直是个难点。探讨了有效解决该问题的途径。采用粉末压片制样，应用Epsilon 5型高能偏振X射线荧光光谱仪(HE-P-EDXRF)建立了土壤、岩石和水系沉积物中稀土元素La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu和Y的EDXRF分析方法，对分析线，二次靶，基体校正方法及校准曲线的回归等进行了探讨。结果表明，La，Ce，Pr，Nd和Y的校准曲线的相关系数r>0.99，其余元素的相关系数也均在0.969以上；Pr的检出限为4.09，其余元素的检出限在0.03~2.13之间；对岩石标准物质GBW07105连续测定10次，RSD在0.81%~8.35%；检验样本的EDXRF测定值与电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定值平均相对偏差在4.4%~15.4%之间，除Gd外其余元素的平均相对偏差均在15%以内，其中较好的为Y(4.4%)，La(8.3%)，Ce(8.3%)，Nd(8.6%)。综上可知，本方法操作简单，能够实现大批量的岩石、土壤、水系沉积物中稀土元素的快速准确测定。
		2018 Vol. 38 (02): 582-589 [摘要] ( 262 ) RICH HTML PDF (2718 KB) ( 481 )

	590	FFT-BP神经网络模型对车载γ能谱辐射剂量率的预测分析
		徐立鹏^1,2，葛良全^1*，邓晓钦²，陈立²，赵强²，李斌²，王亮²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0590-05
		为了实现车载γ谱仪巡测系统对辐射剂量率的准确测定，提出基于快速傅里叶变换(FFT)本底扣除法的改进型BP神经网络模型(FFT-BP神经网络模型)。实验采用γ射线能谱分析法，对不同间距处的¹³⁷Cs放射源进行车载γ能谱测试，将得到的谱数据通过快速傅里叶变换(FFT)扣除本底，获得新的谱线数据。应用FFT-BP神经网络模型对未知剂量的车载γ谱线作辐射剂量率的定量预测，将预测结果同3个函数模型的拟合结果比较，验证FFT-BP神经网络模型的预测效果。结果表明，FFT扣除法能较好的削弱散射本底对γ谱线的影响，能有效的降低谱线本底。通过新谱线获得的特征峰面积和净谱线面积与辐射剂量率的相关系数均为0.99(p<0.05)，相关性显著。模型拟合分析过程中，FFT-BP神经网络模型表现出较强的学习泛化能力，预测较理想，相对误差和累计误差分别低于0.6%和9%，效果明显优于数学模型和γ能谱全能峰法，可显著降低γ能谱分析辐射剂量率的误差，且能有效提升工作效率。因此，FFT-BP神经网络模型适用于γ能谱辐射剂量的预测分析，为车载γ谱仪巡测系统测量辐射剂量提供了一种新型有效的分析方法。
		2018 Vol. 38 (02): 590-594 [摘要] ( 313 ) RICH HTML PDF (2383 KB) ( 171 )

	595	激光诱导击穿光谱分析系统中微型同步时序发生器研制
		李秋实，李嘉铭，杨平，杨新艳，郝中骐，沈萌，朱毅宁，郭连波，李祥友^*，曾晓雁
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0595-05
		在激光诱谱导击穿光谱技术(laser-induced breakdown spectroscopy，LIBS)中，元素特征光谱信号强度和信噪比在不同采集延时下具有显著差异，直接影响定量分析的结果。LIBS分析系统通常采用通用型延时发生器来控制采集延时，然而其体积大、功耗高、价格昂贵，不利于LIBS仪器的小型化和便携化。为此，采用单片微控制器芯片和简单外围电路设计实现了具有55 ps可调延时精度的多通道微型同步时序发生器(简称LDG3.0)，大幅度降低了同步时序发生器的体积、功耗和成本。对比LDG3.0与一种典型通用延时发生器DG535作为同步时序发生器的LIBS系统，以钒钛生铁中微量钒(V)元素定量检测为例进行两种同步时序发生器性能分析。结果表明，采用LDG3.0和DG535的LIBS系统建立的V元素定标曲线拟合系数R²均大于0.997，前者的平均相对标准偏差ARSD略小于后者，达到2.28%；前者检测极限LoD略低于后者，达到19.90 μg·g^-1。因此，自主设计的同步时序发生器LDG3.0与DG535在LIBS系统中的精度基本一致，完全满足LIBS系统的实际控制和集成应用需求，特别适合于体积与功耗受限的LIBS仪器。
		2018 Vol. 38 (02): 595-599 [摘要] ( 258 ) RICH HTML PDF (2718 KB) ( 324 )

	600	基于火星巡视器车载激光诱导击穿光谱仪系统设计米散射激光雷达可行性研究
		洪光烈¹，周艳波^1,2，刘豪¹，孔伟¹，舒嵘^1，2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0600-06
		火星大气气溶胶的地基探测对研究火星大气环境具有重要意义，为了能够在节约火星巡视器/着陆器体积、重量的条件下进行气溶胶探测，论证了基于巡视器车载激光诱导击穿光谱仪系统设计米散射激光雷达方案的可行性。所设计的米散射激光雷达系统使用巡视器车载激光诱导击穿光谱仪的既有硬件资源，加入分光元件和探测器模块，构成与激光诱导击穿光谱仪系统集成的米散射激光雷达，米散射激光雷达与激光诱导击穿光谱仪在火星地表分时工作，互不影响。为了论证所设计的米散射激光雷达的探测性能，对Phoenix火星探测任务中独立的米散射激光雷达得到的一组原始回波信号数据进行了处理，反演得到一组典型火星大气消光系数廓线，结合消光系数廓线与系统硬件参数计算了所设计的米散射激光雷达的回波信噪比，结果表明该系统在所用原始数据被记录的当日在火星大气边界层顶4 km高度处信噪比达到26 dB，在10 km高度附近下降到0 dB，说明基于火星巡视器车载激光诱导击穿光谱仪系统设计米散射激光雷达进行气溶胶探测具有现实可行性。对比Phoenix的独立米散射激光雷达设计方案，基于激光诱导击穿光谱仪的米散射激光雷达不但能够节省巡视器体积、重量，而且发射能量更高，回波接收方案更为简单，数据反演步骤更为简洁。
		2018 Vol. 38 (02): 600-605 [摘要] ( 243 ) RICH HTML PDF (1638 KB) ( 468 )

	606	宽带相干反斯托克斯光谱显微成像技术的实验研究
		侯国辉，陈秉灵，罗腾，刘杰，林子扬，陈丹妮^，屈军乐^
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0606-05
		由于该成像系统采用的超连续谱光源，可以满足所观测样品本源分子在0～4 000 cm^-1内的所有拉曼振动活性模式同时共振增强，在探测光的作用下，同时产生宽带相干反斯托克斯拉曼散射信号。然后，根据不同的化学键进行光谱图像重构，可以获得反映不同化学键在样品中的分布的图像。对110 nm的纯的聚苯乙烯珠所形成的具有一定厚度的薄膜，通过改变探测激光与超连续谱脉冲之间的时间重合度，测量形成的相干反斯托克斯拉曼散射信号的时间分布迹线图，通过其中的1 000 cm^-1的化学键强度信号进行指数衰减曲线拟合，得出具体的退相时间，与文献中已报道的三色CARS的退相时间相比，判断是否属于三色CARS。为了检验系统在实际生物学成像中存在的问题，我们开展了活体小鼠组织生物学应用成像实验，对记录的数据在2 940 cm^-1的CARS信号进行图像重构，获得CH化学键在组织中的分布，然后，对重构图像直接使用小波变换的去噪方式进行图像去噪，去噪后的图像具有比较清晰的轮廓，结果表明，对于对比度比较强的CARS共振信号，直接使用小波变换的去噪方式就可以获得比较好的图像效果。但是，对于信噪比比较差的共振信号，使用这种处理方法是不合适的，需要使用别的方法，先获取好的信号对比度，再根据感兴趣的化学键进行图像重构，然后，再经过小波变换对图像去噪，图像不仅会变得清晰平滑，而且，具有较好的视觉感官效果。
		2018 Vol. 38 (02): 606-610 [摘要] ( 235 ) RICH HTML PDF (3170 KB) ( 183 )

	611	基于光谱吸收原则的低成本硫化氢传感器研究
		陈书旺¹，王昭昭¹，唐东林²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0611-05
		H₂S浓度检测的发展趋势是实时检测，基于光谱吸收原则是其中一个发展方向。用宽带光源替代以往使用的成本较高的窄带光源，降低整个系统的成本，可以提高检测系统的实用性。宽带光源经过Bragg光纤光栅滤波后可以得到窄带光。此方法得到的光波必然会有噪声和波动，然后对其进行滤波，消除一部分系统的噪声和波动，再通过光线分束器分别通入检测光路和参考光路后做差。此差分信号不仅消除了一部分系统噪声和波动，还消除了基波分量，增大了信噪比。用数学分析的方法推导出二次谐波信号，利用SIMILINK仿真观察此信号，不同浓度的H₂S气体会有不同的输出信号，也就得到了气体的浓度。双光路差分法、谐波检测技术和窄带滤波技术综合起来的优势是降低了成本，增加了信噪比，提高了系统的检测能力。实验仿真结果表明，在LED宽带光源基础上采用提取谐波信号的双光路差分方法检测H₂S气体浓度正确可行，此方法降低了系统成本，为大范围实际应用提供了可能性。
		2018 Vol. 38 (02): 611-615 [摘要] ( 201 ) RICH HTML PDF (1552 KB) ( 98 )

	616	双光程光声光谱甲烷传感器
		杨艳芳^1,2，裴凯龙^1,2，尹旭坤^1,2，武红鹏^1,2，李尚志^1,2，崔茹悦^1,2，马维光^1,2，张雷^1,2，尹王保^1,2，董磊^1,2*，贾锁堂^1,2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0616-05
		利用甲烷(CH₄)气体分子在1.6 μm的吸收特性，使用中心波数为6 046.96 cm^-1的蝶形分布反馈式(DFB)激光器和自制的大内径光声池，设计了一款紧凑高灵敏的CH₄气体传感器。为了进一步增强输出光声信号强度，一个具有高反射率的平面镜放置在光声池后，使透射光束被反射后，二次通过光声池，增强了光与被测气体的作用距离，使光声信号提高了1.9倍。传感器各项参数，包括调制频率、调制深度及气体流速被优化。在标准大气压和1 s的积分时间下，该传感器最终获得的探测灵敏度为0.21 ppm，1σ归一化等效噪声系数(NNEA)为2.1×10^-8 cm^-1·W·Hz^-1/2。该甲烷传感器使用性价比高的DFB近红外激光二极管作为激发光源，装置简单，成本低廉可以满足大气环境检测、矿井瓦斯监测、工业过程控制及无创伤医疗诊断等领域的需求。
		2018 Vol. 38 (02): 616-620 [摘要] ( 243 ) RICH HTML PDF (2375 KB) ( 122 )

	621	中国SONG项目高分辨光谱仪与高精度恒星震动视向速度测量
		闫正洲^1，2，5，邓李才¹，张春光¹，罗常青¹，Grundahl F³，胡中文⁴，季杭馨⁴，王家宁⁴，徐明明⁴，戴松星⁴，Andersen M F³，王坤⁵，田健峰¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0621-06
		中国SONG项目(Stellar Observations Network Group)是中国天文界参与的一个国际合作的天文学研究计划。其核心是利用高分辩光谱仪获取恒星的时序光谱。光谱仪的分辨率根据科学目标的要求，用不同的狭缝宽度实现R=60 000～120 000。利用碘蒸汽发射线定标的方法，实现高达1 m·s^-1的视向速度测量精度，以此测量恒星表面由于恒星震动产生的多普勒运动，并实现项目的科学目标。SONG光谱仪是项目的核心设备，将介绍光谱仪的性能和天体物理应用的参数，并给出实际测量结果。作为一个测量恒星表面多普勒运动时序数据的仪器，整个系统的长期稳定性是项目取得成功的关键，在此也将展示仪器稳定性方面的工作。
		2018 Vol. 38 (02): 621-626 [摘要] ( 324 ) RICH HTML PDF (4476 KB) ( 226 )

	627	分子发射光谱法测量微波等离子体气体温度
		邓磊，张贵新^*，刘程，谢宏
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0627-07
		通过OH自由基A²Σ⁺→X²Π_r电子带系分子发射光谱测温法，实现了对氩气、氮气、空气三种大气压微波等离子体气体温度的测量。探究了不同微波功率、不同气体流量下气体温度的变化规律，测量了氮气、空气微波等离子体羽流的轴向温度分布。实验结果表明，不同工作条件下微波等离子体核心温度普遍超过2 000 K，空气微波等离子体可超过6 000 K；同样工作条件下三种微波等离子体气体温度满足：T_Ar<T_N₂<T_Air；气体温度总体上随微波功率增加而小幅增加，随气体流量下降而小幅降低；氮气与空气等离子体羽流温度沿轴向迅速降低。为验证分子发射光谱测温法的准确性，以热电偶测温作为比对，对温度较低的介质阻挡放电氩气等离子体进行了温度测量，实验表明，分子发射光谱法与热电偶所测结果十分接近。
		2018 Vol. 38 (02): 627-633 [摘要] ( 287 ) RICH HTML PDF (4810 KB) ( 111 )

	634	1,10-菲啰啉-四氰基乙烯配合物发光性质的研究
		吕玉光，石琦，郭强，宋姗姗，秦宇珊，王博，杨立滨^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0634-04
		基于探针在近年来得到发展，制备光学性能更为良好的发光材料成为当前化学工作者的研究热点，该工作预制备光学性能更为优良的新型发光材料，以满足人们日常生活及医疗等方面的需求。该工作以四氰基乙烯(TCNE)为第一配体，以1,10-菲啰啉(phen)为第二配体，通过分子间的电荷转移，合成1,10-菲啰啉-四氰基乙烯的电荷转移络合物，并对此反应机理进行初步探索。运用紫外光谱法、荧光光谱法和拉曼光谱法对配合物进行表征及发光性质的研究。比较配合物和配体的紫外吸收峰发现，配合物的吸收均源于配体1,10-菲啰啉的吸收，说明TCNE与Phen形成了稳定的络合物。同时分析荧光光谱，发现配合物的发射峰与配体四氰基乙烯相似，可认为配合物的荧光来自于配体的π—π^*电子跃迁。从拉曼图谱中可以看出，在1 000~1 600 cm^-1处配合物的拉曼强度比TCNE配体有明显的增强。共振拉曼散射在1 000~1 600 cm^-1处振动模式被强耦合，由于分子间的电荷转移使得这些共振拉曼峰被强烈增强。分析结果表明，在一定条件下，1,10-菲啰啉能与四氰基乙烯形成稳定的络合物，且光学性能显著增强。上述研究，合成并研究了1,10-菲啰啉-四氰基乙烯荷移络合物的光学性质，为设计、合成荧光性能良好的配合物提供了实验依据, 并为探索和开发新的核酸探针做出了贡献。
		2018 Vol. 38 (02): 634-637 [摘要] ( 185 ) RICH HTML PDF (1290 KB) ( 79 )

	638	光谱响应对辐射光谱测温法的影响研究
		杨斌¹，郭浩然¹，陈晓龙²，潘科玮²，桂欣扬¹，蔡小舒¹，刘佩进³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0638-05
		针对光谱响应系数对辐射光谱测温法的影响问题，利用200～1 100和900～1 700 nm两种波段光纤光谱仪测量了不同温度下黑体炉辐射光谱，分析了不同波段高温黑体辐射光谱特征，确定了不同波段光谱分析适宜采用的有效响应波段，获得了不同温度下该波段光谱响应系数变化情况，详细分析了温度对光谱响应系数的影响，总结了辐射光谱法温度拟合时的波长范围以及响应系数选择原则，并分析了波长范围以及响应系数选择对测温的影响，这为提高辐射光谱测温法的测量精度具有重要价值。
		2018 Vol. 38 (02): 638-642 [摘要] ( 258 ) RICH HTML PDF (2152 KB) ( 114 )

	643	基于太赫兹光谱-统计分析的大气PM_2.5监测研究
		姜晨¹，詹洪磊^1，李倩¹，赵昆^1，张振伟²，张存林²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0643-07
		应用太赫兹技术对大气中动力学直径小于2.5 μm(PM_2.5)的细颗粒物进行了定量研究。PM_2.5质量和太赫兹吸光度之间存在线性关系，相关系数为0.86。应用主成分分析的方法，可证明随着PM_2.5质量的增加，与吸收系数存在相似的趋势。为了提高预测精度，采用偏最小二乘，支持向量机和反向传播人工神经网络对PM_2.5进行定量研究。与单一的线性模型相比，统计模型具有较大的预测相关性和较小的误差。对于神经网络模型，训练集与预测集的相关系数和均方根误差分别达到0.999和0.016 mg，0.912和0.207 mg。因此，THz技术和统计学方法的结合可提供较高精度的预测，作为一种监测PM_2.5的有效手段。
		2018 Vol. 38 (02): 643-649 [摘要] ( 193 ) RICH HTML PDF (2499 KB) ( 87 )

	650	不同培肥土壤颗粒有机碳的¹³C核磁共振与红外光谱对比分析
		曲晓晶^1,2，吴景贵^1*，李明明³，张乐乐²，曹笠珈²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0650-04
		为明确颗粒有机碳在土壤固碳中的作用机制，对比研究了不同有机培肥土壤颗粒有机碳的结构差异。以单施化肥处理为对照，选择了四种有机物料进行定位培肥试验，利用¹³C NMR和红外光谱技术对比分析不同有机培肥对土壤颗粒有机碳结构的影响。结果表明：颗粒有机碳以脂肪碳和含氧基团为主，脂化度高于75%，含氧官能团含量高于50%；不同有机培肥对土壤颗粒有机碳结构的影响差异性显著，树叶培肥在提高颗粒有机碳芳香度的同时，亲水性也大幅度提高，比单施化肥处理(对照)提高了0.78%；短期内，牛粪、秸秆和树叶培肥均可提高土壤颗粒有机碳的芳香度，但从长远角度分析，牛粪和秸秆培肥更利于土壤颗粒有机碳的稳定，尤其是秸秆培肥，其颗粒有机碳的芳香度分别比对照和牛粪培肥高0.35%和0.11%，而亲水性远低于二者；红外光谱与核磁分析的结果基本一致，红外光谱可用于大量样品的颗粒有机碳结构初步筛选。
		2018 Vol. 38 (02): 650-653 [摘要] ( 248 ) RICH HTML PDF (677 KB) ( 81 )

	654	光谱法和分子对接技术研究氟罗沙星与溶菌酶的相互作用
		方庆¹，王艺润¹，郭晨辉¹，刘颖^1,2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0654-06
		在模拟人体生理条件下，应用光谱法和分子对接技术对氟罗沙星(FIE)与溶菌酶(LYSO)的相互作用进行了研究。结果表明，FIE与LYSO的猝灭方式是静态猝灭，且在298和310 K温度下的猝灭常数K_a分别为4.10×10⁴和0.74×10⁴ L·mol^-1。根据热力学参数的计算结果可知，FIE与LYSO的结合作用力主要是氢键和范德华力，结合距离(r=3.16 nm, ＜8 nm)表明从LYSO到FIE发生了非辐射能量转移。希尔系数的计算结果表明，在不同温度下的n_H＜1，LYSO和FIE的相互作用属于负协同作用。圆二色谱结果表明，LYSO和FIE的结合使LYSO的α-螺旋的含量由21.1% 减少到 8.8%。紫外光谱、三维荧光光谱、同步荧光光谱结果表明，LYSO和FIE的相互作用改变了LYSO的构象和微环境。分子对接进一步显示FIE通过氢键、极性键、疏水作用力等与LYSO活性部位的ASP-52，TRP-62，TRP-63等氨基酸残基相互作用。溶菌酶的活性实验表明，由于以上实验结果说明FIE引起了LYSO的构象改变，LYSO的活性随着FIE浓度的增大而降低，抑制了LYSO的活性。该研究结果为阐明FIE在机体内与LYSO的结合机理提供了可靠的实验数据和结果，为FIE对溶菌酶的的毒性评价和毒理学研究提供了理论依据。
		2018 Vol. 38 (02): 654-659 [摘要] ( 184 ) RICH HTML PDF (2562 KB) ( 90 )

	660	基于熵学习机的恒星光谱分类
		刘忠宝¹，任娟娟²，宋文爱^1*，张静¹，孔啸²，富丽贞¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0660-05
		数据挖掘被广泛应用于恒星光谱分类。为了提高传统光谱分类方法性能，提出熵学习机(Entropy-based Learning Machine, ELM)。在该方法中，熵用来刻画分类的不确定性。为了得到理想的分类结果，分类的不确定性应最小，基于此，可得ELM的最优化问题。ELM在处理二分类问题和稀有光谱发现等方面具有一定优势。SDSS中K型、F型、G型恒星光谱数据集上的比较实验表明：ELM在进行恒星光谱分类时，其分类性能优于k近邻(k Nearest Neighbor)和支持向量机(Support Vector Machine)等传统分类方法。
		2018 Vol. 38 (02): 660-664 [摘要] ( 246 ) RICH HTML PDF (410 KB) ( 95 )

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