蚕豆病害叶的FTIR研究

用傅里叶变换红外光谱技术结合统计分析对蚕豆锈病、茎基腐病、轮纹病、黄化卷叶病和正常叶片进行鉴别研究。结果显示病害叶片和正常叶片的红外图谱相似,仅有几个吸收强度比存在差异;对光谱进行二阶导数分析发现,病害叶片和正常叶片的二阶导数光谱在1 200～700cm-1范围差异明显,对该区域内的光谱数据进行相关分析、主成分分析和聚类分析,结果显示,正常叶片之间、同种病害样品之间相关系数都在0.928以上,而病害叶片和正常叶片以及不同病害样品之间的相关系数降低;45个样品聚类分析和主成分分析正确率分别为73.3%和82.2%。傅里叶变换红外光谱技术具有快速、无损、准确等优点,有望为蚕豆病虫害诊断提供新的方法与途径。     

基于连续统快速傅里叶变换的红外光谱处理技术

为实现红外光谱对遥感地物准确的识别,消除高频噪声是光谱特征分析和提取的重要环节。利用光谱连续统处理方法,结合信号时域分析领域快速傅里叶变换提出了一种新的红外光谱滤波方法。该方法首先对红外光谱进行光谱连续统去除,利用快速傅里叶变换将去连续统后光谱转换到频域,设计低通滤波器滤除高频噪声,然后通过快速傅里叶反变换将频域信号转换到时域,最后对信号进行光谱连续统恢复,得到滤除噪声后的红外光谱信号。对比实验表明,连续统快速傅里叶滤波方法比常规的时域滤波方法有更好、更快的滤波效果,解决了传统快速傅里叶红外光谱滤波的吉布斯现象。该方法操作简便、运行速度快捷、滤波效果好,满足了红外光谱地物识别对光谱高质量的要求。     

近红外透射光谱法检测三组分食用调和油含量的研究

以大豆油、花生油和玉米油三组分食用调和油为研究对象,采集样品在10 000～4 200 cm-1范围内的近红外透射光谱,对光谱进行不同预处理后结合偏最小二乘法分别建立调和油中三组分的定量分析模型,并检验模型预测的准确度和精密度。结果显示,一阶导数结合多元散射校正(FD+MSC),一阶导数结合减去一条直线(FD+SLS)以及一阶导数(FD)进行光谱预处理,可以得到大豆油、花生油以及玉米油含量的最优定标模型,分别是在5 450.1～4 597.7 cm-1,7 521.3～6 098.1 cm-1和9 993.7～7 498.2 cm-1谱区范围内获得的。各预测模型的相关系数R2和预测均方根RMSEP分别为99.89%,1.09%;99.88%,1.17%;99.76%,1.48%;配对t检验值在0.371 9～0.007 9之间;预测相对标准偏差RSD均小于1.50%。表明傅里叶变换近红外透射光谱分析技术可以快速准确可靠地检测三组分食用调和油中大豆油、花生油、玉米油的含量。     

H2O/KDEHP(75%)-HDEHP(25%)/n-HEPTANE微乳体系表面活性剂与水相互作用的谱学研究

利用傅里叶变换拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱对H2O/KDEHP(75%)-HDEHP(25%)/n-HEPTANE微乳体系的表面活性剂疏水链和极性头基与水分子的相互作用进行了研究.结果表明:当加水量由W0＝1增加至43时,表面活性剂极性头基[PO2]-的反对称伸缩振动由1 233 cm-1移至1 207 cm-1,其对称伸缩振动由1 094 cm-1移至1 089 cm-1.表面活性剂疏水链的堆积结构也发生了变化,表现在拉曼光谱上为碳氢振动吸收峰的峰高比Ir(I2 962/I2 875),Ir(I2 937/I2 875),Ir(I2 916/I2 875)和Ir(I2 903/I2 875)随加水量增大而增大.结合二阶导数谱和傅里叶变换退卷积谱,本文还对KDEHP和HDEHP的存在状态进行了探讨,认为体系中表面活性剂分子有多种存在状态.     

基于近红外光谱法的多组分复杂溢油源定量建模分析

研究利用近红外光谱分析方法进行模拟复杂混合溢油源的定量分析问题。选取汽油、柴油、煤油三种轻质石油类产品,按照不同浓度比例配置成40个模拟混合溢油样本,利用傅里叶变换近红外光谱仪采集其在4 000～12 000 cm-1谱区范围内的近红外光谱;采用不同预处理方法,利用偏最小二乘算法建立混合溢油样本三组分各自的浓度定量模型。汽油、柴油和煤油的最优预处理方法均为二阶导数方法,分别在8 501.3～7 999.8 cm-1,6 102.1～4 597.8 cm-1,6 549.5～4 597.8 cm-1,7 999.8～7 498.4 cm-1和6 102.1～4 597.8 cm-1谱区范围内,预测模型的决定系数R2分别为0.998 2,0.990 2和0.993 6;RMSEP值分别为0.474 7,0.936 1和1.013 1;RPD值分别为25.126 9,10.517 3和13.072 0。实验结果表明：利用近红外光谱分析技术结合化学计量学方法能够定量确定模拟混合溢油样本中各组分的浓度,为海洋复杂溢油源的定量检测与分析提供有效手段。     

中国观赏类山茶FTIR分类研究

采用傅里叶红外光谱法研究了云南山茶与华东山茶共17个品种的山茶花花瓣.结果显示,傅里叶变换红外光谱主要由蛋白质、脂类化合物及多糖的振动吸收带组成.两类山茶样品的傅里叶变换光谱图整体上十分相似,只是在多糖吸收区域(1200-950cm-1)略有差异,对比该区域的一阶导数谱,差异主要表现在1125-1100cm-1和1070-1000cm1两个吸收带.选取1200-950cm-1范围内的一阶导数谱进行系统聚类分析分类,并对4000-400cm-1范围内光谱做主成分分析.结果表明傅里叶变换红外光谱技术结合化学统计学方法,可用于鉴别云南山茶和华东山茶.     

自然老化谷类种子的二维红外光谱研究

种粮老化影响种子活力及粮食品质。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR),二阶导数红外光谱(SD-IR)和二维相关红外光谱(2D-IR)方法对不同储藏年份的大麦,小麦,稻谷,玉米和高粱种子进行区分研究。结果显示,原始光谱中几个峰强比有差异;在二阶导数红外光谱中,不同储藏年份种子在1 800～800 cm-1范围内的吸收峰强度和形状显示出差异。二维相关红外光谱结果显示：大麦在1 350～1 800 cm-1,小麦,稻谷,玉米和高粱在860～1 690 cm-1范围内有明显差异,随储藏年份增加,自动峰和交叉峰的数目减少,强度减弱。结果表明,应用傅里叶变换红外光谱结合二维相关红外光谱能有效快速地区分不同储藏年份的谷类种子。     

光谱导数Kaiman滤波同时测定苯酚-邻氯苯酚和2，4二氯苯酚

文中提出了一个新的、稳定的光谱导数Kalman滤波紫外分光光度法同时定量分析方法，并且成功地将其应用于极难分辨的苯酚一邻氯苯酚和2，4二氯苯酚三组分混合体系的同时测量。选择分析光谱导数的原因是其不仅包含着吸光度，还包括在指定波长位置变化趋向等更多的信息量，这样更利于在吸收峰重叠的位置捕捉有较大差异的信号。利用Kalman滤波可以解决由光谱导数而引起的噪声放大问题，也可以过滤源于实验的噪声以及来自传递模型误差。在260-290nm区间测量了30组浓度各自在1～10mg·L^-1范围的苯酚一邻氯苯酚和2，4二氯苯酚标准混合溶液紫外吸收光谱图。利用分段延伸高次多项式回归模拟求导准确获得吸光度导数，并且利用偏最小二乘法将其制作成Kalman滤波标准工作系数矩阵。通过随机线性离散系统的Kalman滤波器最优平滑计算，对混合体系中的各组分进行定量分析。回收实验显示出，光谱导数Kalman滤波分析法应用于本实验的极难分辨的三组分体系，得到了非常高的回收率，并且在整个实验范围内光谱导数Kalman滤波分析法具有非常好的稳定性。     

光谱导数Kalman滤波同时测定苯酚-邻氯苯酚和2,4二氯苯酚

文中提出了一个新的、稳定的光谱导数Kalman滤波紫外分光光度法同时定量分析方法,并且成功地将其应用于极难分辨的苯酚-邻氯苯酚和2,4二氯苯酚三组分混合体系的同时测量.选择分析光谱导数的原因是其不仅包含着吸光度,还包括在指定波长位置变化趋向等更多的信息量,这样更利于在吸收峰重叠的位置捕捉有较大差异的信号.利用Kalman滤波可以解决由光谱导数而引起的噪声放大问题,也可以过滤源于实验的噪声以及来自传递模型误差.在260～290 nm区间测量了30组浓度各自在1～10 mg·L-1范围的苯酚-邻氯苯酚和2,4二氯苯酚标准混合溶液紫外吸收光谱图.利用分段延伸高次多项式回归模拟求导准确获得吸光度导数,并且利用偏最小二乘法将其制作成Kalman滤波标准工作系数矩阵.通过随机线性离散系统的Kalman滤波器最优平滑计算,对混合体系中的各组分进行定量分析.回收实验显示出,光谱导数Kalman滤波分析法应用于本实验的极难分辨的三组分体系,得到了非常高的回收率,并且在整个实验范围内光谱导数Kalman滤波分析法具有非常好的稳定性.     

傅里叶变换红外光谱结合SIMCA对宣威火腿鉴别研究

运用傅里叶变换红外光谱结合SIMCA模式识别方法对3种不同年限30个宣威火腿样品进行鉴别研究。结果显示,3种不同年限宣威火腿的傅里叶变换红外原始光谱差异不明显。选取1 800~800cm~(-1)范围光谱数据进行二阶导数处理,运用SIMCA模式识别法对3种不同年限宣威火腿样品的二阶导数光谱数据进行主成分分析(PCA)和系统聚类分析(HCA))。结果表明:利用傅里叶变换红外光谱结合SIMCA模式识别方法能够很好的对不同年限宣威火腿进行区分,其中PCA分析3种不同年限宣威火腿样品的组间和组内差异明显,系统聚类分析的正确识别率达到93%。表明傅里叶变换红外光谱结合SIMCA模式识别方法是一种有力的火腿鉴别工具。     

基于二阶导数谱与特征吸收窗的红外光谱定量检测方法

红外光谱分析技术已被液体、固体和气体混合物各组分的定量检测广泛应用。针对红外光谱定量检测过程中存在的计算过程复杂、受背景及噪声干扰、多组分谱线混叠的问题,一方面,通过获取谱线二阶导数去除背景及噪声干扰,并一定程度上区分混叠谱峰。在获取二阶导数谱线过程中运用Savitzky-Golay滤波器进行平滑滤波处理,并根据谱线频率特征选取Savitzky-Golay滤波器最佳滤波参数,解决了滤波参数缺乏标准化选取方法的问题。另一方面,根据被测组分的吸收分布情况生成特征吸收窗分别对待测原始吸收谱线以及二阶导数谱线加以处理,提取出在浓度计算过程中占据重要性更大的特征吸收的区域,从而排除非吸收区域中背景、噪声及其他组分对计算结果的干扰。以一组丙烷、丙烯和甲苯混合气体为例,运用二阶导数方法以及特征吸收窗方法进行定量检测,并与直接利用原始谱线的检测结果进行比较分析。实验结果表明采用二阶导数谱与特征吸收窗的定量检测方法精度更高,相对误差基本在5%以内。     

基于线性调频Z变换的差分吸收光谱数据处理方法研究

差分吸收光谱法(differential optical absorption spectroscopy,DOAS)是一种常用的污染气体监测方法,对所监测的光谱数据去噪可以提高反演精度。可采用傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)滤波法滤除光谱数据中的噪声,但该算法本身会引入误差。提出一种线性调频Z变换法(chirp Z transform,CZT),通过对傅里叶变换之后的频谱进行局部细化,能够在保留傅里叶变换滤波法去噪效果的基础上,对算法的误差进行补偿,从而进一步提高反演精度。实验配置了SO₂及NO₂进行浓度反演,结果表明,直接采用相除法反演浓度时误差较大且很不稳定,线性调频Z变换法能够获得比傅里叶变换滤波法更高的反演精度。模拟了SO₂和NO₂混合气体实验,频谱分析结果表明FFT算法无法解决特征吸收结构被扭曲、削弱等问题,CZT算法能完成特定频段频谱的精细化重构。     

Absorption line profile recovery based on residual amplitude modulation and first harmonic integration methods in photoacoustic gas sensing

Two methods for recovery of gas absorption line profiles are presented in this paper using photoacoustic spectroscopy and tunable diode laser spectroscopy (TDLS) with wavelength modulation (WM). A theoretical analysis based on Fourier coefficients is given in order to describe the various components that arise under simultaneous intensity and frequency modulation. The first method makes use of the residual amplitude modulation (RAM) signal which is always present in current modulation of distributed feedback (DFB) tunable diode lasers. The second method involves integration of a near-pure first harmonic derivative signal, separated from other distorting components by appropriate choice of the lock-in detection phase in the case of low modulation index. Good agreement is obtained with both methods between the experimental results and the theoretical simulation for the P17 absorption line of acetylene at 1535.39 nm but the second method gives a much improved accuracy and signal-to-noise ratio in lineshape recovery with photoacoustic spectroscopy.     

Characterization of tissue cells by full information from spectral interferogram

A new method for characterizing living tissue cells is demonstrated using both phase and amplitude information derived from the spectrally resolved interferogram in a single measurement.The effect of the light source spectral distribution can be cancelled out with the help of the zero order spectrum of the Fourier transform of the interferogram.The ratio of amplitudes between the two interference beams is acquired without this effect.The group delay,the first and second order dispersions,and the absorption,etc.,for the full wavelength range can be measured.The results of the culture medium and the HeLa living cells are given.In addition,the measured values of d2 n/dλ2 and absorption of the distilled water are also provided for comparison.     

Spectrophotometric Methods for Simultaneous Determination of Amlodipine Besylate and Atenolol in Their Tablet Dosage Form

Three simple, specific, accurate and precise spectrophotometric methods are developed for simultaneous determination of amlodipine besylate (AM) and atenolol (AT) in tablets. The first method is dual wavelength spectrophotometry (DW). The second method is ratio subtraction (RS) which depends on subtraction of the plateau values from the ratio spectrum, coupled to first derivative of ratio spectra (1DD). The third method applies bivariate calibration method using 210 and 225 nm as an optimum pair of wavelength for amlodipine and atenolol. The calibration curves are linear over the concentration range of 4～40 μg·mL-1 for both drugs. The specificity of the developed methods is investigated by analyzing laboratory prepared mixtures of the two drugs and their combined dosage form. The two methods are validated as per ICH guidelines and can be applied for routine quality control testing.     

Advances in theoretical and experimental XAFS studies of thermodynamic properties,anharmonic effects and structural determination of fcc crystals

Thermodynamic properties, anharmonic effects and structural determination of fcc crystals have been studied based on the theoretical and experimental Debye–Waller factors presented in terms of cumulant expansion up to the third order, thermal expansion coefficient, X-ray absorption fine structure (XAFS) spectra and their Fourier transform magnitudes. The advances in these studies are performed by the further development of the anharmonic correlated Einstein model primary only for approximating three first XAFS cumulants into the method using that all the considered theoretical and experimental XAFS parameters have been provided based on only the calculated and measured second cumulants. The obtained cumulants describe the anharmonic effects in XAFS contributing to the accurate structural determination. Numerical results for Cu are found to be in good agreement with the experimental values extracted by using the present advanced method and with those obtained by the other measurements.     

乳菇和红菇的红外光谱及其二维相关红外光谱的分析与鉴别

采用傅里叶变换红外光谱原始谱、二阶导数光谱以及二维相关谱的三级鉴定方法,对红菇属和乳菇属六种蘑菇进行了鉴别分析。六种样品的原始光谱吸收峰非常相似,主要为蛋白质和碳水化合物的吸收组成,但在各样品吸收峰强度、峰形和峰位上仍有微小差异。对其进行二阶导数分析,在二阶导数谱中,1 800～1 400和1 200～800 cm-1范围内的吸收峰强度、位置、峰形状显示出明显差异。二维相关红外光谱提高了光谱的分辨率;对六种蘑菇样品进行二维相关红外光谱分析,发现在1 690～1 420 cm-1范围内,三种乳菇出现了3个明显的自动峰,另外三种红菇出现了4个自动峰,而且自动峰和交叉峰位置、强度均不同;在1 110～920 cm-1二维光谱范围内,六种蘑菇的自动峰和交叉峰的数量、位置和强度也都不同;说明不同样品中蛋白质和糖类化合物的显著不同。结果表明：应用红外光谱、二阶导数谱和二维相关红外光谱三级鉴定的技术可以快速有效地分析和鉴别辣乳菇、绒白乳菇、香乳菇、稀褶红菇、变绿红菇和近似酒红菇。该多级鉴定的方法对于分类鉴别蘑菇是一种快速、准确、有效的方法。     

Reconstruction of the first-derivative EPR spectrum from multiple harmonics of the field-modulated continuous wave signal

Selection of the amplitude of magnetic field modulation for continuous wave electron paramagnetic resonance (EPR) often is a trade-off between sensitivity and resolution. Increasing the modulation amplitude improves the signal-to-noise ratio, S/N, at the expense of broadening the signal. Combining information from multiple harmonics of the field-modulated signal is proposed as a method to obtain the first derivative spectrum with minimal broadening and improved signal-to-noise. The harmonics are obtained by digital phase-sensitive detection of the signal at the modulation frequency and its integer multiples. Reconstruction of the first-derivative EPR line is done in the Fourier conjugate domain where each harmonic can be represented as the product of the Fourier transform of the 1st derivative signal with an analytical function. The analytical function for each harmonic can be viewed as a filter. The Fourier transform of the 1st derivative spectrum can be calculated from all available harmonics by solving an optimization problem with the goal of maximizing the S/N. Inverse Fourier transformation of the result produces the 1st derivative EPR line in the magnetic field domain. The use of modulation amplitude greater than linewidth improves the S/N, but does not broaden the reconstructed spectrum. The method works for an arbitrary EPR line shape, but is limited to the case when magnetization instantaneously follows the modulation field, which is known as the adiabatic approximation.     

非线性偏最小二乘导数分光光度法同时测定复方新诺明中二组分的含量

构造了导数光谱与多组分浓度间的非线性模型 ,以偏最小二乘法估计模型参数 ,建立了同时测定两组分的非线性偏最小二乘导数分光光度法 ,方法用于复方新诺明中磺胺甲唑SMZ(Sulfamethoxazole)和甲氧苄啶TMP(Trimethoprim)含量的测定 ,10份模拟样中SMZ ,TMP的回收率分别为 99 8%和 10 0 1% ,RSD分别为 1 3%和 1 6 %。结果明显好于线性偏最小二乘导数分光光度法。用该法测定复方新诺明片中的二组分含量测定结果与药典方法一致 ,该法为复方制剂的分光光度分析提供了更为理想的新途径。     

数字滤波法再现电子全息图

在分析电子全息图特性的基础上，提出频谱滤波法对电子全息图进行数字再现，以解决其再像之间相互重叠的问题，此方法首先将数字化的电子全息图进行傅里叶变换得到全息图的空间频谱，然后对此频谱进行滤波处理并作反傅里叶变换得到一幅新的全息图，最后再用一般的数字再现法对此新的全息图进行再现，用这种方法，可以很方便地得到不受干扰的再现实像。