不同产地山药的XRF和PXRD分析与表征

共用X射线荧光(XRF)和X射线衍射(PXRD)技术从整体上对河北道地药材——祁山药和市售山药的元素种类、含量及主要组分的微结构进行测定并对比分析。结果表明,祁山药比市售山药多Mg,Zn,Cr元素,少Cu,Al,Mn元素,且两组山药的元素含量也有所不同;两组山药中均含有淀粉,但市售山药为C+V型淀粉结构,祁山药为B型结构,同时都含少量的一水草酸钙。这两种技术共用适于对山药的元素和微结构分析及产地的表征与鉴别。     

不同产地丹参及根际土壤无机元素分析与评价

无机元素是自然界植物生长过程中所必需的物质,也是中药材的基本组成成分,在中药质量控制和评价应用中是不可或缺的参数。原子吸收分光光度技术作为无机元素测定方法,在中草药及成药分析中起到重要的作用。根际是植物和土壤进行物质能量交换的结点,根际土壤中营养元素与中药材内在品质密切相关。研究以5个省份9个主产区的丹参及根际土壤为样品,采用原子吸收分光光度法对样品中Na,Mg,K,Ca,Mn,Fe,Cu和Zn八种无机元素含量进行检测,采用聚类分析、主成分分析和偏最小二乘判别分析等化学模式识别方法进行探讨。结果表明：建立的原子吸收分光光度方法线性关系良好,具有较高的准确度和精密度;比较各产地样品无机元素含量,发现山东丹参中Mn元素含量颇高,四川丹参中Fe和K元素含量较高,陕西丹参根际土壤中Ca元素含量较高;聚类分析显示不同产地丹参存在明显差异,且根际土壤中的K,Na,Mn和Zn元素与药材中多个无机元素呈现相关关系;主成分分析结果表明土壤中元素影响着药材成分元素含量若以这八种元素为评价指标山东产区丹参质量较佳;偏最小二乘判别分析结果发现Na,K,Fe和Mg四个元素可能是造成不同产地丹参质量差异的主要影响因素。采用原子吸收分光光度技术建立不同产地丹参及根际土壤中无机元素含量方法,探讨道地药材质量与生长环境两者间关系,为丹参药材质量控制及标准建立提供科学参考。     

磁控溅射(Ti,N)/Al纳米复合薄膜的微结构和力学性能

采用Al和TiN靶通过磁控共溅射方法, 制备了一系列Ti:N≈1的不同(Ti, N) 含量的铝基纳米复合薄膜, 利用X射线能量分散谱仪、X射线衍射仪、透射电子显微镜和纳米力学探针表征了薄膜的成分、 微结构和力学性能, 研究了(Ti, N)含量对复合薄膜微结构和力学性能的影响. 结果表明: Ti, N原子的共同加入使复合薄膜形成了同时具有置换固溶和间隙固溶特征的"双超过饱和固溶体", 薄膜的晶粒随着溶质含量的增加逐步纳米化, 并进一步形成非晶结构, 晶界区域形成溶质原子的富集区. 相应地, 复合薄膜的硬度在含1.8 at.%(Ti, N) 时就可迅速提高到3.9 GPa; 随着TiN含量的增加, 薄膜的硬度进一步提高到含17.1 at.%(Ti, N)时的8.8 GPa. 以上结果显示出Ti和N"双超过饱和固溶"对Al薄膜极其显著的强化效果.     

LED用La2(WO4)3:Eu3+红色荧光粉合成及光谱性能

采用水热法并进行热处理成功合成了Eu3+掺杂La2(WO4)3红色荧光粉,通过粉末X射线衍射、扫描电子显微镜,以及能谱来表征荧光粉的晶体结构、颗粒大小、形貌及成分;用激发光谱和发射光谱以及荧光衰减曲线来表征荧光粉的荧光性能.X射线衍射分析确认了水热的前驱体和后期热处理的样品主要相分别为三斜晶系的La2W2O9和单斜晶系...     

航天育种第4代白术的XRF和PXRD分析

用X射线荧光(XRF)和X射线衍射(PXRD)技术对第4代太空组和地面组白术中元素种类、含量及主要化学组分的微结构进行测定并作对比分析。结果表明,太空组比地面组白术少了Na和Ti两种元素,K和Mn的含量分别提高到1.16和1.15倍,其他元素含量有不同程度的下降,尤其是Si和P,分别下降了82.1%和71.2%;在地面组白术中鉴别出含有一水草酸钙和菊糖,而太空组白术中不含菊糖,一水草酸钙的含量比地面组明显减小。航天育种有利于选育出变异幅度大的特异质白术新品种。这两种技术配合使用适宜对变异幅度大的航天育种药用植物的元素和主要组分微结构的分析。     

MOF衍生锌钴复合微结构的制备及环己酮气敏性能研究

采用溶剂热法制备了MOF衍生纯相Zn O和不同比例的Zn O/Co₃O₄复合微结构,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)和表面积分析仪对所制备微结构的晶体结构、形貌和化学组成进行了分析.基于上述材料制备气体传感器,探究传感器对多种不同气体的响应特性.实验结果表明:大部分气体传感器在测试温度范围内对环己酮气体的响应值最高,适量Co₃O₄复合可以有效提高Zn O微结构对环己酮的检测性能.Zn O/Co₃O₄复合微结构对环己酮的响应值随Co₃O₄含量的增加先升高后降低,在最佳工作温度(250℃)下锌钴比例1∶0.1的Zn O/Co₃O₄传感器对体积分数为100×10^–6环己酮气体的响应值可达161,是相同条件下ZnO微结构的6.4倍,且响应和恢复时间分别为30 s和35 s,其优异的检...     

铝合金焊前激光清洗的等离子体光谱在线检测

铝合金焊接技术在工业生产、制造和维修等领域有广泛的应用,焊缝内存在气孔导致焊接质量降低是铝合金焊接技术的常见问题。由于铝合金表面金属氧化物是导致气孔生成的主要来源,对激光清洗过程进行在线检测,不但可以实时分析表面氧化物的清洗状态,而且可以避免基体表面因为过度清洗造成损伤或二次氧化。提出采用激光诱导等离子体光谱(LIBS)在线检测铝合金焊前激光清洗过程,表征清洗后铝合金基体的表面状态。LIBS技术可以对多元素成分同时检测,拥有较低的检出限和较高的准确性。搭建基于Andor Mechelle 5000光谱仪的铝合金焊前激光清洗在线检测系统,剔除空气环境对实验结果的影响,测试6061铝合金表面氧化物和铝合金基体的LIBS光谱,分析两者独特的元素特征谱线,采用X射线能谱(EDS)测试结果验证元素特征谱线的准确性,并探讨激光清洗过程LIBS技术在线检测的可行性。实验测试等离子体光谱谱线强度与激光能量密度之间的关系,获得单次脉冲激光去除铝合金表面氧化物的损伤阈值,结合X射线能谱的检测结果研究激光损伤阈值的成因及影响。研究激光清洗过程等离子体光谱特征谱线与脉冲次数之间的关系,提出基于O/Al特征谱线强度比值作为在线检测清洗效果及二次氧化损伤的评判依据。为验证该评判依据的准确性,将O/Al特征谱线强度比值随清洗次数的变化趋势与X射线能谱测试获得的氧元素原子百分比变化趋势进行对比。实验结果表明:采用200~700 nm范围内激光诱导等离子体谱线特征分析激光清洗状态,可以剔除空气环境的影响;氧元素和铝元素特征谱线准确反映出表面氧化膜与铝合金基体的成分差异;X射线能谱检测元素成分和含量表明氧元素含量随着激光清洗能量密度先减后增,单次清洗铝合金的二次氧化损伤的激光能量阈值为11.46 J·cm-2,小于损伤阈值的激光能量密度对铝合金基体的多次清洗未造成损伤,等离子体光谱特征谱线强度与表面清洗状态相关, 656.5 nm(OⅡ)/396.2 nm(AlⅠ)谱线强度比值≤1.5%为激光清洗干净的依据。研究结果有利于铝合金的激光清洗实时控制技术和焊接装置集成化。     

纳米多层膜“软"相结构参量对硬度的Hall-Petch表征

采用直流磁控溅射方法制备了不同调制比的Ni/Al纳米多层膜,利用X射线衍射技术和纳米压入连续刚度法分析了薄膜微结构及塑性变形的尺度依赖性.实验结果表明,尽管调制比有所不同,多层膜的硬度与“软"相的微结构特征参量随调制波长减小具有相似变化规律,说明多层膜的变形机制对“软"相的微结构约束存在敏感性.随着薄膜特征尺度的减小,为统一多层膜中晶界和膜界两种强化机制,提出一个与“软”相相关的表征参量r(r＝L_sub/d,L关键词： 纳米多层膜 塑性变形 调制波长 Hall-Petch关系     

GaAs(001)衬底上分子束外延生长InNSb单晶薄膜

利用射频氮等离子辅助分子束外延(RF-MBE)技术在GaAs(001)衬底上生长稀氮 InNSb半导体薄膜,并通过原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和拉曼散射光谱等测量手段对样品的微结构和N组分等进行了表征.结果显示样品有较好的晶体质量,N组分可高达0.84%(XRD的结果).本文还对样品的输运性质进行了表征,结果显示样品在室温下具有较低的载流子浓度和较高的迁移率.另外,初步研究表明在InSb中掺入N可导致其室温磁阻明显下降. 关键词： 分子束外延 稀氮半导体 X射线衍射 拉曼光谱     

周期性多层膜合金化制取的TiNi形状记忆薄膜的室温微结构特征

用掠入射X射线衍射及X射线反射对磁控溅射制取的等原子比Ni／Ti周期性多层膜晶化热处理 后的TiNi形状记忆薄膜室温微结构进行了研究.TiNi形状记忆薄膜在深度方向的相分布和元 素分布是不均匀的，都是一种多层结构.室温下其微结构特征为最外层是Ti氧化膜，再下层 是Ti₃Ni₄,B19’马氏体相和少量的B2奥氏体相的三相混合物，靠近 基体为主要相成分马氏体，最后是Ni和Si界面反应层.X射线反射率的拟和结果显示薄膜微结 构的分析是合理的.薄膜中相深度分布的不均匀性主要是动力学因素决定的. 关键词： 相深度分布 形状记忆 TiNi 多层膜     

中药丹参及其近缘种中微量元素的主成分和聚类分析

采用原子吸收光谱法测定了不同产地的中药丹参及其近缘种植物白花丹参、雪山鼠尾草、云南鼠尾草、甘西鼠尾草、贵州鼠尾草、血盆草、粘毛鼠尾草、峨眉鼠尾草、黄鼠狼花、短唇鼠尾草和犬形鼠尾草中的Cu,Zn,Fe,Mg,Ca,Cr,Pb,Mo,Mn和Cd共10种微量元素的含量,应用主成分和聚类分析法对测定结果进行了研究。经过主成分分析得出3个主因子,其累计方差贡献率达79.3%。第一主因子的方差贡献率为49.6%,故所对应的Fe,Mn,Cu,Zn,Cd和Pb是丹参及其近缘种的特征元素。聚类分析将21个样品聚成2组,除浙江栽培丹参和白花丹参外,来自不同产地的9个丹参样品聚为一组;除贵州鼠尾草外,其他鼠尾草样品聚在一起,故此法可以将丹参和鼠尾草属其他植物区分开,总符合率达90%。因此利用原子吸收光谱法测定丹参及其近缘种中微量元素含量并对测定结果进行聚类分析是鉴别正品丹参的一种快速、准确的方法。     

红外光谱法对贮藏白花丹参各部位的分析与评价

采用傅里叶变换红外光谱、二阶导数谱和二维相关红外光谱三级鉴别法对贮藏白花丹参的根、茎、叶、花等部位及各部位的水溶性提取物、脂溶性提取物进行分析与评价研究.结果表明,贮藏5年各部位与当年采收的同部位的一维光谱非常相似,但二阶导数谱中峰位和峰强的差异明显.1800～1350 cm-1范围内的二维相关谱中,当年的根和花的自动...     

火焰原子吸收光谱法测定中草药丹参不同部位金属元素的含量

采用HNO₃-HClO₄(4∶1)混酸消化丹参的根、茎和叶,利用火焰原子吸收光谱法对消化液中的五种人体必需的金属元素K,Cu,Zn,Fe,Mg进行了测定。该方法的标准曲线的相关系数为0.998 7～0.999 7,加标回收率为99.7％～104.4％,相对标准偏差(RSD)小于2％。结果显示：K,Cu,Zn,Fe,Mg在丹参根、茎和叶的含量均有以下次序：K＞Mg＞Fe＞Zn＞Cu。丹参叶的K,Cu,Fe,Mg的含量大于根和茎。根、茎、叶中的锌铜比值均较小。该测定结果为研究金属元素K,Cu,Zn,Fe,Mg在丹参中的分布以及金属元素的含量与丹参药效之间的关系提供了有用的数据。     

第4代航天育种丹参的XRF分析

采用X射线荧光光谱法(XRF)对第4代太空组和地面组丹参药用部分的元素种类和含量进行测定和对比分析,为航天育种中药材筛选品质优化的新品种及深入研究积累数据。结果表明,太空丹参元素种类没有变化,但Cu/Zn比值由地面组的0.68提高到1.0,Cr, Mn, Fe的含量分别提高了0.6, 0.5, 0.3倍,显示太空丹参多种元素指标明显优化。XRF方法简单快捷,具有测定元素种类多、含量范围广、灵敏度高的特点,可以从整体上对中药材的元素进行测定分析和研究。     

基于傅里叶变换红外光谱指纹技术的艾叶产地溯源研究

中药材产地对中药材品质与安全有直接影响。从生物学角度,中药材是物种受特定生态环境的影响,在长期生态适应过程中所形成的。药材生长所需的气候、土壤、水文等生态因素与其生长发育和品质唇齿相关,并带有地域信息的指纹特征。近年来,中医药产业的快速发展带来了中药材资源需求量的激增,但同时也存在诸多安全隐患,药材产地难以区分和溯源已成为制约中医药发展的主要瓶颈之一。以国内4个省份5个主产区的75份艾叶样品为实验材料,采用FTIR法进行红外特征分析和数据挖掘,通过比较多种光谱信号预处理方法（如高斯滤波、多元散射校正、标准正态变换、一阶/二阶导数等）和多种模式识别技术（如BP神经网络、随机森林、K-最近邻算法、贝叶斯算法、粒子群优化支持向量机模型等）,探索适合艾叶产地溯源的计量学方法。结果表明,K-最近邻算法、贝叶斯算法及粒子群优化支持向量机3种模式识别效果最为理想,测试集的正确率均为100%。基于运行时间、鉴别正确率与模型稳定性综合考虑,最终确定K-最近邻算法是艾叶产地鉴别的最优方法。整体来看,红外光谱指纹技术结合适当的化学计量学方法能够用于艾叶的产地溯源,研究结果为艾叶的道地性评价和质量控制提供技术支持,也为其他药材的等同性研究提有益参考。     

丹参不同部位的红外光谱法分析

首次采用红外光谱三级鉴定法对丹参不同部位的药材粉末及其水提物和醇提物进行了分析与评价研究。结果表明, 一维图谱中, 丹参花与根的相似系数最高, 为0.9123 ; 叶在1650～1611 cm- 1的特征峰峰高明显高于其他部位; 二阶导数谱中, 1160~1000 cm-1范围内吸收峰的峰形、相对峰强有所差异, 不同部位水提物和醇提物的分析结果进一步明确了丹参根、茎、叶、花存在差异; 二维相关光谱中, 茎与叶、根与花的二维相关谱图仍较为相似, 印证一维及二阶导数谱结论。     

地黄药材的红外指纹图谱及多元统计分析

中药产地是影响药材质量的重要因素,不同产地生长环境对中药的生长及代谢产物的累积具有直接影响,中药材素有道地产区分为非道地产区,在我国具有悠远历史,由于其产地的变迁以及现代主产地的增加,导致当今药材主产地与历史记录略有出入。傅里叶变换红外光谱技术具有快速无损的优点,红外光谱可完整地将不同产地地黄的信息表达,结合化学计量学将红外光谱所体现的信息数字化。该工作运用傅里叶变换红外光谱仪采集不同产地地黄红外光谱,对原始光谱进行基线校正、平滑点数6个、选取900~1 200 cm-1波段进行最高峰归一化等预处理,对每个产地红外光谱各主要特征峰的相对峰强度进行计算,采用正态分布、聚类(CA)和主成分分析(PCA)比较其质量差异,地黄的产地鉴别对中药的合理应用具有科学意义。结果表明采用傅里叶变换红外光谱法采集73批不同产地生地黄的红外图谱,73批不同产地地黄红外光谱指纹图谱峰形、峰位、峰高基本相似,不同产地地黄中含有相同的化学成分,其特征峰、形状基本一致,其中河南产地的地黄有个别特征峰的高度突出,指纹区存在一定差异,差异主要贡献波段为：1 639,1 424,1 354和1 260 cm-1,共标定13个共有峰。聚类分析可将73批地黄样品分为河南产的怀地黄和其他地黄两类,表明不同产地地黄存在内部质量差异;正态分布与聚类分析结果一致,在1 639 cm-1处,河南产的怀地黄与其他省份的正态分布曲线交叉依次为：山东省＞山西省＞河北省,此方法能有效将道地药材与非道地药材区分开;对所得的共有峰相对峰强度进行降维处理,并计算不同产地地黄的主成分综合得分,结果显示河南产怀地黄得到综合得分均高于其他产地的地黄,表明河南产的怀地黄质量最佳。傅里叶变换红外光谱结合多元统计分析方法可以无损、有效、快速的鉴别不同产地地黄。     

不同产地艾叶35种矿物元素的分析与评价

矿物元素的种类和含量是中药材质量评价的重要指标,与中药材的生长发育、药用物质的形成以及临床疗效的发挥密切相关。中药材矿物元素的分布因产地间气候、土壤、水文等生态因子不同而凸显的质量特征和作用规律是值得探索的问题。以4个省份5个主产区的75份艾叶样品为实验材料,利用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）和电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）法测定Ca,K,Mg,Na,Fe,Sn,Be,As,Al,V,Sc,Cr,Mn,Co,Bi,Ga,Ni,La,Mo,Ag,Hg,Cu,Nb,Zn,Ge,Se,Tl,Cd,Sb,Ba,Y,Ti,Pb,Zr和Sr等元素的含量,并采用方差分析、主成分分析、因子分析等计量学方法进行统计与评价。结果表明：（1）所建立的分析方法线性关系良好,加标回收率高,具有较高的准确度和精密度。（2）35种矿物元素中有33种矿物元素的含量在不同产地间存在显著差异（p＜0.05）。（3）以35种矿物元素的含量为变量,共提取7个主成分,累计方差贡献率达82.75%,主成分得分图显示不同产地艾叶样品的分布相对集中,具备分类和评价的条件。（4）选择前7个因子对艾叶进行综合评价,评价函数为F=0.449 1F₁＋0.118 0F₂＋0.097 2F₃＋0.055 5F₄＋0.042 5F₅+0.034 5F₆+0.030 7F₇,通过计算总因子得分值F可知,河北安国的祁艾与湖北蕲春的蕲艾排在前列,表明从矿物元素角度考虑,以上2个产地的艾叶品质较好。研究建立了不同产地艾叶中矿物元素的准确高效分析方法及评价体系,为艾叶的质量控制及标准建立提供科学依据,也为其他药材的等同性研究提有益参考。     

Review on applications of synchrotron-based X-ray techniques in materials characterization

Synchrotron radiation (SR), as a result of its high-intensity, brilliant, monochromatic, and collimated beams, is becoming one of the most crucial components of research in various fields of materials science such as nanomaterials, biomaterials, and energy materials. SR-based characterization methods can be employed to analyze different systems such as powders, thin films, and bulk forms having complex crystalline or amorphous structures. In this review, peculiarities of SR are briefly explained. Moreover, various techniques carried out utilizing this instrument for material characterization such as X-ray powder diffraction, grazing-incidence X-ray diffraction, small/wide-angle X-ray scattering, X-ray absorption spectroscopy, different techniques of X-ray imaging, X-ray photoelectron spectroscopy, and X-ray microprobes/nanoprobes are presented. As a result, by shedding light on the advantages of SR and its superiority to the equivalent laboratory experiments, researchers are recommended to exploit the capabilities of this invaluable tool in their materials characterization.     

丹参酮ⅡA等中草药有效成分与白蛋白结合反应的光谱研究

在β－环糊精存在的缓冲体系中,利用光谱法研究了丹参酮ⅡA等有效成分与人血清蛋白(HSA)折结合反应。结果表明：丹参酮ⅡA等与HSA结合后,紫外吸收有红移现象,且吸收强度增加;它们对HSA的荧光有较强的猝灭作用。根据Lineweaver-Burk双倒数图,求得了它们与HSA的解离常数,基于Foerster无辐射能量转移机理,确定了它们的第一结合部位与HSA中214位色氨酸残基的距离。