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将星际化学知识引入大学基础化学教学的意义与模式
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作者 王志鹏 程农壹 +5 位作者 马新雨 田杰 蒋振雄 缑允梓 颜惠娟 许兵 《化学教育(中英文)》 CAS 北大核心 2019年第14期11-17,共7页
20世纪中期兴起的星际化学推进了人类对宇宙产生与演化、生命起源和地球环境的认识。天文学与天体物理学、光谱学、基础化学等多学科的互相结合,为星际化学尤其是对星际空间中新型化合物和化学反应的认知突破起到了重要作用。创造性地... 20世纪中期兴起的星际化学推进了人类对宇宙产生与演化、生命起源和地球环境的认识。天文学与天体物理学、光谱学、基础化学等多学科的互相结合,为星际化学尤其是对星际空间中新型化合物和化学反应的认知突破起到了重要作用。创造性地提出将星际化学的探索和发现引入大学基础化学教学的方案。在分析星际化学所涉及的典型化学知识和应用实例的基础上,初步探讨了本方案的可行性。将化学与星际化学知识相结合的教学方式在拓宽学生的眼界的同时,可以有效增加课堂的趣味性。 展开更多
关键词 星际化 光谱学 气相反应
基于TDLAS技术的吸入便携式甲烷探测仪研制
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作者 刘杰 董洋 +3 位作者 古明思 陈家金 谈图 高晓明 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期521-527,共7页
为了满足城市管网日常维护中对甲烷(CH4)泄漏检测的需求,研制了一种基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术的吸入便携式CH4探测仪,其重量仅为1.4 kg,体积为22 cm×10cm×10 cm。仪器内部采用中心波长为1654 nm的分布反馈式... 为了满足城市管网日常维护中对甲烷(CH4)泄漏检测的需求,研制了一种基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术的吸入便携式CH4探测仪,其重量仅为1.4 kg,体积为22 cm×10cm×10 cm。仪器内部采用中心波长为1654 nm的分布反馈式激光器作为光源,集成了物理基长8.5 cm、有效光程2.25 m的光学多通池.系统基于STM32F405单片机控制激光器产生稳定的调制激光,配合信号采集处理单元实现对吸收信号的采集,并利用数字锁相放大器提取信号中的二次谐波分量,反演得到待测气体浓度.对探测仪进行标定和稳定性实验,结果表明二次谐波信号幅值与气体浓度有良好的线性关系,系统测量精度为±3.05%,仪器的最小可探测极限为0.88 ppm,其精度与便携性满足实际检测需求。 展开更多
关键词 光谱学 可调谐半导体激光 吸收光谱 甲烷
光谱学技术在稀奶油乳脂肪研究中的应用 预览
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作者 王筠钠 李妍 +2 位作者 李扬 尹未华 张列兵 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1773-1778,共6页
乳脂肪是制备稀奶油的主要原料,不同产地的乳脂肪结构性能差异较大,进而影响稀奶油乳浊液各项性能。利用拉曼光谱动态光散射、近红外光稳定性分析等光谱学技术,研究了不同来源乳脂肪(MF-A,MF-B和MF-C)理化特性,并比较相应稀奶油的稳定... 乳脂肪是制备稀奶油的主要原料,不同产地的乳脂肪结构性能差异较大,进而影响稀奶油乳浊液各项性能。利用拉曼光谱动态光散射、近红外光稳定性分析等光谱学技术,研究了不同来源乳脂肪(MF-A,MF-B和MF-C)理化特性,并比较相应稀奶油的稳定性及粒径分布,以说明乳脂肪性能对稀奶油品质的影响。拉曼光谱结果显示:1 303和1 446 cm^-1—CH 2振动,2 800~3 000 cm^-1 C—H振动,1 131 cm^-1 C—C振动的峰信号强弱顺序MF-A>MF-B>MF-C(p<0.05),说明MF-A饱和程度最高;1 657 cm^-1 C=C振动,信号强弱顺序MF-C>MF-B>MF-A(p<0.05),说明MF-C中顺式不饱和脂肪酸含量最高,三种乳脂肪均为顺式不饱和脂肪酸,无反式脂肪酸。同时,碘值分析进一步验证MF-A饱和度最高,相应乳脂肪硬度大、稳定性和可塑性佳。在0~40℃范围内,不同温度下固体脂肪含量(SFC)由高到低为MF-A>MF-B>MF-C(p<0.05),说明相应的稀奶油宜在4℃贮藏,10~15℃打发并裱花。在25℃等温结晶1 h,用偏光显微镜观察三个样品,发现MF-A冷却时最先形成晶核并诱导周围脂肪不断结晶而聚集形成小而密的结晶网络。MF-B为细微球晶与针状晶组成的晶体簇,晶体数量少,结晶网络不完整;MF-C晶体分布较为稀疏,数量极少,且晶体平均直径小于20μm。分别用三种乳脂肪制备稀奶油XMF-A,XMF-B,XMF-C,从粒径分布图中看出XMF-A基本为单峰,说明稀奶油乳浊液较稳定,脂肪球没有聚结,而XMF-B,XMF-C为双峰,说明脂肪球均发生了一定程度的聚结,且XMF-C平均粒径最大,所以XMF-C聚结程度高于XMF-B,平均粒径顺序为XMF-A<XMF-B<XMF-C[即(1.81±0.04),(1.92±0.03),(2.22±0.05)μm]。从透光率分布图可知,XMF-A透光率及其变化范围较小,也说明稀奶油体系没有发生明显的乳析和絮凝,而XMF-B和XMF-C透光率相对较大,特别是XMF-C顶部透光面积窄而尖,乳浊液透光率增加,说明XMF-C在离心过程中不稳定,出现严重的乳析,脂肪上 展开更多
关键词 乳脂肪 共聚焦拉曼光谱 光谱学 稀奶油
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基于光谱重建技术的壁画颜色复原与评价 预览
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作者 王可 王慧琴 +2 位作者 殷颖 毛力 张毅 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期280-285,共6页
为了在给定的照明和观察条件下,用相机响应信号重建物体表面光谱反射率,实现颜色的高精度复原,采用了多光谱成像技术采集物体表面的多光谱图像,使用主成分分析、R矩阵和正则化R矩阵方法进行了光谱反射率重建的理论研究,并对壁画色块颜... 为了在给定的照明和观察条件下,用相机响应信号重建物体表面光谱反射率,实现颜色的高精度复原,采用了多光谱成像技术采集物体表面的多光谱图像,使用主成分分析、R矩阵和正则化R矩阵方法进行了光谱反射率重建的理论研究,并对壁画色块颜色复原进行了实验验证,取得了壁画色块的重建光谱和颜色复原数据,同时对基于正则化R矩阵方法的壁画色块颜色复原结果进行了评价。结果表明,正则化R矩阵方法进行光谱重建的光谱精度和色度精度更高,与主成分分析和R矩阵方法相比,色差降低了0.0732,适应度系数提高了1.10%,均方根误差降低了0.0035,光谱匹配偏指数降低了0.0225。该方法能够满足高精度颜色再现的需要,适用于文物艺术品数字化存档、文物艺术品修复等领域。 展开更多
关键词 光谱学 颜色复原 R矩阵 正则化
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表面增强拉曼光谱结合二维相关谱快速检测茶叶中的毒死蜱残留
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作者 胡潇 吴瑞梅 +6 位作者 朱晓宇 刘鹏 熊爱华 黄俊仕 杨普香 熊俊飞 艾施荣 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期432-441,共10页
针对茶叶中的农药残留问题,利用表面增强拉曼光谱(SERS)技术结合二维相关光谱法快速检测茶叶中毒死蜱残留。以金纳米为增强基底,采集含不同浓度毒死蜱残留茶叶样本的SERS,利用标准正态变量变换(SNV)对原始拉曼光谱进行预处理,再以毒死... 针对茶叶中的农药残留问题,利用表面增强拉曼光谱(SERS)技术结合二维相关光谱法快速检测茶叶中毒死蜱残留。以金纳米为增强基底,采集含不同浓度毒死蜱残留茶叶样本的SERS,利用标准正态变量变换(SNV)对原始拉曼光谱进行预处理,再以毒死蜱浓度为外扰,进行二维相关同步光谱和自相关谱分析,筛选出与毒死蜱浓度变化相关的特征谱峰,利用灰狼算法(GWO)优化支持向量机(SVM)参数,建立茶叶中毒死蜱残留分析模型,并与偏最小二乘(PLS)模型得到的结果进行比较。结果表明:利用二维相关光谱法优选出毒死蜱的14个特征谱峰,所建SVM模型对预测集样本的决定系数Rp^2为0.98,方均根误差为1.32,相对分析误差为6.32,能用于茶叶中毒死蜱残留的实际估测,模型性能优于采用1096 cm-1单个特征谱峰建立的SVM模型和PLS模型。研究结果表明:将二维相关光谱法用于筛选与茶叶中毒死蜱浓度相关的特征谱峰是可行的,为拉曼光谱中特征变量优选提供了新思路;同时也表明,SERS结合二维相关光谱法可以实现茶叶中毒死蜱残留的快速检测,为茶叶农药残留快速检测装置的开发提供了方法支持。 展开更多
关键词 光谱学 表面增强拉曼光谱 二维相关谱法 快速检测 茶叶 毒死蜱
兆巴压力下蓝宝石发光辐射特性与结构相变
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作者 张宁超 王鹏 +2 位作者 华翔 任娟 刘福生 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期442-448,共7页
冲击压缩过程中蓝宝石的发光辐射现象与其在高压下的透明性、结构相变密切相关。采用密实金属与蓝宝石窗口直接接触的靶结构,在二级轻气炮加载平台上研究了蓝宝石在高于兆巴压力(100 GPa)区域的发光辐射特性。利用多通道辐射高温计得到... 冲击压缩过程中蓝宝石的发光辐射现象与其在高压下的透明性、结构相变密切相关。采用密实金属与蓝宝石窗口直接接触的靶结构,在二级轻气炮加载平台上研究了蓝宝石在高于兆巴压力(100 GPa)区域的发光辐射特性。利用多通道辐射高温计得到了含有金属界面辐射的典型的发光辐射信号,通过辐射输运模型得到了蓝宝石自身的辐射强度。结果表明:在兆巴以上压缩区域,蓝宝石的辐射温度随压力变化出现明显的拐折,在87 GPa压力附近蓝宝石发生冲击压缩结构相变。 展开更多
关键词 光谱学 冲击光谱 兆巴压力 蓝宝石 发光特性 结构相变
光谱技术在食源性致病菌检测中的应用 预览
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作者 王成 陆雨菲 刘箐 《光学仪器》 2019年第1期85-94,共10页
如何快速准确地对食源性致病菌进行检测,是控制食品安全问题的关键。传统的生化培养方法操作繁琐、费时费力,无法满足食源性致病菌快速检测的需求。随着光谱技术的发展,已经建立了不少快速、简便、特异、敏感、低耗的食源性致病菌检测... 如何快速准确地对食源性致病菌进行检测,是控制食品安全问题的关键。传统的生化培养方法操作繁琐、费时费力,无法满足食源性致病菌快速检测的需求。随着光谱技术的发展,已经建立了不少快速、简便、特异、敏感、低耗的食源性致病菌检测新技术。阐述了食源性致病菌光谱分析的最新研究和发展趋势,展望了弹性散射光谱技术在单细胞水平实时、快速、无标记自动识别单个菌体细胞的应用,此平台的搭建将推动食源性致病菌无损检测技术的发展。 展开更多
关键词 光谱学 食源性致病菌 光散射 检测
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复合肥中磷元素的激光诱导击穿光谱定量分析 预览
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作者 李江涛 鲁翠萍 沙文 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期601-607,共7页
为了在复合肥生产中对其成分进行快速检测,达到指导生产的目的,采用激光诱导击穿光谱技术(LIBS)与支持向量机(SVM)方法结合对复合肥中磷(P)元素进行定量分析。实验中选取磷元素的PⅠ213.5nm,PⅠ214.9nm和PⅠ215.4nm 3条特征谱线对58个... 为了在复合肥生产中对其成分进行快速检测,达到指导生产的目的,采用激光诱导击穿光谱技术(LIBS)与支持向量机(SVM)方法结合对复合肥中磷(P)元素进行定量分析。实验中选取磷元素的PⅠ213.5nm,PⅠ214.9nm和PⅠ215.4nm 3条特征谱线对58个复合肥样品进行分析。采用随机选择法将58个样品划分为训练集(43个样本)和测试集(15个样本),用网格搜索法对复合肥中P元素的定量分析模型进行参量寻优,构建了SVM分析模型。结果表明,所建立的训练集定标模型的相关系数R 2=0.981,说明训练集的参考值和预测值的相关性较高;测试集中验证样本P元素的参考值与预测值的相关系数R 2=0.992,均方误差为4.95×10^-5,说明所构建的SVM模型的适用性较强;训练集的平均绝对误差和相对误差分别为5.9×10^-4和3.99×10^-3;测试集的平均绝对误差和相对误差分别为5.6×10^-4和3.28×10^-3。将SVM算法与LIBS技术结合可实现复合肥中磷元素的快速检测,这为复合肥中元素含量快速检测提供了参考。 展开更多
关键词 光谱学 支持向量机回归 激光诱导击穿光谱 磷元素 网格搜索法
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基于组合算法的油类污染物三维荧光光谱分析
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作者 陈至坤 黄微 +2 位作者 程朋飞 沈小伟 王福斌 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第3期258-264,共7页
针对油类污染物成分复杂、光谱重叠难以识别的问题,提出三维荧光光谱结合组合算法(ACM)。将交替三线性分解(ATLD)、自加权交替三线性分解(SWATLD)与平行因子分析(PARAFAC)算法组合,实现3种算法的优势互补。通过配制以四氯化碳为溶剂的... 针对油类污染物成分复杂、光谱重叠难以识别的问题,提出三维荧光光谱结合组合算法(ACM)。将交替三线性分解(ATLD)、自加权交替三线性分解(SWATLD)与平行因子分析(PARAFAC)算法组合,实现3种算法的优势互补。通过配制以四氯化碳为溶剂的不同质量浓度的柴油、汽油和煤油的混合溶液,利用F-7000荧光光谱仪测量混合溶液的三维荧光光谱,采用空白扣除法与缺损数据修复——主成分分析法进行预处理消除散射干扰,对三维光谱数据矩阵进行分解,并与以上3种算法解析结果进行对比。结果表明,ACM对组分数不敏感,且解析结果更准确,样本中对柴油、汽油和煤油的平均回收率分别为96.68%、97.83%、97.11%。实现了混合油类物质的定性、定量分析,具有一定的普适性。 展开更多
关键词 光谱学 荧光分析 组合算法 油类污染物 三线性分解
一维单壁碳纳米管相干结构振荡的光谱学调制
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作者 赵欣 聂兆刚 +5 位作者 张芳腾 马琳 郭德强 赵韦人 徐华伟 Takayoshi Kobayashi 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第3期265-272,共8页
采用3.7fs脉冲激光对半导体单壁碳纳米管的两个最低电子跃迁进行选择性抽运,诱导产生了沿碳管径向振荡的低频呼吸模式(RBM)和沿轴向振荡的高频伸缩模式(GM)。通过变换抽运光带宽,探测到最低单激发态抽运和双激发态抽运对两种声子振幅及... 采用3.7fs脉冲激光对半导体单壁碳纳米管的两个最低电子跃迁进行选择性抽运,诱导产生了沿碳管径向振荡的低频呼吸模式(RBM)和沿轴向振荡的高频伸缩模式(GM)。通过变换抽运光带宽,探测到最低单激发态抽运和双激发态抽运对两种声子振幅及初始相位的影响。研究结果表明,RBM和GM的振幅以及GM的初始相位得到了明显调制。基于相干电-声子耦合对声子场的影响,调制了碳纳米管晶格结构振荡模式的参量。提供了一种通过激发电子相干运动调控相干晶格振荡特性的可能性。 展开更多
关键词 光谱学 相干声子 抽运-探测 一维碳纳米管 电-声子耦合
微型近红外光谱仪在苹果糖度测量中的应用研究 预览
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作者 徐永浩 宋彪 +1 位作者 陈晓帆 黄梅珍 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期735-740,共6页
为了评估微型近红外光谱仪应用于现场水果糖度检测的可行性,采用粒子群算法结合反向传播(BP)神经网络建立了苹果糖度的无损高精度快速检测方法,研究了微型近红外光谱仪NIRscan以单波长和阿达玛变换两种测量模式获得的光谱数据,应用多种... 为了评估微型近红外光谱仪应用于现场水果糖度检测的可行性,采用粒子群算法结合反向传播(BP)神经网络建立了苹果糖度的无损高精度快速检测方法,研究了微型近红外光谱仪NIRscan以单波长和阿达玛变换两种测量模式获得的光谱数据,应用多种不同的数据预处理方法和多元线性回归、偏最小二乘法、粒子群算法(PSO)、BP神经网络等算法建立分析模型.结果表明,以阿达玛变换工作模式测得的光谱数据更好,以1阶导数结合Savizky-Golay平滑算法作数据预处理,应用PSO结合BP神经网络建立的苹果糖度预测模型具有更高的预测精度,预测相关系数和均方根误差分别为0.9911和0.1502.该微型近红外光谱仪NIRscan用于苹果糖度的现场快速和高精度无损检测具有可行性. 展开更多
关键词 光谱学 苹果糖度 近红外光谱 数字显微器件 微型近红外光谱 阿达玛变换 粒子群优化算法 反向传播神经网络
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基于Tchebichef图像矩的氧化锌太赫兹光谱定量研究 预览
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作者 殷贤华 郭超 +1 位作者 奉慕霖 贺微 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期747-752,共6页
为了提高多组分混合物太赫兹光谱定量分析的准确性和稳定性,将Tchebichef图像矩结合偏最小二乘回归(PLS)的建模方法引入到太赫兹光谱定量分析中,以橡胶添加剂氧化锌、白炭黑与丁腈橡胶的混合物为实验样本,对混合物中的氧化锌进行定量分... 为了提高多组分混合物太赫兹光谱定量分析的准确性和稳定性,将Tchebichef图像矩结合偏最小二乘回归(PLS)的建模方法引入到太赫兹光谱定量分析中,以橡胶添加剂氧化锌、白炭黑与丁腈橡胶的混合物为实验样本,对混合物中的氧化锌进行定量分析.获取样本太赫兹吸光度数据后,用3维光谱自构建方法构建样本的3维光谱,利用Tchebichef图像矩提取样本3维光谱灰度图的特征信息,然后用PLS建立定量模型对氧化锌进行定量分析.结果表明,由本方法得到的样本预测集相关系数和均方根误差分别为0.9993和0.0351,与用PLS和支持向量回归直接对吸光度数据进行建模的方法相比,结果更加准确和稳定.本方法能够对混合物中氧化锌进行准确、稳定的定量分析,为多组分混合物太赫兹光谱定量分析提供了新思路. 展开更多
关键词 光谱学 定量分析 Tchebichef图像矩 太赫兹光谱 氧化锌
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基于多次谐波联合分析的气体浓度反演方法
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作者 刘紫怀 阳春华 +1 位作者 罗旗舞 朱高峰 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期327-334,共8页
鉴于2次谐波外的其他谐波成分中依然蕴含着浓度信息,提出了基于2次+4次谐波、2次+4次+6次谐波、2次+4次+6次+8次谐波的三种浓度反演方法,推导出各自的气体浓度反演表达式,评估了所提反演方式对应的最佳调制度,分析了气体浓度检测系统中... 鉴于2次谐波外的其他谐波成分中依然蕴含着浓度信息,提出了基于2次+4次谐波、2次+4次+6次谐波、2次+4次+6次+8次谐波的三种浓度反演方法,推导出各自的气体浓度反演表达式,评估了所提反演方式对应的最佳调制度,分析了气体浓度检测系统中噪声干扰的主要存在形式,在理论上证明了所提出的联合多次谐波分析方法可以显著提升噪声抑制能力,并给出了用于参考的实验方案。仿真结果表明:与基于2次谐波峰值的浓度反演方法相比,2次+4次谐波可以使浓度反演误差降低31.38%,2次+4次+6次谐波可以使浓度反演误差降低42.03%,2次+4次+6次+8次谐波可以使浓度反演误差降低47.45%。 展开更多
关键词 光谱学 谐波联合分析 可调谐半导体激光吸收光谱 洛伦兹线型展开 气体浓度反演
一种干涉数据毛刺的检测校正方法
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作者 刘加庆 韩顺利 +2 位作者 孟鑫 李志增 鞠军委 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期335-341,共7页
针对毛刺的实时检测校正需求,提出一种基于滤波和预定义阈值检测的干涉数据毛刺实时检测校正方法,并给出了基于现场可编程门阵列的硬件实现。在使用较少硬件资源的情况下,所提方法可实现较高的检测精度,能有效检测出干涉数据中央条纹区... 针对毛刺的实时检测校正需求,提出一种基于滤波和预定义阈值检测的干涉数据毛刺实时检测校正方法,并给出了基于现场可编程门阵列的硬件实现。在使用较少硬件资源的情况下,所提方法可实现较高的检测精度,能有效检测出干涉数据中央条纹区可能存在的毛刺,可满足星上数据等实时处理的应用需求。 展开更多
关键词 光谱学 干涉数据毛刺 实时检测校正 滤波 预定义阈值
同型半胱氨酸的太赫兹特征吸收光谱分析
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作者 王莹莹 汪丽平 +2 位作者 李恬 严俊 彭滟 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期342-346,共5页
对同型半胱氨酸的太赫兹特征吸收光谱进行分析。首先使用密度泛函理论分析同型半胱氨酸分子的振动和转动模式,确保其理论吸收峰位于太赫兹光谱系统可测试范围内;然后,基于太赫兹时域光谱系统测量不同浓度同型半胱氨酸的特征吸收光谱,结... 对同型半胱氨酸的太赫兹特征吸收光谱进行分析。首先使用密度泛函理论分析同型半胱氨酸分子的振动和转动模式,确保其理论吸收峰位于太赫兹光谱系统可测试范围内;然后,基于太赫兹时域光谱系统测量不同浓度同型半胱氨酸的特征吸收光谱,结合线性拟合方程精确反推出待测同型半胱氨酸的浓度。这些结果对于临床医学中同型半胱氨酸相关疾病的快速准确诊断具有重要意义。 展开更多
关键词 光谱学 同型半胱氨酸 密度泛函理论 太赫兹时域光谱
应用LIBS技术检测食盐中的镉 预览
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作者 陈亮 游利兵 +2 位作者 罗贤锋 尹广玥 方晓东 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期6-10,共5页
为了实现食盐中重金属镉(Cd)的快速定量检测,以193nm的自制准分子激光器作为激发光源,通过外部添加重金属元素Cd制作了8组食盐样品,采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术,选取CdⅠ228.8nm特征谱线作为分析线,进行了理论分析和实验验证。结果... 为了实现食盐中重金属镉(Cd)的快速定量检测,以193nm的自制准分子激光器作为激发光源,通过外部添加重金属元素Cd制作了8组食盐样品,采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术,选取CdⅠ228.8nm特征谱线作为分析线,进行了理论分析和实验验证。结果表明,延迟时间为1.5μs时,能够获得较好的光谱强度和信背比;谱线强度与Cd的质量分数具有很好的线性关系,拟合度为0.984,预测相对误差小于7%,检测限为0.65mg/kg。LIBS检测技术不仅具有快捷方便、无需繁琐样品准备等优点,而且具有较高的检测精度,是一种在食品安全快速检测领域中非常新颖的、有潜力的检测技术。 展开更多
关键词 光谱学 快速检测 激光诱导击穿光谱 食盐
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红提糖度和硬度的高光谱成像无损检测
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作者 高升 王巧华 +1 位作者 付丹丹 李庆旭 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期347-356,共10页
红提的糖度和硬度是评价红提品质的重要指标,探究了基于高光谱成像技术的红提糖度和硬度的无损检测方法及最佳预测模型。在红提果粒的三种放置模式(横放、果柄侧朝下、果柄侧朝上)下,分别采集213个样本在400~1000 nm波长范围内的高光谱... 红提的糖度和硬度是评价红提品质的重要指标,探究了基于高光谱成像技术的红提糖度和硬度的无损检测方法及最佳预测模型。在红提果粒的三种放置模式(横放、果柄侧朝下、果柄侧朝上)下,分别采集213个样本在400~1000 nm波长范围内的高光谱图像,对比分析光谱采集的最优模式;然后在最优采集模式下对光谱进行预处理;应用遗传算法(GA)、连续投影算法(SPA)、竞争性自适应重加权(CARS)算法和无信息变量消除法(UVE)针对原始光谱提取特征波长;结合化学计量学方法分别建立基于全光谱和特征波长的偏最小二乘回归(PLSR)、最小二乘支持向量机(LSSVM)和随机森林(RF)的红提糖度、硬度的无损预测模型。结果表明:基于RF建立的糖度和硬度模型的效果较优;预测糖度的最优模型为遗传算法优化的随机森林(GA-RF),其校正集相关系数(R_c)、预测集相关系数(R_p)分别为0.969、0.928,校正集均方根误差(RMSEC)、预测集均方根误差(RMSEP)分别为0.266、0.254;预测硬度的最优模型为基于移动窗口平滑结合连续投影算法优化的随机森林(MA-SPA-RF),其R_c、R_p分别为0.961、0.932,RMSEC、RMSEP分别2.119、1.634。研究结果表明基于高光谱成像技术预测红提的糖度和硬度是可行的。 展开更多
关键词 光谱学 红提 糖度 硬度 光谱成像 无损检测
溶液中Ba元素的水下单脉冲与正交双脉冲LIBS的比较研究
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作者 李文平 周卫东 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期298-307,共10页
使用两台波长为1064 nm的Nd∶YAG调Q激光器,对BaCl2溶液样品开展水下单脉冲与正交双脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)实验,系统地探究了各关键实验参数对水下单脉冲LIBS(SP-LIBS)及双脉冲LIBS(DP-LIBS)光谱特性和信号增强的影响。当采集延时... 使用两台波长为1064 nm的Nd∶YAG调Q激光器,对BaCl2溶液样品开展水下单脉冲与正交双脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)实验,系统地探究了各关键实验参数对水下单脉冲LIBS(SP-LIBS)及双脉冲LIBS(DP-LIBS)光谱特性和信号增强的影响。当采集延时为500~900 ns时,谱线的信噪比很高,有利于进行光谱的采集与分析,可称之为水下DP-LIBS探测的时间窗口。对两束激光焦点的相对位置以及激光能量进行优化,在优化的实验条件下观察到DP-LIBS的谱线强度(BaⅡ455.4 nm)是SP-LIBS的最大谱线强度的20倍,同时谱线展宽变窄,光谱信号持续时间更长。在双脉冲实验中,谱线强度随着第二束激光能量的增加呈指数增长,这与在液体表面进行的共线DP-LIBS实验中所观察到的线性增长不同,这种增长趋势上的不同可能与等离子体所处的气体环境条件有关。最后,对水下SP-LIBS及DP-LIBS的检测能力进行了比较,结果表明,DP-LIBS的检测灵敏度比SP-LIBS提高了37倍,检测限从单脉冲的31.35×10^-6下降到1.78×10^-6。 展开更多
关键词 光谱学 单脉冲激光诱导击穿光谱 双脉冲激光诱导击穿光谱 水下 激光能量 检测灵敏度
多通道共光栅转轴太阳光谱仪波长非线性研究
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作者 李占峰 黄煜 +4 位作者 王淑荣 于淼 林冠宇 张子辉 曹佃生 《中国激光》 CSCD 北大核心 2019年第9期308-312,共5页
为了提高多通道光栅扫描光谱仪的波长定标精度,在介绍传统单通道光栅光谱仪线性波长扫描原理的基础上,分析并推导了多通道光谱仪中,共用光栅轴装调误差导致的光谱仪输出波长与丝杠移动距离的理论非线性公式。利用该非线性公式作为波长... 为了提高多通道光栅扫描光谱仪的波长定标精度,在介绍传统单通道光栅光谱仪线性波长扫描原理的基础上,分析并推导了多通道光谱仪中,共用光栅轴装调误差导致的光谱仪输出波长与丝杠移动距离的理论非线性公式。利用该非线性公式作为波长定标公式对风云三号太阳辐照度光谱仪原理样机进行波长定标,结果表明:传统线性公式的定标精度为0.08 nm,利用波长非线性公式可将波长定标精度提高到0.03 nm,满足仪器的波长定标精度,验证了多通道光栅扫描光谱仪波长非线性关系的准确性。 展开更多
关键词 光谱学 光栅光谱 波长定标 多通道光谱 波长非线性 正弦结构
再入射离轴积分腔输出光谱干涉噪声处理方法
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作者 周子昕 黄印博 +2 位作者 卢兴吉 袁子豪 曹振松 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期651-657,共7页
离轴积分腔输出光谱(OA-ICOS)技术具备灵敏度高和环境鲁棒性强等优点。引入再入射方法后,OA-ICOS的信号功率得到有效提升,缓解了探测灵敏度高度依赖光源功率的问题,让使用低功率光源和高反射率腔镜搭建高灵敏度OA-ICOS成为可能。但由于... 离轴积分腔输出光谱(OA-ICOS)技术具备灵敏度高和环境鲁棒性强等优点。引入再入射方法后,OA-ICOS的信号功率得到有效提升,缓解了探测灵敏度高度依赖光源功率的问题,让使用低功率光源和高反射率腔镜搭建高灵敏度OA-ICOS成为可能。但由于该方法特有的光学结构,探测信号中往往掺杂较为强烈的干涉噪声。针对干涉问题,设计并搭建了一套再入射OA-ICOS装置,测量了实际大气CO2,对再入射结构引入的噪声进行了分析,提出了扰动再入射结构的应对方法.结果表明:扰动方法使噪声信号幅值由原来的467.3 mV降低为61.2 mV,降低了7.63倍。该方法成本更为低廉,且实现更容易。 展开更多
关键词 光谱学 再入射 离轴积分腔 高灵敏度 干涉噪声
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