光谱学与光谱分析

■ 加入收藏　 ■ 设为首页

返回首页　|　English

　　首页 | 期刊介绍 | 编委会 | 投稿简则 | 投稿须知 | 获奖情况 | 被收录情况 | 影响因子 | 期刊订阅 | 联系我们 | 专利保护知识问答 | 版权转让协议 | 介绍信(格式) | 保密审查单 | 投稿模板

编辑部公告

	第三届光谱技术及应用大会

	期刊引证信息快报

	祝贺《光谱学与光谱分析》副主编常俊标教授当选中科院院士

	本刊声明

	投稿注意事项

	《光谱学与光谱分析》稿件流程

	期刊社决定采用ScholarOne Manuscripts在线投稿审稿系统

	敬告读者——本刊全文上网

忘记密码?

输入电子邮件地址取回您的帐号信息

在线期刊

预出版文章摘要

摘要点击排行

全文下载排行

友情链接

	中国科学技术协会

	中国光学学会

	中国知网(CNKI)

	万方数据

	中国化学会

	中国光谱网

	中国物理学会

文章快速检索

2025年 45卷 09期刊出日期：2025-09-01

论文

论文

	2401	几种新兴XRF技术在地质与地球化学分析中的应用
		袁静，张华，时磊，黄海波，谭桂丽，刘建坤，于俊杰^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2401-09
		X射线荧光光谱分析技术（XRF）凭借操作简便、分析快速、绿色环保、分析精度高以及无损检测等特点，在地质与地球化学分析领域已得到广泛应用。然而，近年来地学领域的研究重心逐步向地球系统科学转变，研究范畴涵盖全球气候变化、地球圈层的相互作用及人类活动引发的环境变化等领域。这些领域的蓬勃发展对元素分析提出了新需求，例如：元素空间分布特征及赋存形态的解析、野外现场地球化学数据的实时获取、低原子序数元素的准确快速定量，以及仪器分辨率、灵敏度和检出限的进一步优化等。这些需求又推动了XRF新技术新方法的研究和进步及其在地学领域的应用拓展。同步辐射微区X射线荧光光谱（SR-μ-XRF）和X射线吸收谱（XAFS）依托同步辐射光源的优越性，能够在亚微米尺度对物质进行原位微区分析，实现元素分布成像、化学形态、氧化态和配位环境解析；新型实验室光源的μ-XRF通过对X射线光管、探测器及聚焦光学系统的升级改进，在兼顾省时、便利的同时，显著提升了低原子序数元素的分析精度；便携式X射线荧光技术（PXRF）以其小型化、样品处理简单的特性，满足了野外现场分析及动态过程样品的分析需求；X射线荧光岩芯扫描仪(XRF core scanner)克服了传统实验室分析的周期限制，可对大批量岩芯进行高精度连续原位扫描，实现主量和微量元素的快速分析。本文回顾了上述几类XRF技术近年来在地质与地球化学分析中的应用，旨在为地学研究者与XRF技术人员提供一些研究思路与技术参考。
		2025 Vol. 45 (09): 2401-2409 [摘要] ( 20 ) PDF (15413 KB) ( 29 )

	2410	基于近红外光谱技术的中药材产地鉴别研究进展
		张馨之¹，帕提姑丽·赛买提¹，张露文¹，杨亚非^2，卞希慧^1，3
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2410-07
		中药材的质量影响药效及用药安全，产地来源是其关键因素之一。传统的中药材产地鉴别方法主要是性状鉴定和显微鉴定。性状鉴定法依赖人工观察和经验，容易造成误判。显微鉴定法需要对中药材进行切片、染色等处理，步骤繁琐，且不适用于珍稀中药材。光谱分析由于快速、无损的优势，近年来在中药材产地鉴别中得到了越来越多的关注，其中近红外光谱技术的应用最为广泛。该综述总结了近10年基于近红外光谱的中药材产地鉴别技术研究情况。对中药材进行地理区划并系统性总结了道地中药材在我国的分布情况和药材被鉴别研究的热度。目前，中药材产地鉴别研究主要集中在三七、人参、天麻、铁皮石斛等名贵的、易被产地造假的药材中。在近10年中药材产地鉴别近红外光谱技术的应用中，传统近红外光谱技术结合化学计量学依然是主流的方法；二维近红外相关光谱技术虽然已被应用于食品、农业等领域，但近两年才被用于中药材产地鉴别中，是该领域的新兴技术；近红外高光谱技术可短时间内获取样品的光谱和图像信息，可提高鉴别精度；近红外光谱与紫外-可见光光谱技术联用可获取样品化学键的信息和化合物共轭关系，与中红外光谱技术联用可得到更丰富的分子骨架信息，与激光诱导击穿光谱技术联用获得分子振动和元素组成信息。基于近红外光谱的多光谱联用技术实现多维信息互补，有效克服单一光谱技术的局限性，提高中药材产地鉴别效果。总结了在中药材产地鉴别中使用的化学计量学方法，有光谱预处理、变量选择、化学模式识别。光谱预处理方法可分为平滑处理、散射校正、基线校正和尺度缩放，用来消除噪声、基线和背景等的影响。通过变量选择，去除冗余波长，进一步提高模型的鉴别效果。深度学习算法越来越多的被应用于中药材产地鉴别中。本综述为中药材产地的快速准确鉴别提供方法参考。
		2025 Vol. 45 (09): 2410-2416 [摘要] ( 15 ) PDF (4651 KB) ( 24 )

	2417	咔唑类有机室温磷光材料设计研究进展
		王晓澳¹，赵璐¹，白云峰^1，2，冯锋^1
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2417-11
		有机室温磷光（oRTP）材料具有良好的可加工性、优异的生物相容性、低生物毒性和低成本等优点，已成为目前功能材料研究的热点。其中，咔唑类oRTP材料从分子结构设计、性能调控优化等方面得到了快速的发展，并且在防伪、生物光学成像、信息加密等方面得到更加广泛地应用。咔唑是一种含氮杂环化合物，为刚性平面共轭结构，具有优良的空穴传输特性和热稳定性。此外，咔唑的平面化结构有利于分子间堆积相互作用，从而加强了分子间电子耦合效应，稳定了三重态激子。并且，咔唑作为一种优良的发色团已被广泛的进行修饰以取得更加优良的RTP特性。本文阐述了oRTP材料的发光机理，总结了具有长磷光寿命的咔唑类oRTP材料的设计策略，主要包括：（1）分子间电子耦合作用：面对面堆积或H-聚集可以稳定三重态激子，通常有利于高效和长寿命的RTP。（2）自旋-轨道耦合作用：重原子强的自旋-轨道耦合能够有效地促进电子从第一电子激发单重态到最低激发三重态（S₁-T₁）或从单重态到三重态（S_n-T_n, n≥1）系间窜越（ISC），并诱导磷光发射。（3）激子分离体系：通过构建扭曲的供体-受体体系，分离最高已占据分子轨道（HOMO）和最低未占据分子轨道（LUMO），从而减小单重态与三重态的能隙（ΔE_ST），增大系间窜越速率（k_ISC）。（4）聚合物包裹体系：聚合物包裹可以构建致密的刚性外部环境，从而有效地抑制非辐射跃迁和氧扩散，明显提高RTP效率，延长RTP寿命。（5）氢键体系：氢键的相互作用极大地削弱了分子振动和非辐射失活，提高其对温度的耐受性，并且可以屏蔽水和氧气。接着，介绍了咔唑类oRTP材料在防伪等方面的应用。最后，讨论了该领域面临的挑战和值得关注的研究方向。综上，挑战与机遇并存，可以预期咔唑类oRTP材料研究必将成为有机发光材料领域一个新的闪光点，随着研究的不断探索和创新，这类材料在未来将显示更加广阔的应用前景。
		2025 Vol. 45 (09): 2417-2427 [摘要] ( 17 ) PDF (28329 KB) ( 6 )

	2428	基于Res-CAE深度学习实现高光谱图谱融合的国画重建
		朱世豪¹，冯洁^1*，李欣庭¹，孙丽存¹，刘洁²，袁娉¹，杨仁翔¹，邓红杨¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2428-09
		针对传统颜色再现方法存在实验数据预处理复杂且依赖人为主观光谱特征选择、光谱反射率数据空间信息利用缺失的问题，本研究提出基于深度学习的高光谱数据立方体协同分析方法。通过构建残差-卷积自编码器(Res-CAE)深度网络模型，实现对高光谱数据空间维度与光谱维度的多维信息协同学习与联合重建。选择CAVE高光谱数据集作为Res-CAE的训练集数据，而后根据实验需要选择爱色丽24色标准色卡、自制中国画色卡、训练集中随机场景、训练集外随机场景和某国画在国际照明委员会标准观察者环境下的高光谱数据这五个场景作为测试集数据来对Res-CAE的重建效果进行测试。对于测试结果在光谱方面使用色差、均方根差进行评价，在图像质量方面使用峰值信噪比、结构相似性指数等评价标准进行评价，同时将Res-CAE的实验结果与双线性插值法、主成分分析法和Res-CAE的消融实验进行实验结果对比。从实验分析可得出Res-CAE在色差、重建图象质量、重建时间等方面要好于其他方法。以爱色丽24色标准色卡为例，Res-CAE的重建平均色差为0.694 5，平均均方根差为0.009 2，平均峰值信噪比为35.923 0，结构相似性指数为0.995 6。实验证明，Res-CAE可以很好的应用在颜色重建方面。
		2025 Vol. 45 (09): 2428-2436 [摘要] ( 14 ) PDF (27454 KB) ( 17 )

	2437	星载临边成像光谱仪响应谱线仿真方法研究
		赵敏杰¹，司福祺^1*，周海金¹，江宇¹，汪世美¹，詹锴¹，闫格²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2437-08
		星载高光谱大气温度和成分廓线临边探测仪（临边成像探测仪）运行在太阳同步轨道，采用临边扫描方式探测氧气A带气辉。由于氧气的较强吸收，在地面很难观测到气辉谱线以验证临边成像探测仪的探测能力，因此需要对其响应谱线进行仿真研究。首先获取临边成像探测仪的工作参数如轨道高度520 km、扫描高度10～100 km、扫描间隔2 km；其次基于实验室定标获取光谱、辐射响应参数，对特征峰和像元配对后进行多项式拟合得到光谱探测范围为498.1～802.3 nm，对特征峰进行拟合得到光谱分辨率1.38 nm。辐射定标得到扫描镜不同指向角度的相对偏差为±0.5%，对不同等级辐亮度和响应值Digital Number (DN)进行最小二乘法拟合得到所有积分时间（最短25 ms、最长3 200 ms）的辐射定标系数，辐射定标不确定度为3.6%；然后计算气辉谱线, 对大气进行分层得到气辉传输的视线段长度，结合Mass Spectrometer and Incoherent Scatter(MSIS)模型和HIgh-resolution TRansmission molecular AbsorptioN (HITRAN)数据库配置每层大气参数，得到气辉在80 km以上的透过率达到0.9，在60 km受到较强的氧气吸收，透过率低于0.05，对于每层大气中的气辉辐射强度，采用剥洋葱算法对SCanning Imaging Absorption spectrometer for Atmospheric CHartographY (SCIAMACHY)在轨观测的气辉谱线进行反演获取气辉体辐射率，基于视线段长度、大气透过率得到高分辨率气辉谱线的辐射强度。最后将高分辨率谱线和光谱响应函数进行卷积得到临边成像光谱仪分辨率下的气辉谱线形状，结合定标的辐射响应系数得到气辉谱线响应DN值。仿真结果表明，临边成像探测仪能够有效探测出气辉谱线，谱线形状可以表征其对温度的依赖性，在3.2 s最长曝光时间能够获取较好的信噪比。气辉谱线仿真贯通了气辉辐射源强度计算、大气层传输特性、光谱仪响应DN值输出，此方法不但能够评价成像光谱仪的气辉探测能力，也能够应用于在轨遥感数据的反演，为发展中高层大气的探测提供科学支撑。
		2025 Vol. 45 (09): 2437-2444 [摘要] ( 13 ) PDF (8949 KB) ( 6 )

	2445	低压环境下飞秒激光诱导氰基化学发光特性研究
		单沅¹，严浩²，刘旭辉²，韩磊¹，鲁政¹，刘子晗¹，李博¹，高强^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2445-07
		飞秒激光分子标记测速是目前主流的非侵入式测速技术，在常压环境下的速度场测量方面应用广泛，尤其是在超声速及高超声速流场测量方面极具优势。目前，飞秒激光分子标记测速方法主要包括标记氮气分子的飞秒激光电子激发标记测速技术和标记甲烷/氮气混合气的飞秒激光诱导氰基化学发光测速技术 (FLICC)。与飞秒激光电子激发标记测速技术相比，FLICC技术的信号强度和持续时间都具有极大的优势，其测速范围和适用场景也得到了极大的拓宽。该技术可以为高速风洞、航空航天推进系统等环境下的流场速度测量提供技术支持。然而，高速流场往往伴随着低压的环境，如地面的低压风洞、近地或深空等环境。因此，研究低压环境下的流场测速技术具有重要的意义。目前，FLICC技术在低压环境下测速的适用性还无法确定。由于FLICC技术是通过拍摄发光分子在一定时间内的位移获得速度信息，因此被标记分子发光的强度和持续时间直接决定着该技术的应用可行性。在低压环境下，由于粒子数密度降低，飞秒激光与分子作用以及粒子之间的能量传递都会受到影响，进而影响发光的强度和寿命。本工作主要研究从常压到低压环境下FLICC的发光特性，实验中，低压腔压力可以在10 Pa至0.1 MPa间调节，腔内为1%浓度的CH₄/N₂混合气，飞秒激光入射到低压腔中与混合气作用，诱导化学反应生成高能态的CN，通过CN(B-X)的跃迁发出荧光，利用ICCD相机和光谱仪对光谱进行成像。通过拍摄不同时间延迟下的光谱信息，获得不同压力下CN发光谱线的强度和持续时间，建立了光谱强度随压力的变化曲线。结果表明，随着压力的降低，CN的发光强度逐渐下降，在10 Pa的压力下仍保持着较好的信号强度，通过ICCD相机的延迟成像，获得其荧光寿命约为5 μs，满足FLICC的测速要求。该研究为FLICC技术在低压环境下的应用打下基础。
		2025 Vol. 45 (09): 2445-2451 [摘要] ( 13 ) PDF (6612 KB) ( 4 )

	2452	基于近红外TDLAS和脱气膜的水中溶解CO₂检测技术
		魏志涵，张俊森，顾萱，许盼，何博扬，叶标，韦欣欣，孟鑫，薛国刚^，王静静^
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2452-07
		内陆水域作为碳循环关键，其溶解气体监测对评估碳源/汇、气候变化等至关重要。现有原位水中溶解气体探测技术聚焦于海水中的溶解气体检测，检测限低、技术难度大、成本高，仪器装置体积大，在内陆水域中的适用性低。针对内陆水域CO₂气体溶解度较高、环境复杂多变的实际特点和降低成本的目标，本研究使用低成本的国产蝶形近红外（1 603 nm）激光器、紧凑型光学多通池和脱气膜等元器件搭建了一套用于检测水中CO₂溶解度的测量系统。该系统由基于可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术的CO₂气体检测系统和基于膜脱气技术的水气分离装置两部分组成，整个系统可以完整的集成在两个15寸的仪器箱内，实现了设备的小型化。通过测量一组不同浓度的CO₂标准气体确定了TDLAS气体检测系统的CO₂气相浓度计算公式和性能，系统测量CO₂的下限为3.91×10^-4(积分时间5 s)。创新性的提出了一种基于气体检测系统和特氟龙气袋的简易有效的CO₂标准水溶液配置方法；深入探究了液相CO₂溶解度和脱气后的气相CO₂浓度之间的关系。确定了在脱气流程和参数不变的情况下，CO₂水中溶解度和析出气体浓度之间呈线性关系，并利用线性拟合建立了液相CO₂溶解度的反演公式。利用Allan方差等方法深入探讨了系统的噪声情况和检测灵敏度，系统检测水中CO₂溶解度的灵敏度可达1.15 μmol·L^-1（积分时间100 s），检查下限约为3.22 μmol·L^-1。最后对多种水样中的CO₂溶解度进行了实际测量，结果表明本系统可以有效检测出自来水、纯净水、河水、鱼缸水等水样中CO₂溶解度，测量值与调研分析结果基本一致，证明了该装置在实际应用场景中的卓越效果与可靠性。为发展小型、低成本的水中溶解气体原位探测设备提供了重要的技术参考，在水生态环境检测和温室气体治理方面具有重要的意义。
		2025 Vol. 45 (09): 2452-2458 [摘要] ( 18 ) PDF (17002 KB) ( 9 )

	2459	基于改进高阶残差网络的中红外危化品混合光谱识别研究
		范炳瑞^1，2，翟爱平¹，王东¹，梁婷³，张根伟^2，曹树亚^2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2459-08
		在化学工业快速发展的背景下，大量危险化学品的生产与使用带来了环境风险，也对人类健康带来了潜在威胁。因此，亟需开发高效的监测与识别手段以应对这一挑战。中红外光谱技术凭借其独特的分子“指纹”识别能力和高灵敏性，已广泛应用于危险化学品的识别分析。同时，近年来深度学习在特征提取和目标检测领域的显著突破，为解决复杂数据分析问题提供了新思路。为满足在复杂背景下对危险化学品进行精准识别的需求，提出了一种结合深度可分离卷积与高阶残差网络的模型（DSC-HORN），以进一步提升中红外复杂光谱数据的特征提取效率和识别精度。DSC-HORN模型通过深度可分离卷积技术，将标准卷积分解为深度卷积和逐点卷积，从而将参数量和计算复杂度减少了约65.89%。这一优化使DSC-HORN模型的运行速度较一维卷积神经网络提升约4倍，显著降低了内垫消耗，使其在资源受限环境中表现出更高的适应性。在实验方面，本研究采集了10%浓度的DMMP溶液在11类地物背景下的中红外混合光谱数据。经过数据预处理剔除异常样本后，最终得到528组有效光谱数据用于模型构建。为了确保不同标签样本在各子集中保持均衡分布，并真实反映数据的整体分布特征，采用分层随机抽样方法对数据集进行划分，以6∶1∶3的比例分为训练集、验证集和测试集。实验结果显示，DSC-HORN模型在识别效率和准确率方面相较现有模型表现出显著优势。与传统模型（如K-最邻近、随机森林、鲁棒众数回归稀疏非负矩阵分解和反向传播神经网络）以及深度学习模型（如一维卷积神经网络）相比，DSC-HORN模型的识别准确率达到96.84%，较上述模型分别提高了5.7%、13.93%、5.07%、10.76%和6.33%，这一性能提升归因于深度可分离卷积的参数优化和高阶残差连接的高效特征提取能力。结果进一步表明，DSC-HORN模型不仅是一种高效准确的中红外危化品识别模型，还为危险化学品的实时监测与精准识别提供了新的技术路径。此外，基于改进高阶残差网络的中红外危化品识别技术，有望进一步推动中红外光谱技术在复杂场景中的广泛应用。
		2025 Vol. 45 (09): 2459-2466 [摘要] ( 12 ) PDF (7128 KB) ( 5 )

	2467	湖北十堰南化塘绿松石的谱学特征研究
		汪毅¹，杨明星^1，2*，顿瑾涵¹，姜炎¹，刘玲¹，袁冶^1，3
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2467-08
		鄂豫陕绿松石矿区是我国重要的绿松石产区，其中南化塘绿松石矿点位于湖北十堰郧阳区。通过常规宝石学测试、红外光谱分析、拉曼光谱分析、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）测试以及紫外-可见光谱分析等方法，对南化塘绿松石样品进行了系统研究，旨在揭示其矿物学和光谱学特征，为产地溯源提供数据支持。实验结果显示，南化塘绿松石样品化学成分复杂，显著富集Na、Mg、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Zn、Mo和Ba等元素，其中Ca、Cr、K、Mo和Ba的含量远高于其他矿点。稀土元素特征显示其球粒陨石归一化分配模式呈左倾型，总质量分数（ΣREE）较低，轻稀土相对亏损，重稀土相对富集，分馏程度显著。拉曼光谱分析表明，主要吸收峰位于3 470 cm^-1（羟基伸缩振动）和1 040 cm^-1（磷酸根对称伸缩振动）。紫外-可见吸收光谱分析揭示，绿松石的颜色表现与其化学组成密切相关，Cu²⁺离子的d—d电子跃迁（670～690 nm吸收带）是绿松石呈现蓝色的关键因素，而Fe³⁺离子的电子跃迁位于428 nm。综上所述，论文揭示了南化塘绿松石的产地特征，为开展相关的绿松石产地溯源研究提供了数据支撑。
		2025 Vol. 45 (09): 2467-2474 [摘要] ( 11 ) PDF (22269 KB) ( 19 )

	2475	基于K-MLE的宽浓度范围气体吸收光谱反演方法研究
		俞沁怡^1，2，范博强¹，尤坤¹，何莹¹，张世奇^1，2，蔡傲雪^1，2，韩泠然^1，2，张玉钧^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2475-09
		基于朗伯-比尔定律的气体吸收光谱技术被广泛运用于各类污染气体的排放检测研究中，然而在进行高浓度气体测量时，由于设备局限性、气体饱和吸收等因素影响，光谱吸光度与浓度间出现的非线性偏移将使待测气体浓度的测量结果出现严重偏差。利用待测光谱与标准光谱间的线性信号相关性反映两者浓度间的关系，提出对差分光密度谱间线性相关系数K值进行极大似然估计(K-MLE)来实现宽浓度范围内的气体浓度反演。基于移动区间法计算了气体吸收波段内不同波长处、不同区间大小内的线性相关系数，对相关系数集合进行区间估计后分段构建似然函数并求解最佳系数估计值，能够有效避免因信号扰动等问题引起的测量结果波动，最终结合浓度阈值与补偿方程实现宽范围内浓度反演。以对二氧化硫(SO₂)气体的浓度检测为例，对不同浓度气体样品获得的30组光谱信号数据进行处理，用30组浓度均值的相对误差表征反演方法的准确性，用浓度测量值的标准差衡量反演方法的稳定性。在相同的低浓度条件下，宽带法、窄带法和K-MLE法计算得出的反演浓度均值误差分别为6.14%、22.13%和0.11%，在保证结果较好稳定性的前提下，K-MLE法实现了最佳测量精度；在0~508 μL·L^-1的宽浓度范围内，K-MLE法浓度反演结果最大均值误差为0.98%，最大标准差为1.25，反演效果明显优于其他两种经典方法。结果表明，K-MLE法提供了一种有效的非线性偏移补偿方法，能够准确且稳定地实现宽浓度范围内的气体浓度反演。
		2025 Vol. 45 (09): 2475-2483 [摘要] ( 13 ) PDF (6515 KB) ( 2 )

	2484	一种基于激光光谱融合检测技术的废旧塑料分类方法
		房家萱，董茜文，徐梓睿，曲东明，杨光^，孙慧慧^
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2484-07
		塑料是一种生活中常用的高分子聚合物，随着废旧塑料数量的不断增加，造成的环境污染越来越严重，废旧塑料的分类和回收已经成为一个紧迫的问题。不同种类塑料需要不同的回收方式，因此研究塑料的分类方法具有重要意义。激光诱导击穿光谱技术（LIBS）是一种以原子发射光谱为基础的元素分析技术，具有分析快、无需样品预处理、原位分析等优势。拉曼光谱技术（RS）是一种以拉曼散射理论为基础的分子结构表征分析技术，具有多元素同时分析、样品量要求低、对样品损害小等优势。将利用LIBS技术和RS技术采集塑料的原子和分子两个角度的光谱信息，并将两个角度的光谱信息进行拼接得到融合光谱。利用LIBS光谱、RS光谱、融合光谱分别结合随机森林机器学习算法（RF）构建模型，对塑料进行分类识别，通过对三个模型分类准确率的对比，得出融合光谱可以提高分类准确率的结论。在构建模型的过程中，在相同测试集数量的情况下，训练集数量对模型构建时间以及分类准确率都有影响，针对不同的测试集与训练集比例进行准确率和模型构建时间的实验，得到测试集与训练集比例1∶3最合适的结论，并达到了96%的准确率。除了训练集的影响，光谱数据的预处理方法对塑料融合光谱的分类准确率也有影响，实验利用稀疏度基线估计去噪法处理融合光谱数据，并重新构建模型，将塑料的分类准确率提升到100%。实验结果表明，在测试集与训练集比例为1∶3时，融合光谱数据对比单一光谱数据在分类准确率上有明显的优势，且经过预处理的融合光谱数据分类准确率可以提高到100%。
		2025 Vol. 45 (09): 2484-2490 [摘要] ( 19 ) PDF (7704 KB) ( 12 )

	2491	基于近红外光谱的干制黄花菜产地判别及可溶性蛋白质含量预测
		张雪莉^1，2，杨浩^1，2，李晨斐^1，2，孙一乐^1，2，刘宗霖^1，2，郑德聪^1，2，宋海燕^1，2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2491-05
		黄花菜营养成分丰富，具有很高的食用、药用及经济价值，在中国产地众多。黄花菜的产地判别及可溶性蛋白质含量预测对黄花菜品质管理及农产品品牌建立和地方经济发展有着非常重要的意义。鲜黄花菜因含有多种生物碱不宜多食，市面上黄花菜多为干菜。基于近红外光谱建立了干制黄花菜产地判别模型及可溶性蛋白质含量预测模型。针对原有算法判别精确度不高及含量预测不准确等问题，对原有模型进行改进，通过结合不同的预处理方法及特征波长筛选算法有效地提高了模型的准确率。基于偏最小二乘判别分析(PLS-DA)、随机森林(RF)以及支持向量机(SVM)，分别与多元散射校正（MSC）、标准正态变量变换（SNV）及Savitzky-Golay平滑 (SG)三种预处理方式相结合建立干制黄花菜产地判别模型并比较模型的优劣，实验结果表明，使用PLS-DA结合MSC预处理方法进行产地判别效果最好，准确度达到93.33%，三产地的精确度与召回率均在85%以上，平均精确度达到91.9%，平均召回率为91.9%，说明该模型具有很好的准确性和稳定性，能够很好地进行干制黄花菜的产地判别。同时，使用偏最小二乘回归(PLSR)分别与多种预处理方法及无信息变量去除算法（UVE）、竞争性自适应重加权算法（CARS）和连续投影算法（SPA）三种特征波长筛选算法相结合，建立干制黄花菜可溶性蛋白质含量预测模型并进行预测结果对比，结果表明PLSR结合SG预处理及CARS特征波长筛选算法建立的模型预测效果最佳，决定系数值达到0.981 5，预测均方根误差RMSEP为0.021 4 g·kg^-1，与原PLSR算法对比，值提高了0.12，RMSEP降低了0.033 1 g·kg^-1，该预测模型可很好地进行干制黄花菜可溶性蛋白质含量的预测。
		2025 Vol. 45 (09): 2491-2495 [摘要] ( 13 ) PDF (3846 KB) ( 8 )

	2496	高光谱结合支持向量机算法的砂岩岩性识别
		焦龙¹，李莹¹，仝容超²，王彩玲³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2496-06
		准确识别砂岩的岩性在资源勘探、地质工程以及建筑材料研究等领域至关重要。高光谱是近年来发展迅速的一种具有图谱合一、信息量大、分析速度快、无损检测等优点的新兴分析手段，克服了传统分析方法时间长、程序复杂等问题。支持向量机（SVM）方法具有强大的学习和泛化能力，是一种快速、准确的分析方法。因此，通过高光谱分析结合支持向量机建模建立了不同岩性砂岩的识别方法。收集了4类不同岩性的砂岩样品，采集其高光谱数据；用标准正态变量变换（SNV）、多元散射校正（MSC）、Savitzky-Golay平滑方法分别对高光谱数据进行预处理；之后分别采用偏最小二乘判别分析（PLSDA）和SVM方法建立分类模型。在SVM模型中，选择高斯核函数（RBF核）建立SVM分类模型，用网格搜索法对SVM中的惩罚参数C和核函数gamma参数进行优化，确定C的取值为（0.1、1、10、100），径向基函数gamma参数为（0.01、0.1、1、10），共形成16种参数组合，分别建立分类模型，最佳PLSDA和SVM模型的五折交叉验证分类准确率达到93.20%和96.40%。建立的最佳MSC-PLSDA以及SNV-SVM模型均能较准确识别测试集样品，MSC-PLSDA模型的测试集分类准确率达到89.00%，模型对应的F1值均达到80%以上；MSC-SVM模型的测试集分类准确率达到96%，模型对应的F1值均达到90%以上，其中泥质砂岩和细粒砂岩的识别准确度最高，F1值达到100%。结果表明，高光谱技术结合支持向量机方法是一种可靠的砂岩岩性识别分析方法，且光谱预处理方法对识别准确度有显著的影响，为砂岩岩性识别分析体系提供了一种新思路。
		2025 Vol. 45 (09): 2496-2501 [摘要] ( 14 ) PDF (8758 KB) ( 10 )

	2502	基于Voigt函数的拉曼光谱样本数据增强方法
		卜子川，刘继红^*，任凯利，刘驰，张家庚，严学文
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2502-09
		拉曼光谱技术在现代分析化学和物理化学领域扮演着重要角色，尤其在揭示物质结构和性质方面提供了重要信息。近年来，深度学习和人工智能技术的发展为拉曼光谱分析提供了新方向，并且在光谱分类和识别中表现优异，但深度学习模型性能高度依赖数据规模与质量，而拉曼光谱数据的采集比较耗时并且类型单一，无法满足模型的训练需要，因此需要通过数据增强技术来实现训练数据的扩增。针对以上问题，提出了一种基于Voigt函数的拉曼光谱样本数据增强方法，通过对光谱中的谱峰使用Voigt函数进行拟合，然后将每个拟合峰在指定范围内随机进行左右平移和幅值变化，最后将所有拟合峰线性叠加，从而达到增强数据集的目的。本文将该方法与常用的三种拉曼光谱数据增强方法（加噪法、偏移法和左右平移法）在一组少样本多类别的拉曼光谱数据下进行对比，通过结构相似度（SSIM）和PCA总解释方差占比两种评价指标，评估了不同方法生成的增强光谱的质量，并分别在K近邻（KNN）、支持向量机（SVM）和一维卷积神经网络（1D-CNN）三种分类模型中进行训练和测试，以评估模型的分类性能和泛化能力。结果表明：Voigt函数法得到的拉曼增强光谱在两种评价指标中表现优异，且在由增强数据集所训练的分类模型中，验证集和原始数据集在加噪法、偏移法和Voigt函数法的三种分类模型中的准确率均为100%，而左右平移法的分类模型表现较差，其准确率分别为99.80%和96.35%（KNN）、98.75%和100%（SVM）以及94.89%和98.54%（1D-CNN）。在模拟生成的异常数据中，由常用方法增强数据训练的模型都存在对某种异常数据性能较差的情况，而由Voigt函数法增强数据训练的模型在各种异常数据中性能均表现优秀。综上所述，基于Voigt函数的拉曼光谱样本数据增强方法能够有效地提升增强样本的多样性，训练的模型具有良好的泛化能力及鲁棒性，适用于需要高异常数据处理能力和高泛化能力的场景，在拉曼光谱分析技术领域具有一定的应用价值。
		2025 Vol. 45 (09): 2502-2510 [摘要] ( 17 ) PDF (8102 KB) ( 7 )

	2511	景德镇瑶里窑明代白釉瓷瓦组成与呈色特征
		郁永彬¹，陈天民^2*，邱晓新³，吴军明³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2511-06
		采用能量色散Ｘ荧光光谱分析和色差计等光谱学分析方法，对景德镇瑶里窑明代白釉瓷瓦样品的胎釉组成及色度进行测试分析，探讨其组成、呈色及原料配方等内容。结果表明，瑶里窑白釉瓷瓦胎体组成总体特征相似，具有南方“高硅低铝”质瓷胎典型特征。其胎中Al₂O₃的含量均值在21.4%左右，SiO₂的含量均值在71.2%，Fe₂O₃的含量均值在1.2%，助熔剂氧化物K₂O、Na₂O、CaO、MgO的总含量均值在5.1%，与景德镇明代早期白瓷胎化学组成比较接近。瑶里窑瓷瓦胎体引入了高岭土，使用了瓷石加高岭土的“二元配方”，使得烧制出的瓷瓦胎质更优。景德镇瑶里窑出土白釉瓷瓦的釉料中主要助熔剂应该是CaO，均值含量为10.29%。K₂O和Na₂O含量相对较低，均值分别为3.22%和0.52%。瑶里瓷瓦釉的CaO应来自釉灰，其釉料配方中应该引入了釉灰或草木灰原料。釉灰和釉果的配比种类较多，造成了瓷釉中Fe₂O₃含量波动较大。钙碱釉有9件，钙釉有11件，釉配方不稳定。色度分析表明，景德镇白釉瓷瓦主波长为515 nm 左右，落在可见光波的绿色波段，这与明代白釉瓷瓦釉面偏绿色相接近。从黄色逐渐变浅，绿色逐渐增加的4个区域样品，其釉料配方中铁含量（均值约为0.48%、0.61%、0.64%、0.99%）逐渐增加，与景德镇瑶里窑明代白釉瓷瓦釉面呈色相符。
		2025 Vol. 45 (09): 2511-2516 [摘要] ( 15 ) PDF (6399 KB) ( 8 )

	2517	基于等离子体光谱的γ-TiAl激光冲击强化表面完整性在线监测研究
		史广源¹，王渊彬^1，2，3*，王英豪¹，单梦洁¹，丁镭益¹，崔敏超^1，2，3，罗明^1，2，3
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2517-09
		围绕激光冲击强化（LSP）过程中等离子体光谱现象展开，旨在研究光谱特性与表面完整性之间的关联规律，并提出一种基于等离子体光谱的在线监测方法，用于实现LSP过程的智能化监控。首先介绍了激光冲击强化过程等离子体光谱采集装置相关参数，并对LSP过程中的等离子体特性进行了详细分析。利用N Ⅱ 500.515 nm和N Ⅱ 399.5 nm两条谱线结合玻尔兹曼双线法，估算出等离子体表观温度在16 000~22 000 K，并通过Hα 656.27 nm谱线计算得出电子数密度约为2.287~3.612×10¹⁶ cm^-3。随着激光功率密度的增加，等离子体温度和电子数密度呈现整体上升趋势，但受LSP过程的时空不稳定性影响，这些参数存在一定波动性。其次，深入研究了LSP对γ-TiAl合金表面完整性的强化效果。实验发现，随着激光功率密度的增加，表面残余应力从初始的-61.498 MPa逐步增加至-444.224 MPa，表面维氏硬度从317.8 HV提升至385.5 HV。基于这些实验数据，以Hα线和N Ⅱ 500.515 nm线强度比为自变量，分别构建了表面残余应力和维氏硬度的多项式拟合模型，决定系数R²均超过90%，为表面完整性定量预测提供了科学依据。此外，为实现LSP过程的高效在线监测，本研究提出了一种基于CNN-Transformer深度学习架构的端到端监测方法。该模型通过处理等离子体光谱数据，对LSP过程进行监测。实验表明，该方法的分类准确率高达99.3%，展现了在LSP过程在线监测中的高效性和可靠性。综上所述，本研究通过结合物理建模与深度学习技术，探索了LSP过程中等离子体光谱与表面完整性的关联规律，为LSP的智能化在线监测提供了新颖可靠的解决方案。
		2025 Vol. 45 (09): 2517-2525 [摘要] ( 12 ) PDF (9193 KB) ( 16 )

	2526	NaYF₄:Yb, Er/CDs纳米复合物用于肤纹印痕的双模式荧光增强显现
		李维林¹，王猛^2*，徐莹¹，黄奕翔³，刘剑郁¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2526-09
		肤纹印痕显现是刑事科学技术领域中的关键技术之一，也是肤纹痕迹分析与鉴定的基本前提。本研究借鉴了手印纳米荧光显现技术研究成果，提出了基于稀土上转换荧光纳米材料结合碳点（CDs）复合物的肤纹印痕显现及双模式荧光增强方法，旨在显著提升肤纹印痕的显现效果。采用热分解法和溶剂热法分别合成出NaYF₄:Yb, Er上转换荧光纳米材料和CDs下转换荧光纳米材料，再将CDs材料负载于NaYF₄:Yb, Er材料表面即得到具有上/下转换双重荧光性质的NaYF₄:Yb, Er/CDs纳米复合物。通过优化，CDs悬浮液对NaYF₄:Yb, Er粉末的最优负载浓度为0.017 5 μL·mg^-1。通过表征，纳米复合物的微观形貌为类球形，平均直径为22.2 nm，表面含有羧基基团，其拉曼光谱和X射线衍射谱中均出现了NaYF₄:Yb, Er与CDs的特征峰，纳米复合物在359 nm处有紫外吸收峰并且在365 nm紫外光源的激发下能够产生468 nm的下转换荧光，纳米复合物在977 nm处有近红外吸收峰并且在980 nm近红外光源的激发下能够产生520、540和654 nm的上转换荧光。证实了CDs悬浮液及NaYF₄:Yb, Er/CDs粉末均具有激发波长依赖性质。将合成的NaYF₄:Yb, Er/CDs纳米复合物应用于指印、掌印、足迹、唇纹、耳廓等多种肤纹印痕的粉末法显现和双模式荧光增强。实验结果表明，在365~415 nm波段激发的下转换荧光增强模式下，肤纹印痕可发射出红、橙、黄、黄绿、绿、蓝绿、蓝等7种颜色荧光；在980 nm波段激发的上转换荧光增强模式下，肤纹印痕可发射出绿色荧光。经粉末显现和荧光增强后的肤纹印痕，显现信号与客体背景之间的对比强烈，轮廓界限分明、纹线清晰连贯、特征反应明显，乳突纹线与小犁沟之间的反差明显。该研究中提出的基于NaYF₄:Yb, Er/CDs纳米复合物的肤纹印痕显现方法适用于光滑客体表面肤纹印痕的高质量显现，具有较高的显现灵敏度、对比度、选择性。
		2025 Vol. 45 (09): 2526-2534 [摘要] ( 10 ) PDF (72000 KB) ( 7 )

	2535	柴油十六烷值近红外系统受控下数据质量目标的优化
		李颖¹，潘志强²，王斗文^3*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2535-08
		柴油十六烷值近红外（NIR-CN）系统测试的数据质量目标（DQO）建模优化，目前尚未见到成熟的研究成果。为减轻匹配错误的综合基体效应和避免单水平无法控制的β风险，本工作利用美国瓦克夏（Waukesha）十六烷值机数据进行比对。经与幂律、二次线性组合和斜率弧度的统计比较，认为最大似然估计戴明回归（DR）的偏倚修正属于最佳合理拟合模型。DR建模来自水平下加权中心平方和（CSS）二维数据的变量迭代，其建立在随机变量独立同分布（i.i.d）假设检验的前提条件，非视相关系数为模型拟合优劣的判断依据，而是通过失拟效应和Anderson-Darling（AD）拟合优度检验。这种检验能有效避免自相关函数（ACF）的累积冲击和交互干扰，最大限度弥补控制图主观臆断趋势分析的目测不足。研究结果表明，DR模型更符合NIR系统的DQO稳健性和实际情况。NIR系统以往仅局限于CN单一水平讨论，现扩展到多个水平的变异研究。不同决策导致不同不确定度，错误决策会遭致额外的成本损失。随时间推移在风险与成本统一的原则下难免会出现CSS的重新选择，只要后续测试满足NIR系统所设定的DQO随机扰动，将使用条件产生的风险控制在所论证的CSS范围内即可。
		2025 Vol. 45 (09): 2535-2542 [摘要] ( 11 ) PDF (2753 KB) ( 7 )

	2543	微小狭缝中乙醇的红外吸收光谱研究
		刘赟，李春，郭大勃，雷文^，元光^
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2543-07
		红外光谱技术是一种常规的分析物质的工具。它基于分子振动对红外辐射的共振吸收来获取样品的结构和化学组成信息。红外吸收增强是红外研究中的一个重要课题，增加红外吸收光程是常见的办法，但是小腔体条件下的红外增强具有独特的应用需求。小腔体内的红外辐射能力增强，表明红外吸收的可能增强。利用楔形狭缝结构研究了微小腔体中乙醇分子的红外光谱吸收特性。利用双面抛光单晶硅片和硒化锌片之间形成的楔形结构，制备了不同厚度的狭缝区域，狭缝厚度小于1 μm，并且外加控温装置。考察了不同厚度狭缝中乙醇红外吸收的温度依赖性，乙醇的红外吸收光谱在3 690～2 650和1 150～1 010 cm^-1有比较明显的吸收峰。对比了乙醇主要吸收峰位置和非吸收峰位置随温度的变化情况，发现乙醇的非吸收位置的吸光度相对于黑体辐射强度升高，而乙醇主要吸收峰处的强度相对于黑体辐射强度降低，这反映了狭缝中乙醇分子的辐射能力随着温度降低。对于不同狭缝厚度，同一温度下乙醇分子对应的吸光度不同，不同振动模式的吸光度最大值对应狭缝厚度会有不同, 波数为3 335、2 975、2 930和2 881 cm^-1吸光度最大的狭缝厚度为0.73 μm；1 090和1 050 cm^-1对应的吸光度增强效果最好的狭缝厚度小于等于0.64 μm。这些结果表明狭缝腔体可以增强乙醇分子红外吸收，但是不同的乙醇分子振动模式对应不同的最优狭缝厚度。乙醇特征吸收峰的吸收系数随着温度升高而降低。
		2025 Vol. 45 (09): 2543-2549 [摘要] ( 10 ) PDF (5214 KB) ( 5 )

	2550	能量色散X射线荧光光谱法用于宜兴紫砂Rb/Sr比值的测定与分析
		徐伟轩¹，陈文彬^2*，单艾娴³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2550-07
		地质中微量元素铷的天然同位素⁸⁷Rb具有放射性，可以用于测定地质年代，铷锶含量比值(Rb/Sr)与锶同位素比值(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)是古陶瓷原料产地特征研究的常用科学方法。⁸⁷Sr主要是由⁸⁷Rb放射性衰变形成, 铷元素衰变成锶元素的速率与化学风化历史及地质年代有关。位于宜兴丁蜀镇西北的黄龙山，自明代起因矿藏丰富成为紫砂原料主要来源，本实验尝试以能量色散X射线荧光光谱法对一定数量、不同时期的宜兴紫砂历史作品样本进行Rb、Sr及Rb/Sr比值的无损测定。矿料中的Rb/Sr比值反映了矿层的深度。受到化学风化历史及地表水、雨水的淋溶等因素影响，矿料原料对应的地质层越深，Rb/Sr比值越低；浅表层矿料对于Sr的淋溶程度大，Rb/Sr比值越高。实验结果显示，明清时期采用传统手工具开采，样本的Rb/Sr比值接近。清末至1960年代，由于是在明清宕口的基础上进行现代化开采（一号至三号井工程），样本Rb/Sr比值略低于明清时期，但差距不大。1970至1980年代，由于矿料主要来源于机械化深井开采的四号矿井，其掘井深度达-80 m，远超前期的-20～-50 m，样本Rb/Sr比值显著降低。近20余年，黄龙山矿料多取自浅表层矿或人力凿采，样本Rb/Sr比值普遍高于前期历史样品。根据实验数据，各时期紫砂样品的Rb/Sr比值与矿层深度相关，且符合文献记载各年代对应的开采矿层深度。以EDXRF通过校准曲线进行的定量分析使本方法具备了较高的可操作性，操作简便且分析快速，有助于快速建立大量参考数据与待测样品之间的比较，对于宜兴黄龙山紫砂矿料及其制品的产地溯源及样本年代的识别具有一定的应用前景。
		2025 Vol. 45 (09): 2550-2556 [摘要] ( 15 ) PDF (9315 KB) ( 13 )

	2557	基于时间门控拉曼光谱和支持向量机的陈皮鉴别方法研究
		冯浩恒^{1，2，3，4}，李可清^5，6，牛园园^2，4，孙青荻^2，4，徐金畅^2，4，方广有^{1，2，3，4}，陈建^5，6，胡旻^7，8，9，王振友^{1，2，3，4}
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2557-06
		陈皮的药效和价格受产地及年份的影响较大，亟需一种快速、有效的鉴别方法。传统的化学分析技术虽然精度较高，但操作复杂、设备昂贵且耗时较长。拉曼光谱因其高特异性和无损检测特点，成为一种潜在的快速检测手段。然而，陈皮强烈的荧光背景限制了常规拉曼光谱的应用。为解决这一问题，本研究结合时间门控拉曼（TG拉曼）光谱与支持向量机（SVM）分类模型，提出了一种高效、无损的陈皮鉴别方法。研究选取了六组来自广东省江门市新会区不同产地和年份的陈皮样品以及一组人工合成的陈皮样品，并通过实验比较了波长532和1 064 nm连续波与532 nm脉冲TG拉曼光谱。实验结果表明，TG拉曼光谱能够有效去除荧光干扰，显著提高拉曼信号的信噪比，使得更多化学成分的特征拉曼峰得以提取。陈皮的关键拉曼峰值出现在856、1 084、1 112、1 264、1 300、1 340、1 456、1 607和2 935 cm^-1。光谱分析显示，陈皮的主要化学成分包括果胶、纤维素、脂肪酸和黄酮类化合物，其中1 607 cm^-1处的黄酮类特征峰呈现出显著的强度变化，是区分不同产地与年份陈皮的关键标志拉曼峰。基于提取的光谱特征，本研究采用多种核函数构建SVM分类模型，并通过优化模型参数，发现径向基函数（RBF）核表现最佳。在对不同陈皮样本进行训练与测试后，分类准确率最高可达到96.43%，充分展示了TG拉曼光谱与SVM结合的卓越分类性能。研究表明，该方法具备高效、无损的特点，能够在短时间内精准鉴别陈皮样品，并在产地溯源与年份鉴定中展现出广泛的应用潜力。综上所述，本研究为陈皮及其他中药材提供了一种全新的无损检测技术，特别是在解决传统化学分析方法的时间消耗和高成本问题上具有显著优势。这一技术为中药材的质量控制、真实性鉴定及溯源提供了强有力的技术支持，具有广泛的应用前景。
		2025 Vol. 45 (09): 2557-2562 [摘要] ( 11 ) PDF (5239 KB) ( 7 )

	2563	激光诱导击穿光谱技术的绝缘子污秽等级远程分析方法研究
		管子然，胡聪，石俏^*，吴慧峰，何文峰
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2563-06
		绝缘子是输电线路中的重要部件，尤其是在特高压线路中发挥支撑和绝缘的重要作用。然而，随着各种工业粉尘、烟尘等污秽在绝缘子表面附着堆积，引起绝缘子的绝缘性能下降，易诱发输电线路污秽闪络，造成重大损失，因此，对输电线路绝缘子污秽等级的判别是输电系统安全可靠运行的一项重要任务。激光诱导击穿光谱技术（LIBS）是一种元素原位快速分析技术，具备无需取样、现场分析及远程遥测等特点。以人工污秽为分析对象，开展了玻璃绝缘子表面污秽样品等级的LIBS原位远程遥测判别方法研究。基于远程LIBS新装置，在测试距离2 m，激光器输出能量 50 mJ，激光器频率 20 Hz，光谱仪积分时间2.0 s，延时时间2.0 μs的工作条件下，实现了对人工污秽中Mg，Si，Al，Ca，Na等元素的定性分析，污秽中Na元素谱线强度与污秽等值盐密之间呈现良好的线性关系。基于所获得LIBS光谱中Mg、Na、Al等代表性盐类的特征谱线，以主成分分析（PCA）和K-近邻算法（KNN）算法分别完成了对人工污秽等级的聚类判别，其中KNN分类模型准确度为94.4%，精确率为93.7%，模型召回率为96.4%。该研究表明，LIBS技术可实现绝缘子表面污秽多元素成分的远程遥测原位分析，进一步结合机器学习算法可实现对污秽等级的直接判别。本工作可为后续深入研究LIBS技术服务电力行业的原位分析应用，开发针对性的配套分析仪器设备提供方法学支撑。
		2025 Vol. 45 (09): 2563-2568 [摘要] ( 10 ) PDF (7906 KB) ( 8 )

	2569	基于光谱指数的采煤拉张裂隙区土壤有机质含量估测
		郭辉^1，2，韩紫薇^1，2*，吴斗庆^1，2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2569-09
		煤炭大规模高强度开采致使地表产生裂隙，裂隙破坏土壤结构，影响土壤质量与生长力。为对采煤拉张裂隙区土壤有机质（SOM）含量快速估测，以淮北市朱庄煤矿3522工作面采煤拉张裂隙区为研究区，采集了裂隙区土壤样本，并测定了土壤样本光谱与有机质含量。对原始光谱进行倒数之对数（LR）、一阶导数（FD）和连续统去除（CR）等3种光谱变换后，通过计算光谱中任意两个波段组合的差值指数、比值指数和归一化指数，应用皮尔逊相关系数（PCC）结合最大相关最小冗余算法（mRMR）分别提取一维光谱波段和二维光谱指数，最后基于偏最小二乘（PLSR）和极端梯度提升（XGBoost）等两种算法，构建了裂隙区SOM估测模型，并对模型精度进行检验和评价。实验结果表明：(1）高强度采煤导致地表裂隙产生，加速了土壤中SOM、细小土壤颗粒流失，研究区SOM变异系数达61.32%；(2）无论是一维光谱波段还是光谱指数，FD预处理光谱的模型精度最优；(3）对比一维光谱波段，差值指数（DI）、比值指数（RI）和归一化指数（NDI）与SOM相关性更优，FD-DI指数相关性最高，其最大相关系数为0.88；(4）使用PCC结合mRMR算法筛选光谱波段及光谱指数，减少输入变量数量的同时保持了模型性能，基于XGBoost的模型精度优于PLSR模型，其中FD-NDI-XGBoost模型精度最佳，其R²、RMSE和RPD分别为0.83、0.49 mg·kg^-1和2.44。实验研究结果可为采煤拉张裂隙区土壤有机质的高光谱估测提供一定的技术参考。
		2025 Vol. 45 (09): 2569-2577 [摘要] ( 14 ) PDF (16109 KB) ( 5 )

	2578	快速估算红土型钴矿中的钴含量：VNIR-SWIR光谱定量反演研究
		梅佳成^1，2，王雪^1，2，张洪瑞^3，刘磊^1，2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2578-07
		钴是全球战略性矿产资源。红土型钴矿床规模大、埋藏浅，是钴矿勘查的重要目标。传统的钴矿勘查过程，不得不借助于室内测试分析来判定野外露头中钴的含量高低及其矿化程度。而钴元素含量测试手段，往往涉及复杂的样品制备流程以及对大型高精度仪器设备的依赖，难以满足快速测试勘查需求。可见光-近红外及短波红外（VNIR-SWIR）光谱技术具有仪器便携、测试高效及对样品无损等优势，在野外场景下对样品测试展现出卓越的适用性。样品实测光谱分析表明620～810 nm反映钴离子、铁离子吸收特征，810～1 200 nm反映Fe²⁺吸收特征，1 350～1 450和1 850～2 040 nm反映—OH、H₂O的吸收特征，2 140～2 260和2 260～2 360 nm分别反映Al—OH和Mg—OH的吸收特征；据此选择敏感波段范围、特征吸收峰参数以及敏感波段比值共同作为光谱组合参数，应用XGBoost（extreme gradient boosting）回归算法建立钴含量定量反演模型；在此基础上进行参数寻优得到最优钴含量定量分析模型，验证集的R²为0.95，RMSE为89.19，RPD为4.35，模型反演精度较高。特征重要性柱状图表明，钴元素的敏感波段范围为620～810 nm之间，在增加与钴含量密切相关的矿物（绿泥石、蛇纹石）的吸收特征的权重之后，模型的准确性显著提高。上述结果表明基于VNIR-SWIR光谱可准确估算红土型钴矿样品钴含量，基于组合光谱参数的模型具备野外露头钴含量快速测定的能力，对红土型钴矿勘查具有一定的应用价值。
		2025 Vol. 45 (09): 2578-2584 [摘要] ( 12 ) PDF (9325 KB) ( 3 )

	2585	CARS算法提取特征光谱建立荞麦叶片总黄酮与蛋白质近红外模型
		朱丽伟，杜千禧，唐国红，李洪有，张晓娜，陈庆富，石桃雄^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2585-05
		为满足荞麦品质鉴定和育种工作的需要，采用竞争性自适应重加权采样算法（CARS）提取特征光谱，结合定量偏最小二乘法对荞麦叶片总黄酮和蛋白质含量进行了快速测定研究。首先利用Kennard-Stone（KS）算法划分训练集和测试集，训练集总黄酮含量的平均值、最大值和最小值含量分别是55.8、92.5和28.1 mg·g^-1，测试集样品的平均值、最大值和最小值含量分别是71.0、99.8和31.5 mg·g^-1。训练集蛋白质含量的平均值、最大值和最小值含量分别是169.6、331.0和121.2 mg·g^-1，测试集样品蛋白质含量的平均值、最大值和最小值含量分别是158.2、183.0和129.1 mg·g^-1。然后分别使用归一化、归一化+多元散射校正、归一化+标准正太变换、归一化+一阶导数、归一化+二阶导数、归一化+SG平滑滤波对波长在4 000～12 000 cm^-1范围内光谱进行预处理，再采用CARS算法提取特征波段，最后利用偏最小二乘法建立预测模型。通过对模型训练集决定系数（R_c）、测试集决定系数（R_p）、交叉验证均方根误差（RMSECV）、测试集均方根误差（RMSEP）和剩余预测偏差（RPD）的综合分析，得到可预测荞麦总黄酮和蛋白质的最佳模型。其中3个总黄酮预测模型是可用的，最佳的预测模型使用了1 102个波段中的46个特征波段，所使用的预处理方法为归一化+一阶导数，其模型的R_c、R_p、RMSECV、RMSEP和RPD分别为0.997、0.933、0.170、0.829和2.893。4个蛋白质预测模型是可用的，其最佳的预测模型使用了42个特征波长，所使用的预处理方法为归一化+二阶导数，其模型的R_c、R_p、RMSECV、RMSEP、RPD分别为0.998、0.965、0.202、0.353和3.849。结果表明，将KS算法和CARS算法应用到近红外光谱模型的建立过程，可以利用较少的样本建立可靠的预测模型，满足对荞麦叶片总黄酮和蛋白质的快速测定，为叶用荞麦育种工作提供有力的工具。
		2025 Vol. 45 (09): 2585-2589 [摘要] ( 13 ) PDF (1502 KB) ( 6 )

	2590	基于特征选择与机器学习的富硒茶叶硒含量高光谱估测
		文竹¹，郭松¹，舒田¹，赵龙才^2，3
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2590-07
		硒元素是富硒茶体内的重要养分指标之一，其含量决定了富硒茶的经济和营养价值。高光谱遥感反演技术具有无损、实时和快速监测的特点，以贵州省开阳县南贡河茶园富硒茶硒含量和相应冠层非成像高光谱数据作为源数据，采用Savitzky-Golay二阶平滑滤波预处理原始光谱并基于一阶导数变换以及连续统去除变换挖掘原始光谱数据潜力，利用波段穷举组合以及多种特征选择算法获取建模自变量，通过不同算法构建多个茶叶硒含量反演模型。结果表明：（1）光谱变换与光谱指数的结合可增强原始光谱反演茶叶硒含量的能力。（2）SPA总体优于UVE；连续统去除变换光谱优于原始光谱和一阶导数光谱。（3）多因素模型精度优于单因素模型，多因素模型中ELMR性能最佳；所有模型中连续统去除光谱下的SPA-ELMR模型精度最高，该模型建模决定系数(R²)及归一化均方根误差(nRMSE)分别为0.689、18.869%，相应验证R²与nRMSE分别为0.627、20.429%。探讨了特定生育期下茶叶硒含量与其冠层高光谱反射率的响应关系，构建了精度适宜的茶叶硒含量单因素反演模型及多因素反演模型，为茶叶硒含量的快速、无损监测提供了理论基础，也为茶园的数字化建设提供了一定技术支持。
		2025 Vol. 45 (09): 2590-2596 [摘要] ( 14 ) PDF (17187 KB) ( 13 )

	2597	马铃薯内部颜色数字化无损检测及黄白芯薯快速判别
		王威，聂森^*，李永玉，彭彦坤，马劭瑾，张悦湘
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2597-09
		颜色是农产品的重要品质指标，马铃薯内部颜色直接影响其加工产品的感官品质，数字化无损快速检测马铃薯内部颜色指标，并对黄芯薯和白芯薯进行快速分类，对我国马铃薯主食化产业的进一步推进以及预制菜产业的快速崛起均具有重要意义。本研究以马铃薯内部颜色的快速无损数字化表征为目的，利用实验室自行创制的基于微型光谱仪的便携式马铃薯多品质无损检测装置和基于离散光谱传感器的掌上式马铃薯多品质无损检测装置，选用不同产地26个品种共209个马铃薯样本，分别采集其连续光谱和离散光谱数据，并利用色差仪测定马铃薯样本的内部颜色参数L^、a^、b^标准值。首先，基于色差仪测定的209个马铃薯L^、a^、b^标准值，建立黄白芯薯SVM分类判别模型，确定了黄白芯马铃薯判别阈值平面，作为下一步无损快速判别黄白芯薯判别依据。其次，基于便携式连续光谱装置采集的209个马铃薯样品的连续光谱，经SNV预处理再结合随机蛙跳算法（RF）筛选200个特征波长建立了马铃薯L^、a^、b^偏最小二乘回归（PLSR）预测模型，其验证集L^、a^、b^均方根误差分别为1.023 5、0.052 5、1.042 7；基于掌上式离散光谱装置采集的209个马铃薯样品的离散光谱，经SNV预处理后建立了马铃薯L^、a^、b^的PLSR预测模型，其验证集L^、a^、b^均方根误差分别为1.278 8、0.081 6、1.407 1。结果表明，基于两个装置建立的马铃薯内部颜色参数预测模型均可以满足马铃薯内部颜色现场数字化快速无损检测需求。最后，选取未参与建模的26个品种共52个样本，分别对两个装置马铃薯内部颜色L^、a^、b^预测值进行了外部验证，基于便携式连续光谱装置的马铃薯L^、a^、b^的最大残差绝对值分别为2.617 3、0.141 3、2.779 1，残差平均值分别为0.857 7、0.049 0以及0.697 2；基于掌上式离散光谱装置的马铃薯L^、a^、b^最大残差绝对值分别为3.262 8、0.203 4、3.519 5，残差平均值分别为1.093 0、0.066 7、1.268 8。基于两个装置对52个马铃薯样本的L^、a^、b^预测值，依据前面建立的黄白芯马铃薯判别阈值平面，进行了马铃薯黄白芯无损快速判别，结果显示，基于便携式连续光谱装置的判别正确率为92.31%，基于掌上式离散光谱装置的判别正确率为86.54%。该技术可以实现马铃薯内部颜色数字化无损检测及黄白芯薯的现场实时快速判别。对马铃薯种植、加工、销售等产业链提供技术支持。
		2025 Vol. 45 (09): 2597-2605 [摘要] ( 11 ) PDF (11566 KB) ( 9 )

	2606	氧化剂及氟化物对石煤钒矿浸出特性的SEM和Mapping分析
		刘明宝^1，2，张甜^1，2，李峰^1，2，刘恒^1，2，印万忠³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2606-08
		石煤钒矿中的含钒云母是钒的重要来源矿物之一，氧化剂及氟化物的存在对含钒云母中钒元素的浸出具有重要的促进作用，但其影响机理则一直未能完全明确。以陕西省商洛市山阳县石煤钒矿为研究对象，采用恒温水浴硫酸浸出工艺，系统研究了氧化剂及第Ⅰ、Ⅱ主族金属元素二元氟化物、Na⁺/K⁺/NH⁺₄的氟氢化物及六氟硅(铝、磷)酸盐对钒元素浸出的影响规律，借助于扫描电镜(SEM)及元素面扫描光谱(Element Mapping)等手段，首次明确了氧化剂及氟化物促进钒元素浸出的主要路径和作用机制。结果表明，第Ⅰ、Ⅱ主族金属氟化物对石煤钒浸出效果的影响大小顺序分别为CsF>KF>NaF>LiF、BaF₂>SrF₂>CaF₂>MgF₂，与相应氟化物的晶格能及与浸出剂(硫酸)反应生成HF的标准吉布斯自由能变化顺序一致。石煤钒浸出过程中氧化剂及氟化物所引起的“孔洞腐蚀”和“裂隙腐蚀”是钒元素得以高效浸出的主要方式。在NH⁺₄、Na⁺的六氟硅(铝、磷)酸盐助浸体系中，Na₂SiF₆以“孔道腐蚀”方式为主，而(NH₄)₂SiF₆体系中则存在大量“裂隙腐蚀”的痕迹，相对于“孔洞腐蚀”，反应物和产物在“裂隙腐蚀”过程中的传质速度明显要快，故不同用量可影响二者的助浸效果。Na₃AlF₆在浸出体系中生成的某种胶体物质将矿物颗粒“粘连”在一起，阻碍了钒元素浸出过程的传质效果，导致钒浸出效果要弱于(NH₄)₃AlF₆体系，浸出渣中V、Al元素的Mapping扫描图像进一步验证了二者的区别。P—F键的键能要大于Si—F、Al—F，因此，PF^-₆在矿浆中的解离能力要小于以上两种，这是NH₄PF₆对含钒石煤的助浸作用要小于(NH₄)₂SiF₆和(NH₄)₃AlF₆的主要原因。K⁺、NH⁺₄、Na⁺的氟氢化物主要以“孔洞腐蚀”的方式浸出含钒云母中的钒元素，钒浸出效果的大小顺序为：KHF₂>NH₄HF₂>NaHF₂，与相应的黄铁矾复盐生成反应的标准吉布斯自由能变化大小相符。所有含氟化合物中KHF₂对钒浸出效果的促进作用最为显著，SEM图像显示该体系中浸出渣表面的腐蚀孔洞也最为丰富。相关研究对理解氧化剂和氟化物在石煤提钒过程中的作用机理及方式，设计高效石煤提钒工艺流程具有重要的理论和技术支撑。
		2025 Vol. 45 (09): 2606-2613 [摘要] ( 15 ) PDF (23199 KB) ( 5 )

	2614	轻小型自准直PG成像光谱仪光学设计
		王诗琦，刘子睿，李覃昊，张学敏^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2614-06
		成像光谱仪能够同时获取目标空间维度和光谱维度的信息，已经在农业、工业生产、军事等领域有着广泛应用。为了顺应无人机轻小化发展趋势对成像光谱仪载荷小型化、轻量化的要求，并满足高成像质量、高光谱分辨率的性能需求，提出了一种新型轻小型自准直PG成像光谱仪光学系统设计。通过深入研究现有成像光谱仪类型，将Dyson型成像光谱仪和棱镜-光栅-棱镜型(PGP)特点相结合，引入像方远心镜头同时承担准直镜和成像镜的功能，极大程度缩减了光学系统的体积和质量，有效降低了加工，装调成本；利用棱镜和平面反射光栅的组合构成PG色散模块，取代了凹面光栅，并同时保留了PGP矫正谱线弯曲的能力。设计的成像光谱仪狭缝长10 mm，工作波长范围450~900 nm，相对孔径为1∶3，在狭缝宽10 μm时全谱段光谱分辨率优于0.8 nm，光学系统包络体积仅为123 mm×44 mm×44 mm，各视场各波段MTF在100 lp·mm^-1处均大于0.5，接近衍射极限，各波长点列图RMS均小于艾里斑，系统成像质量良好。在实验室条件下能够有效将钠双线分离。
		2025 Vol. 45 (09): 2614-2619 [摘要] ( 15 ) PDF (13782 KB) ( 4 )

	2620	粉末颗粒大小对X射线光电子能谱仪测试的影响
		朱笑东，王洁如
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2620-05
		X射线光电子能谱仪(XPS)是一种强大的表面分析技术，能分析除H和He以外的所有元素，包括几乎所有固体样品以及离子液体等材料的表面化学状态，实现材料表面的定性或者半定量的分析，结合离子刻蚀或角分辨还可实现对材料的深度分析和界面分析、以及价带等电学性质分析，广泛应用在半导体材料、高分子材料、催化材料、冶金、腐蚀等领域。固体粉末材料是X射线光电子能谱仪测试中最常见的测试对象，其常见的制备方法为粉末洒在或压入胶带中（文中简称粘样法）。一般来说，在同样的测试条件下，粗糙的固体样品XPS信号更弱，而关于粉末粒径对测试信号的影响机制尚不明确。本研究聚焦粘样法制备的粉末样品在XPS测试中，粉末大小与基底对测试信号的作用机制，系统研究了粒径分布对XPS信号强度、峰形特征及元素定量分析的影响规律。本论文以氧化铝（Al₂O₃）粉末为典型研究对象，通过梯度粒径样品（4.5～500 μm）的XPS全谱/窄谱[Al(2p)、Si(2p)、C(1s) 、O(1s)等]分析，结合扫描电子显微的形貌表征和元素含量统计，揭示了粉末粒径与测试信号的非单调响应关系。实验发现随着氧化铝粉末粒径的增加（>150 μm 时），Al(2p)的峰强逐渐减小，半高宽逐渐增大。这与颗粒增大增加表面粗糙度而引起XPS信号变化密切相关。当粒径小于13 μm时，Al(2p)的峰强呈现减小趋势，而基底胶带的Si(2p)信号增加，这说明了颗粒减小无法避免基底信号对样品信号的影响。该研究可为固体粉末样品的XPS测试方法优化提供科学依据与理论指导。
		2025 Vol. 45 (09): 2620-2624 [摘要] ( 11 ) PDF (7944 KB) ( 7 )

	2625	基于注意力机制的血迹及其类似物高光谱图像可视化识别方法
		胡伟成，李云鹏^*，王宏炜，代雪晶，王华朋
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2625-07
		血迹是揭露、证实犯罪的关键诉讼证据，但由于犯罪现场环境的复杂性与客体的多样化，现场勘查中很难快速、准确的发现血迹，并对血迹及其类似物进行识别。鉴于此，本文提出基于极化注意力机制的血迹高光谱可视化分类模型Hybird-PSA（Hybird Polarized Self-Attention），用于对血迹及其类似物，如血液、番茄酱、人工血液、丙烯酸颜料等进行可视化分类识别。Hybird-PSA模型设计包含三个层次，核心为三级三维卷积层组、极化自注意力模块（PSA），以及二维卷积层。通过残差连接嵌入PSA模块，其采用双分支结构实现特征优化；通道分支保留1/2光谱带，将空间维度压缩至1×1以聚焦光谱波段间的关联特征；空间分支保持原始分辨率，将通道数压缩至1以建模空间特征。这种双极化机制在光谱完整性与空间信息建模间取得平衡，使模型能精准聚焦关键特征区域，在仅增加少量参数的前提下，同时提升模型特征捕捉能力和计算效率。为验证Hybird-PSA模型性能，通过与3DCNN、Hybird-SN在公开可用的血迹高光谱数据集Hyper Blood上进行实验对比，使用有限的训练样本对3D卷积模块和注意力模块进行消融实验。实验结果表明，Hybird-PSA在仅增加0.02%参数量的情况下，使模型准确率从96%提高至99.08%，准确率提升3.08%。在可视化识别方面，3D-CNN和Hybird-SN误识率较高，未能很好分类出红色和黑色背景上的血迹及类血迹痕迹。Hybird-PSA的空谱融合策略与残差链接使得极化自注意力机制能够在每次迭代中更好的适应痕迹目标形状并精确捕捉痕迹边界，避免因颜色相似性而导致边界处的错误分类，可视化分类效果明显优于另外两种模型。本文提出的基于注意力机制的血迹分类模型具有分类准确率高、可视化效果优异、泛化能力强的特点，能够在在复杂勘查环境中快速、准确、无损地发现并识别血迹。
		2025 Vol. 45 (09): 2625-2631 [摘要] ( 9 ) PDF (10521 KB) ( 6 )

	2632	面向可见光谱图像的跨模态双通道伪装目标检测方法
		程玉虎，吴世佳，王浩宇，王雪松^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2632-10
		面向可见光谱图像的伪装目标检测任务旨在利用可见光谱信息检测和周围环境具有视觉一致性的伪装目标。这种视觉一致性导致的目标边界区分难和辨识性特征学习难等问题，限制了现有目标检测方法在伪装目标检测任务中的有效性。为此，本文提出一种跨模态动态协同双通道网络(CDCDN)，探索了全局-局部多层次视觉感知和视觉-语言模型(VLM)在伪装目标检测中的应用潜力。具体而言，首先，针对目标边界区分难，设计了动态协同双通道模块，通过双通道将检测过程解耦为全局信息定位和局部特征细化，从多层次的视觉角度进行针对性的检测和优化。在此基础上构建了动态信息协同及融合机制，通过全局门控约束与局部感知校正实现了全局与局部信息的相互补充和校正，从而增强了目标检测模型在目标边界模糊场景中的空间捕获能力。其次，针对辨识性特征学习难，设计了跨模态场景对象匹配模块，通过引入VLM来建立视觉和语言模态的跨模态交互，增强了目标与背景在特征空间中的差异性，从而提升了目标检测模型在缺乏辨识性特征场景中的语义区分能力。在MHCD2022和COD10K两个数据集上分别评估了mAP@0.5、mAP@0.5∶0.95和mAP@0.75指标。CDCDN在MHCD2022数据集上分别达到67.6%、42.6%和48.4%，在COD10K数据集上分别达到67.9%、40.6%和41.0%。与五种主流的目标检测方法Faster R-CNN、DETR、Lite-DETR、YOLOv5、YOLOv10相比，CDCDN在三个指标上均取得了最优的检测精度。荒地、草地、树林和雪地四种常见伪装场景的可视化检测结果进一步验证了CDCDN具有良好的场景适应性。在消融实验中，逐步消融CDCDN中的关键组件，以系统地评估其贡献，结果显示各个关键组件都有助于模型检测性能的提升。综合实验结果表明，CDCDN可准确检测和周围环境具有高度视觉一致性的伪装目标，为伪装目标检测提供了一种新的解决方案。
		2025 Vol. 45 (09): 2632-2641 [摘要] ( 11 ) PDF (30305 KB) ( 2 )

	2642	基于太赫兹时域光谱的Fe₂O₃和Fe₃O₄宽带介电表征
		翟敏，肖斌，潘浩月，何文龙
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2642-06
		表面质量作为衡量热轧卷钢质量的重要指标，直接影响热轧带钢产品的使用寿命及性能稳定性。热轧带钢生产过程中会在钢坯表面生长一层致密的铁鳞缺陷，其成分主要由铁的一系列氧化物组成。为保证后续涂镀工序的质量，了解热轧带钢表面铁鳞厚度信息有助于降低酸洗不足或酸洗过度的风险。因太赫兹波在电磁频谱中介于红外和微波之间，且在金属等极性材料表面发生衰减极小的反射，太赫兹飞行时间断层扫描(Terahertz time-of-flight tomography)能较好地满足无损表征钢基材料微米级覆盖层的技术要求。因难以无损机械剥离，热轧带钢表面铁鳞太赫兹频段光学特性主要根据现有文献数值进行初步估计，而不是通过实验获得。根据太赫兹结果预估的铁鳞厚度与实际值之间存在无法估计的误差。为了高精度测量铁鳞的厚度分布，首先将赤铁矿(Fe₂O₃)和磁铁矿(Fe₃O₄)粉末和聚乙烯(PE)充分混合并压片处理后利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)系统测定Fe₂O₃/PE和Fe₃O₄/PE压片的透射信号；然后利用Maxwell-Garnett有效介质理论和Vegard定律准确计算10%质量分数下的Fe₂O₃和Fe₃O₄在频率[350 GHz～2.5 THz]范围内的光学参数。Fe₂O₃和Fe₃O₄在1 THz位置处的折射率n、吸收系数α、和电导率σ分别为3.96和5.18，10.13和25.58 cm^-1，1.2和4.97 S·m^-1。此处概述的方法将对一系列粉末材料感兴趣，这些材料可能需要评估太赫兹频段范围内的光学特性。该研究结果为未来太赫兹技术在复杂钢铁生产环境中以非接触性和非破坏性的方式在线监测热轧钢铁产品质量的技术落地奠定了理论依据，对推动太赫兹技术的广泛应用具有重要的工程实际意义。
		2025 Vol. 45 (09): 2642-2647 [摘要] ( 8 ) PDF (3868 KB) ( 8 )

	2648	基于改进E-DWT算法和深度学习模型的红小豆锈病诊断方法
		付强¹，关海鸥^1*，李嘉琪²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2648-10
		红小豆锈病是一种由真菌引起的常见植物病害，主要通过感染叶片影响光合作用，导致作物产量显著下降。本文提出了一种基于改进经验模态分解-小波变换（E-DWT）算法和深度学习模型的新型红小豆锈病诊断方法。选用“宝清红”红小豆作为实验对象，使用手持可见/近红外光谱仪对960例红小豆叶片进行为期10天的连续光谱数据采集，获取波长范围为326～1 075 nm的红小豆叶片反射率数据。首先，采用改进的E-DWT算法对采集的光谱数据进行去噪处理。该算法结合了经验模态分解（EMD）和小波阈值去噪技术，能够在去除噪声的同时最大限度保留信号的有效信息。通过对比RMSE和SNR指标确定了最佳的小波基函数(sym5)和分解层数(4层)。为了进一步降低高维数据中的冗余信息，采用连续投影算法（SPA）从750个初始波长中筛选出了12个具有代表性的特征波长，实现了数据降维，将特征波长数量减少了98.4%。接着，结合格拉姆角场（GAF）方法，将一维波长序列转换为二维光谱图像，增强了不同波段之间的相关性，便于后续的模型训练。在模型设计上，采用了结合卷积神经网络（CNN）和卷积块注意力机制（CBAM）的深度学习模型。CBAM模块通过引入通道和空间注意力机制，能够有效区分光谱数据中不同特征波长和时间节点的权重，使模型更加关注影响红小豆锈病识别的关键特征。实验结果表明，基于CBAM的CNN模型在训练集中的识别率为99.31%，而在测试集中的识别率为98.33%，召回率达到98.89%，明显高于传统CNN模型的表现。与现有的其他方法相比，本文提出的模型在识别准确性、稳定性以及训练收敛速度上均具有显著优势。总体而言，本文所提出的基于改进E-DWT算法与CBAM-CNN模型的红小豆锈病诊断方法，不仅实现了高效、精准的病害检测，还为未来数据驱动型作物病害诊断系统的构建提供了理论依据与技术支持。
		2025 Vol. 45 (09): 2648-2657 [摘要] ( 14 ) PDF (16174 KB) ( 5 )

	2658	环境地质资料模拟重金属污染下光谱变异与元素甄别探究
		胡麟臻^1，3，6，夏天⁴，张超^1，2，3*，杨可明⁵，高学正^1，3，李晓蕾^1，3，万明明⁷
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2658-08
		在现代农业与环境科学的交叉领域，受重金属污染的农作物光谱特性变化研究正逐渐成为热点话题。当农作物遭受重金属污染后，其内部的生理结构与生化成分会发生改变，这种改变会直接反映在光谱特征上，光谱变化所产生的变异信息由此成为了重金属污染监测极为关键的依据。本研究通过在实验室室内设置不同污染浓度的重金属铜铅玉米盆栽实验，测定了在不同浓度梯度的铜铅污染环境下玉米叶片的反射率光谱数据，以及玉米叶片中铜铅含量等关键数据，进而构建起一套涵盖全面、数据详实且专属于重金属铜铅污染玉米植株的完整数据集。并且聚焦于玉米叶片光谱，从频率域的独特视角切入，对其全波段以及子波段展开深入探究。通过创新性地结合时频分析方法，提出了一种名为叶片敏感光谱区间探测法（SIDM）。基于SIDM，进一步提出了叶片光谱的变异特征参数（SVCP），这些参数犹如农作物受污染状况的 “生物标记”，对于研究变异特征参数与叶片重金属含量之间的内在关联有着重要意义。同时，将其与常规光谱指数对比，探寻对铜铅污染敏感的光谱区间。在此基础上，巧妙地结合非线性时频分布构建了叶片光谱变换方法（STM）。经过实验验证，STM能够清晰地区分不同铜铅元素污染类别。SIDM成功地将叶片铜铅污染弱信息进行有效增强与精准提取，使得原本微弱且难以察觉的污染信号清晰地展现出来。更为重要的是，找到了对铜铅污染具有高度特异性的光谱区间，这为后续开发更为精准高效的重金属污染监测技术奠定了坚实的基础。而STM则在区分有无重金属污染的光谱差异方面具有优势，并且能够直观地将玉米受铜铅污染的元素类别区分开来，有效推动了利用光谱技术进行农作物重金属污染监测领域的发展进程。
		2025 Vol. 45 (09): 2658-2665 [摘要] ( 14 ) PDF (16990 KB) ( 3 )

	2666	面向稀土矿区高光谱精细分类的多层注意力卷积神经网络模型
		范晓勇¹，李恒凯^1*，刘锟铭²，王秀丽³，于阳¹，李潇雨¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2666-10
		离子吸附型稀土矿是重要的战略资源，长期的粗放式开采导致矿区地表覆盖遭到严重破坏，生态环境面临严重挑战。准确精细的土地利用信息是矿区生态恢复和过程监管的重要基础，利用高光谱影像获取土地利用信息被认为是准确监测大范围矿区的有效手段。然而，稀土矿区的地物复杂性和高光谱图像的信息冗余给其精细分类带来了挑战。本研究构建了一种基于面向对象思想和多层注意力卷积神经网络的稀土矿区精细分类方法。首先利用尺度参数估计模型定量分析了稀土矿区影像的多层次最优分割尺度，并获取了分割影像中的光谱、指数、纹理、几何4类影像特征，然后基于距离可分性分析得到了最优特征组合，在此基础上应用多层注意力卷积神经网络（OCTC）模型完成分类，该模型由一维卷积神经网络（1D-CNN）改进而来，通过引进Transformer和CBAM提升模型的特征提取能力和整体分类精度。为验证方法的有效性，以“珠海一号”高光谱遥感影像作为数据源，以江西赣南岭北稀土矿区作为研究区域进行实际验证，并与KNN、RF和1D-CNN分类方法进行精度对比分析。结果表明，该分类方法有效避免了椒盐现象的出现，分类整体性好，并且改进后的多层注意力卷积神经网络模型获得了最佳的分类精度，其总体精度可达88.11%，较其他分类方法提高1.22%～8.84%，Kappa系数提高了0.015 9～0.109 0。该方法能为稀土矿区的土地利用精细化分类与生产监测、环境保护管理提供方法借鉴与科学参考。
		2025 Vol. 45 (09): 2666-2675 [摘要] ( 13 ) PDF (23066 KB) ( 7 )

	2676	结合小波变换和高光谱影像的壁画线条增强方法研究
		段鲁楠^1，2，张爱武^1，2*，陈云生^1，2，高峰³，郭巨文³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2676-08
		由于年代久远，古代壁画往往画面模糊、线条丢失，难以辨别，而高光谱成像技术可以捕捉目标物质和能量的微变化，有利于增强壁画模糊或丢失的细节信息。因此，利用成像高光谱数据，提出了一种结合小波变换的壁画线条信息增强方法。首先，运用分段最小噪声分离(MNF)变换，用最大平均梯度法选择最优MNF波段影像，提取纯净端元，通过全约束最小二乘光谱解混反演对应丰度图，选择线条丰度图与最优MNF波段影像进行波段运算，获得线条增强影像。然后，用MNF逆变换后的影像合成真彩色影像，将线条增强影像与真彩色影像通过高斯滤波增强细节信息，分别进行Haar小波分解，并将两者对应的高频信息融合，保留真彩色影像分解的低频信息，重构得到线条增强的彩色影像。实验表明：通过山西义居寺壁画进行验证，与主成分分析线条特征增强方法对比，该方法平均梯度和边缘强度分别增加0.083 7和15.253 1，具有更好的线条特征增强效果，为后续壁画的保护修复提供帮助。
		2025 Vol. 45 (09): 2676-2683 [摘要] ( 13 ) PDF (69039 KB) ( 12 )

	2684	Li₂Mg₃TiO₆:Sm³⁺橙红色荧光粉的制备及发光性能研究
		李鹏程¹，李兆^2，王伟刚²，周军^3
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2684-09
		采用高温固相法制备得到了一系列Li₂Mg₃TiO₆:xSm³⁺（0.005≤x≤0.010）橙红色荧光粉。通过X射线衍射仪（XRD）对其物相结构进行分析，扫描电子显微镜（SEM）对其进行微观形貌表征，荧光光谱仪（PL）进行发光性能测试。结果表明：高温固相法制备Li₂Mg₃TiO₆:Sm³⁺物相纯净，颗粒分布均匀，平均粒径尺寸为3 μm。Li₂Mg₃TiO₆:Sm³⁺的主激发峰位于344 nm，主发射峰位于677 nm，最佳掺杂浓度为5%。在温度为350 K时，样品的发光强度仍能保持室温的63.5%，热激活能ΔE=0.363 eV。通过CIE计算得到Li₂Mg₃TiO₆:0.05Sm³⁺的色坐标位于（0.630 8，0.358 4）红光区域。封装得到LED器件发出显色性较好的红光，显色指数Ra=86，Li₂Mg₃TiO₆:Sm³⁺红色荧光粉有望应用于白光LED。
		2025 Vol. 45 (09): 2684-2692 [摘要] ( 13 ) PDF (27995 KB) ( 8 )

	2693	玻纤增强聚丙烯复合板材耐紫外老化性能研究
		韩宇¹，肖汉^2*，张志成²，吴福梅²，董阳²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)09-2693-08
		研究了玻璃纤维增强聚丙烯（GFPP）复合板材在紫外（UV）老化前后的力学性能、热性能、微观结构及形貌变化，探究了抗紫外剂和抗紫外膜对GFPP板材的抗紫外性能的影响，为今后制造复合材料货车车体提供了技术支持。结果表明，未添加抗紫外剂和抗紫外膜的样条在2 000小时UV老化后拉伸强度降低19%，而添加了抗紫外剂并覆上抗紫外膜的样条在同样的老化时间后力学性能仅下降4%。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）定量分析羰基演化，揭示协同防护对分子链断裂的抑制机制。FTIR结果显示未做紫外保护的样品在老化后出现了显著的羰基（C═O）吸收峰（常见的PP老化产物所含官能团），而后者的变化却不明显。扫描电镜结果显示，未做紫外保护的PP样品表面粉末化、龟裂化严重，而后者没有明显改变。
		2025 Vol. 45 (09): 2693-2700 [摘要] ( 10 ) PDF (16955 KB) ( 4 )

　京ICP备18030722号-1
　版权所有 © 《光谱学与光谱分析》期刊社
　地址: 北京市海淀区学院南路76号　邮编：100081
　Tel: (010)62181070　E-mail: chngpxygpfx@vip.sina.com
　本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发　E-mail:support@magtech.com.cn