矿物油-乙醇溶液三维荧光光谱的实验研究

研究了矿物油-乙醇溶液的三维荧光光谱特性。通过空白扣除法消除了乙醇的拉曼散射对矿物油三维荧光光谱的影响,而采用将瑞利散射及其附近区域置零的方法去除了瑞利散射对矿物油三维荧光光谱的影响。经校准,矿物油的三维荧光光谱特征荧光峰表现为：煤油主要为一个宽峰,最大激发/发射荧光峰的位置在270/290 nm附近;0#柴油有两个峰,最大激发/发射峰分别位于240/344 nm和270/362 nm附近;润滑油存在多个荧光峰,其中两个比较强的最大激发/发射峰分别位于240/348 nm和258/358 nm附近。此外,还研究了矿物油的荧光光谱强度与浓度的关系,并对测量的灵敏度和检测限进行了分析。研究表明,利用三维荧光光谱特征测量可以实现低浓度矿物油的测定。     

口红的荧光和拉曼光谱特性的研究

人们消费方式的变化促使电商崛起,美妆市场呈爆发式增长,口红产品的安全成为关注焦点。面对品牌口红真伪问题,市场检测化妆品方法单一,对品牌口红的特征无针对性。采用三维荧光技术和共聚焦拉曼技术对某品牌真假口红的光谱性质进行了研究。三维荧光光谱显示五组口红均存在激发光峰值波长为320 nm左右,发射峰波长在372 nm附近的荧光（Ⅰ区）。A1,A2,A3,B1,B2和B3这6个样品中,激发光峰值波长为230 nm时会发出中心波长在400 nm左右的荧光,而在A4,A5,B4和B5这4个样品中,激发光峰值波长红移到250 nm左右,其荧光发射峰也发生了相应的红移,到450~470 nm（Ⅱ区）。此外,A5还存在激发光峰值波长550 nm,发射峰在590 nm附近的荧光;B1还存在270 nm激发,292 nm左右发射的荧光峰（Ⅲ区）。采用荧光强度相对法来定量分析,若都以Ⅰ区的荧光强度为1,口红不同色号间、同色号真假口红间的Ⅱ区和Ⅲ区的相对荧光强度显著不同。拉曼光谱显示正品口红中存在TiO₂的振动峰,也还存在大量的C-C,C-N,-CH₂和-NH₂等有机化官能团的振动特征峰。相比于正品口红,部分假口红中还存在四个特异性的振动峰,分别是228,447,609和1 090 cm-1,这与Fe₂O₃的拉曼峰位吻合。实验结果表明口红不同色号间、同色号真假口红之间均存在着明显的光谱差异,利用口红光谱的指纹特性可实现对真假口红的鉴别。     

基于三维荧光导数光谱的水体有机污染物浓度检测

提出了应用三维荧光一阶导数光谱检测水体中有机污染物浓度的分析方法。在计算三维荧光导数光谱时,采用Savitzky-Golay多项式拟合微分法对激发、发射光谱分别求导。由于在计算导数光谱时所采用的多项式拟合本身具有平滑功能,因此不需要单独进行平滑处理以去除噪声。针对所构成的四维荧光导数光谱(激发波长,发射波长,激发波长的一阶导数,发射波长的一阶导数),采用偏最小二乘方法建立回归模型。实验结果表明,在对水体中总有机碳的检测中,与常规的三维荧光光谱分析方法相比,文章提出的分析方法可较好地提高分析精度。     

均值+方差二维表征高光谱信息的苹果腐败预警方法

为实现苹果在贮藏过程中有效的腐败预警,提出一种基于高光谱图像灰度值均值融合方差的二维高光谱信息表征方法,并构建了苹果样本的巴氏距离（BD）预警模型。首先,为获得有效的光谱信息,对高光谱图像的感兴趣区域（ROI）进行了选择;同时,为减少噪声影响,通过对比分析6种光谱信息的预处理方法,最终采用Savitzky-Golary(SG)平滑方法,分别对均值和方差表征的两种光谱信息进行全波段（371.05～1 023.82 nm）光谱曲线降噪处理。其次,为获得特征波长,从降噪后的光谱曲线中运用连续投影算法（SPA）结合样本色调角和失水率2个理化指标,提取了高光谱图像共同的特征波长,分别得到了两种表征方式下的7个（均值表征）和8个（方差表征）特征波长。然后,通过分析样本色调角随贮藏天数变化的折线图,确定了图中发生明显转折的数据点所对应的贮藏日期,并结合样本贮藏期间实际观察的情况,初步界定第21贮藏日为样本腐败的基准日。另外,依据苹果样本表皮叶绿素特征吸收波长（675 nm左右）,绘制出平均光谱反射值变化趋势图,发现趋势图在第21日升至最高点,吻合色调角的分析结果,这表明样本确实从第21日开始腐败。因此,第21贮藏日对应的特征波长可用来建立腐败基准日的光谱信息表征向量。最后,分别建立基于均值表征、方差表征及二者相融合表征下的光谱信息巴氏距离腐败预警模型。结果表明：基于均值融合方差的光谱表征信息所建立的预警模型相较于它们各自建立的预警模型,波动性进一步减弱,可更好地反映苹果样本在贮藏过程中接近腐败的程度。因此,融合灰度值均值和方差的光谱表征信息更能全面的表征苹果贮藏过程中的品质变化,模型预警的稳健性及泛化能力更强,为利用高光谱图像信息对苹果贮藏进行腐败预警提供了新思路。     

双波长LD模块的拉曼光谱测试系统

荧光干扰是拉曼光谱检测过程中常见的干扰因素之一,而移频激发法是一种有效的克服荧光干扰的检测手段。移频激发法利用两个波长相近的激光分别激发被测物质,并将获得的拉曼光谱进行差谱。由于两次激发的荧光背景相同,而拉曼特征峰会产生平移,因此可有效地消除荧光背景的干扰,进而利用一定的算法还原拉曼特征峰。移频激发法的关键在于两个激发光波长的稳定性,不稳定的波长差将严重影响对拉曼特征峰的还原效果。本文研制了一种拉曼光谱测试系统,该系统的双波长LD模块能够产生两个波长稳定的激发光(分别为784.7和785.8 nm),满足移频激发法的测试要求。影响激发光波长稳定性的因素主要是光功率和温度,本系统中对这两个因素均进行了实时的监控,以保证激发光波长的稳定。系统的硬件部分主要包括ARM主控板、双波长LD模块及其驱动电路、温度控制板、数字光开关、光谱检测光路和光纤探头(两个高功率的蝶形封装激光器);软件部分可自动获取被测物质的拉曼光谱图,并对其进行后续的处理。在稳定性测试实验中,对系统驱动电源电流和激光器温度的稳定性均进行了测试。测试结果显示,电流波动范围小于0.01 mA、温度变化范围小于0.004 ℃,能够有效地保证激发光波长的稳定性。最后,对某品牌花生油进行了拉曼光谱检测,并对检测结果进行了处理,获得了良好的效果。     

工业废水为主的城市污水的荧光指纹特征

荧光分光光度法测量简便,灵敏度高,已越来越多地用于化学分析。将工业废水为主的城市污水作为研究对象,分析其荧光指纹特征。该城市污水的三维荧光光谱上有分别位于激发波长/发射波长为275/310,230/340 和220/310 nm附近的3个荧光峰,未显示出以生活污水为主的城市污水所具有的典型的类蛋白质荧光的特点。该污水荧光强度较高,且工作日和休息日差异大,这可能主要与工业污水含量较大有关。荧光指纹在反映废水组成方面直观、迅速,可以作为水质监测与预警的新方法。     

微分谱结合独立成分分析对三维荧光重叠光谱的解析

多组分三维荧光重叠光谱是三维荧光光谱的数据解析中的难点之一。本文基于二维微分谱的计算原理, 充分利用三维荧光光谱具有激发光谱和发射光谱的特点, 获得了三维荧光光谱展开后的激发微分谱和发射微分谱. 之后利用独立成分分析对激发光谱或发射光谱的多组分混合微分谱分别进行解析, 得到了单一组分的激发微分谱和发射微分谱。其中三次样条插值有效的弥补了实测激发波长数据点少的缺点, 而粗糙惩罚平滑技术的引入则很大程度上减少了发射光谱的噪声,为微分谱的计算提供了有利的条件。单一组分的标准谱与解析谱的相似性系数的计算表明, 利用独立成分分析对微分谱进行解析更有利于多组分混合三维荧光光谱所含成分的识别。     

三相三维电极反应器中芳香类污染物荧光光谱特征的变化规律

采用三维荧光技术研究ABS(Acrylonitrile-butadiene-styrene)树脂生产废水的荧光指纹特征及其在三相三维电极反应器的处理过程中的变化规律,研究了极板间电压对废水中芳香类污染物分解转化的影响.研究结果表明,ABS废水的荧光中心在激发波长和发射波长分别为225 nm和340 nm处,其荧光强度最...     

中药注射剂荧光光谱三维聚类图分析研究

测定了5种56个批次的中药注射剂的二维荧光光谱,提出了激发光谱的第二特征峰的概念,首次以激发波长、发射波长和激发光谱的第二特征峰波长作为基,建立了三维聚类图分析法.结果表明:激发光谱的第二特征峰波长具有较好的特征性;三维聚类图有较好的分类和预测作用,并有较强的可视性.该法可用于中药注射剂的鉴别和聚类分析.     

基于指示克立格法的最佳激发波长和最佳发射波长的确定

激发波长和发射波长是分子荧光光谱测量的重要参数,它的选择影响分子荧光光谱的测量以及其后续研究的精确度。由于如HITACHI F-4500 荧光分光光度计等一些光谱仪器的测量精度达不到一些光谱分析技术的要求以及测量数据的有限,在实际工作中,利用已测量的光谱数据,通过插值生成所需要的光谱数据,就成为一种有效的解决方法。因此,文章使用指示克立格法对一定体积分数的乙醇溶液的最佳激发波长和最佳发射波长的确定进行了研究。基于指示克立格法求取的最佳激发波长和最佳发射波长分别是226.9和337.1 nm,经验证其值是准确的。此外,文章采用相对标准偏差对插值结果进行了评价。结果表明在分子荧光光谱测量中基于指示克立格法确定最佳激发波长和最佳发射波长是可行的,这为最佳激发波长和最佳发射波长的确定提供了一种新的方法。     

基于荧光多光谱融合的水质化学需氧量的检测

为了对水中的有机污染物进行绿色、快速、准确的检测,提出了一种基于荧光多光谱融合的水质化学需氧量(Chemical Oxygen Demand, COD)的检测方法。实验样本为包含近岸海水和地表水在内的实际水样53份,采用标准化学方法获取样本的化学需氧量的理化值,利用荧光分光光度计采集样本的三维荧光光谱并对光谱数据进行处理和建模。在200～300 nm(间隔5 nm)的激发波长范围内将三维光谱展开成二维的发射光谱(发射波长范围250～500 nm,间隔2 nm)。采用ACO-iPLS(蚁群-区间偏最小二乘)算法提取发射光谱特征,PSO-LSSVM(粒子群优化的最小二乘支持向量机)算法建立预测模型,分别建立了单激发波长下的荧光发射光谱数据预测模型、多激发波长下发射光谱的数据级融合(LLDF)预测模型以及多激发波长下发射光谱的特征级融合(MLDF)预测模型,通过对预测效果的对比,得出结论。实验结果表明,对于不同激发波长下荧光发射光谱数据而言,265 nm激发光作用下的发射谱数据的预测模型最优,其检验集决定系数R2_P和外部检验均方根误差RMSEP分别为0.990 1和1.198 6 mg·L-1;对于荧光多光谱数据级融合模型(简写为：LLDF-PSO-LSSVM)而言,在235,265和290 nm激发光作用下的发射光谱的LLDF模型效果最优,其检验集的R2_ｐ和RMSEP分别为0.992 2和1.055 1 mg·L-1;对于荧光多光谱特征级融合模型(MLDF-PSO-LSSVM)而言,在265,290和305 nm激发光作用下的荧光发射光谱的MLDF模型效果最优,其R2_p=0.998 2,RMSEP=0.534 2 mg·L-1。综合比较各类建模结果可知,MLDF-PSO-LSSVM的模型效果最优,说明基于荧光发射光谱数据,采用多光谱特征级融合模型检测水质COD时,检测的精度更高,预测效果更好。     

金纳米颗粒的紫外、蓝紫光波段光致荧光特性

采用电化学方法制备出粒径在20～30 nm的悬浮胶体金纳米颗粒。研究了金纳米颗粒的荧光发射光谱特性。在377和459 nm观察到两个荧光发射峰,分别位于紫外和蓝紫光波段,对应的敏感激发波长为220 nm。减小激发光强度或降低金纳米颗粒的粒子数密度都会使377 nm处的荧光发射峰强度减弱。位于459 nm处的荧光发射峰对激发光强度和颗粒数密度变化更为敏感,并且在激发光强度降低到一定阈值或粒子数密度高于一定阈值后消失。随着激发光强度的增加,位于377和459 nm处的两发射峰强度逐渐靠近,其比值逼近于1。实验结果与随机分布介质的自组织散射式谐振腔理论符合得较好。这表明胶体金纳米颗粒中存在循环多重散射,并由此引发了蓝光及紫外波段的荧光增强,这在光存储和全色显示等方面具有潜在的应用前景。     

Spectral properties of molecular charge-transfer probe QMOM

The spectral characteristics of solutions of a dye with dual fluorescence, 1-methyl-2-(4-methoxy)phenyl-3-hydroxy-4(1H)-quinolone, in acetonitrile are studied upon selective excitation. This dye is a structural analogue of 3-hydroxyflavone and also exhibits excited-state proton transfer, which, as well as in the case of 3-hydroxyflavone, has a kinetic nature. The fluorescence spectra are studied upon excitation by photons of various energies, and the excitation spectra are recorded at wavelengths of different fluorescence bands. It is found that the intensity ratio of the emission of the normal and tautomeric forms (at wavelength of 415 and 518 nm, respectively) is almost the same (0.23–0.25) for excitation in the regions of the main and the second absorption bands. At the same time, in the case of excitation between these bands, this ratio decreases to 0.19. The second interesting feature is the existence of a third latent emission band peaked at about 480 nm, which is reliably detected upon excitation at wavelengths in the region of 400–450 nm. This study shows that this emission belongs to the anionic form of the dye. This form is also responsible for a decrease in the intensity ratio of the emission of the two main forms in the case of excitation between the first and second absorption bands.     

磺基水杨酸的荧光光谱与荧光量子产率

报道了磺基水杨酸 (SSA)的荧光光谱和荧光量子产率。在 pH <2时 ,SSA无荧光 ,随pH升高 ,SSA荧光增强 ,在 pH 5～ 10 5之间 ,SSA有稳定的强荧光 ,最大发射波长为 4 0 2nm ,激发波长为 2 12 ,2 38和2 97nm。在 pH >13的强碱性条件下 ,SSA转变为另一种荧光型体 ,最大激发波长 2 6 1nm ,最大发射波长390nm。SSA浓度较高时 ,荧光激发光谱发生变化 ,但发射光谱不变。在近中性条件下 ,SSA稀溶液的荧光强度与浓度之间存在良好的线性关系 ,线性范围为 5～ 2 5 0ng·mL- 1 ,检测下限为 5ng·mL- 1 。以硫酸奎宁为参比 ,测量了SSA在不同波长下的荧光量子产率 ,在最大激发波长 2 97nm处的荧光量子产率为 0 5 4。     

掺Cu~+氟磷玻璃的分时荧光及能量转移

本文分别在室温和低温下测定了氟磷酸盐玻璃中用不同波长激发Cu~+的分时荧光光谱以及不同发光波长的荧光寿命.随延迟时间增加,发光峰值移向长波.当采用长波长激发时,在发光主峰两边出现多个子峰结构,展现了激活离子之间的能量转移.     

Shifting of Fluorescence Peak in CdS Nanoparticles by Excitation Wavelength Change

CdS nanoparticles with different size are prepared by chemical bath deposition method. These particles show strong fluorescence at emission wavelength of 507 nm. It has been observed that this emission peak changes through a range of 147 nm, by varying the excitation wavelengths through 370–480 nm.The emission peak can thus be tuned by varying the excitation wavelengths. This peak emission wavelength shift is due to the selective excitation of vibronic levels in the surface state of the CdS nanoparticles.     

铽-丙烯酸聚合物薄膜的制备和谱学性质

以键合方式制备了键合型稀土聚合物－铽－丙烯酸聚合物，通过三维荧光光谱确定了铽在丙烯酸聚合物中的最佳激发波长为306nm，最强发射波长为544nm，Tb-丙烯酸聚合物薄膜在306nm光激发下，产生Tb^3 的特征发射，归属于^5D4-^7FJ跃迁（J＝6，5，4，3）,其最大发射位于544nm，归属于Tb^3 的^5D4-^7F5跃迁，呈现强的绿色发射，说明丙烯酸的聚合没有影响Tb^3 的发光性质，而Tb^3 的参入也没有影响丙烯酸的透明性。通过发射光谱、激发光谱、中红外光谱、远红外光谱和拉曼光谱，研究了铽－丙烯酸聚合物薄膜的荧光性质和谱学性质。     

应用荧光相关光谱测定L-色氨酸的浓度

应用FLS920P型荧光光谱仪对L-色氨酸溶液进行三维荧光光谱检测,从中发现：L-色氨酸的特征荧光峰位于270/350 nm。设定发射波长为350 nm,测量激发谱。由测量结果发现在250~260 nm区间,谱线斜率较大、线性度好。因此选取250,255和260 nm三个激发波长,在每个激发波长下分别测量相应的荧光发射谱。基于三条不同的荧光发射谱,构建以激发波长为外扰变量的自相关光谱;而以浓度为外扰变量的自相关光谱,是以超纯水在不同激发波长的平均谱作为参考光谱,通过参考光谱与样本平均谱的相关计算得到。在此基础上,将相关光谱数据分别与偏最小二乘回归(PLSR)和径向基神经网络(RBFNN)相结合,建立溶液中L-色氨酸含量的预测模型,研究结果表明：采用浓度为外扰变量构造的荧光相关光谱信噪比较高,建模的预测效果要好;而在外扰变量相同时,基于径向基神经网络建立的预测模型比基于偏最小二乘回归建立的预测模型对溶液中L-色氨酸浓度的预测结果更为准确。其中,以浓度为外扰变量时的径向基神经网络预测模型准确度最高,该模型的预测相关系数为99.91%,预测均方根误差为0.033 μg·mL-1。研究结果表明,使用该方法能够对溶液中的物质含量进行准确测定,可为食品安全监管提供帮助。     

Fluorescent probe based on proton transfer in 4′-(diethylamino)-3-hydroxyflavone: Spectral and luminescent characteristics upon selective excitation

The spectral characteristics of acetonitrile solutions of 4′-(diethylamino)-3-hydroxyflavone dye with dual fluorescence are studied under selective excitation. This dye is a structural analog of 3-hydroxyflavone and exhibits excited-state proton transfer, which, in contrast to 3-hydroxyflavone, has a thermodynamic rather than a kinetic character. The fluorescence spectra at different excitation photon energies and the excitation spectra of different fluorescence bands are studied. It is found that the intensity ratio of the normal and tautomeric fluorescence bands lying near 507 and 570 nm, respectively, depends on the excitation wavelength, namely, this ratio is 1.45 and almost does not change in the region of the main absorption band (370–420 nm), while, in the region of the second singlet band (near 280 nm), it decreases to 1.15. This can be explained by an increase in the probability of proton transfer with formation of a tautomeric form in the case of excitation into the second band. Another interesting feature is the existence of a latent third emission band peaked at 535 nm, which was found and reliably recorded upon excitation at wavelengths of 470–500 nm. Addition of water quenches this emission, which indicates that it belongs to the anionic form of the dye.