可见/近红外光谱的油茶籽油三元体系掺假检测模型优化

采用可见/近红外光谱技术结合化学计量学方法对油茶籽油三元体系掺假进行定量检测研究。将菜籽油和花生油按不同比例掺入纯油茶籽油中,获得掺假样本。采集纯油茶籽油及掺假样本在350~1 800 nm范围内的可见/近红外光谱数据,随机分为校正集和预测集,并从不同建模波段、预处理方法及建模方法角度对掺假预测模型进行优化。研究结果表明,菜籽油、花生油和总掺伪量的最优建模波段及预处理方法分别为750~1 770,900~1 770 ,870~1 770 nm和多元散射校正(MSC)、标准归一化处理(SNV)和二阶微分,而最优的建模方法均为最小二乘支持向量机(LSSVM)。对于最优掺假模型,菜籽油、花生油和总掺伪量的预测集相关系数(R_p)和预测均方根误差(RMSEP)分别为0.963,0.982,0.993和2.1%,1.5%,1.8%。由此可见,可见/近红外光谱技术结合化学计量学方法可以用于油茶籽油的三元体系掺假定量检测。     

基于FTIR技术的酸牛奶营养成分快速检测方法研究

酸牛奶作为一种重要的发酵乳制品,伴随着发酵过程,其各种营养成分时刻发生着复杂的变化,因此,建立酸牛奶的快速高效检测技术可以实现对生产过程的实时监控,这也是食品安全监管要达到的重要目标。傅里叶变换红外光谱技术(FTIR)因其快速、高通量、无化学污染、可对掺假成分予以分辨等特点被广泛应用于食品安全领域。以FTIR技术为核心,利用氟化钙薄膜法,将酸牛奶FTIR光谱图与其营养成分(能量值,蛋白质、脂肪、碳水化合物和钠含量)对照,建立了基于最小二乘法(PLS)的定量化预测模型。结果表明,该模型样品校正集的能量值,蛋白质、脂肪、碳水化合物和钠含量的交叉检验R2值分别达到0.938 9,0.926 6,0.918 6,0.941 8和0.977 1;该模型用于预测,其样品验证集的交叉检验R2值分别为0.920 5,0.905 3,0.908 5,0.939 3和0.936 4。由此可见,该模型对酸牛奶各营养指标均具有较好的预测准确性,在时间上具备较好的稳定性。不同于传统的化学检测方法,本研究为实现对酸牛奶品质的快速检测提供了一种较为可行的方法。该方法作为乳制品质量监控技术的一项初步探索,具有较好的应用前景。     

EMD时频分析拉曼光谱和近红外光谱

用时频方法分析拉曼光谱和近红外光谱。经验模态分解光谱成为特征模态分量,模态分量比重计算显示拉曼光谱能量均匀分布于各个分量,而近红外光谱的低阶特征模态分量只承载了较少的原光谱有效信息。真实光谱和数值实验均显示,经验模态分解视拉曼光谱为调幅信号,具有高频能量吸附特性; 视近红外光谱为调频信号,在一阶特征模态分量中可以较好实现高频窄带解调。一阶特征模态分量希尔伯特变换显示,经验模态分解拉曼光谱时易出现模态混叠现象。进一步在时频域分析玉米叶片近红外光谱,经验模态分解后截掉低能量的一、二阶分量,用剩余特征模态分量重构光谱信号,均方根误差为1.001 1,相关系数为0.981 3,两个指标反映出重构精度较高; 分解趋势项表明在近红外光波段,吸光度随着波长的减小呈现递增趋势; 特征模态分量的希尔伯特变换显示,657 cm-1是碱胁迫光谱特有频率,可作为碱胁迫光谱特征频率来辨识。     

热处理竹材的化学成分傅里叶变换红外光谱分析

化学热处理是实现可再生木质生物能源中纤维素高效利用及半纤维素糖化转换的关键步骤。通过预处理过程可以快速去除难溶木质素,实现细胞壁中半纤维素的物理化分离,使得植物细胞壁中化学成分发生变化,从而增加木质纤维素的产出量。以硫酸(H₂SO₄)、稀碱(NaOH)及甘油(glycerol)为预处理介质,采用不同的热处理温度(硫酸(H₂SO₄)、稀碱(NaOH)热处理温度为117和135 ℃;甘油(glycerol)热处理温度为117 ℃)),对竹材处理前后的主要化学组分进行对比分析,并通过傅里叶变换红外光谱进一步证实化学热处理前后竹材化学组分的变化,以获得不同的化学热处理介入下竹材化学成分转换的主要变化规律和机理。结果表明：热化学处理后竹材的纤维素产出量明显增加。纤维素得率及木质素的去除率在不同的处理介质条件下的变化规律为,稀碱(NaOH)处理效果优于稀酸(H₂SO₄)和甘油(glycerol);此外,在相同介质条件下135 ℃热处理效果比117 ℃热处理效果显著。对于不同处理条件的半纤维素的降解程度大小变化结果与此相同。通过红外光谱分析可知,热处理后纤维素环状C-O-C不对称伸缩振动峰出现峰值分解,半纤维素的红外吸收特征峰出现明显陡降变化,木质素苯环特征吸收峰明显减弱,证明纤维素产出量明显增加,半纤维素降解趋势明显,木质素去除效果良好。傅里叶红外变换光谱分析结果与标准测定结果一致。     

Applications of time-resolved step-scan Fourier-transform infrared spectroscopy in revealing the light-initiated reactions in condensed phases

Step-scan Fourier-transform infrared spectroscopy (ssFTIR) simultaneously provides the spectroscopic and kinetic information of a given reaction. ssFTIR has been extensively employed to acquire the transient absorption and emission spectra in gas phase for identifying unstable species, for example, various Criegee intermediates, and elucidating the dynamics and kinetics of the reaction, such as the molecular elimination dynamics of haloalkenes and the bimolecular reactions involving chlorine atoms and singlet oxygen atoms. In addition to gaseous studies, ssFTIR has been also utilized to record the time-resolved difference spectra of the photochemical reactions in condensed phases, such as the photolysis of metal–ligand complexes, photocycles of the retinal proteins, coordination capability of solvents to unstable transient species, chemical reactions of atmosphere-related molecules in aqua, and the exciplex dynamics of organic light emitting materials. Moreover, my group has pioneered the recording of the transient thermal infrared emission of gold nanostructures upon photoexcitation. The experimental setups and the working principles for probing the time-resolved infrared absorption and emission in condensed phases will be revealed and a number of studies on chemical, biological, and materials systems will be described. These reported results demonstrate that ssFTIR is a versatile tool for exploring the properties of novel materials and photoreactions in condensed phases.     

多次透射反射红外光谱法灵敏和准确地测量单晶硅中间隙氧和代位碳的含量

建立了室温下使用多次透射反射红外光谱法(MTR-IR)测量单晶硅中间隙氧和代位碳含量的新红外光谱吸收方法,在理论和实验上证明了MTR-IR优于常规使用的单次垂直透射红外(IR)吸收测量方法。与IR法相比较,MTR-IR法的优点为:(1)间隙氧在1 107 cm^-1处和代位碳在605 cm^-1处的吸收峰与MTR-IR法中红外光透过硅片的的次数N(6~12)成线性增加的正比例关系,因此单晶硅中间隙氧和代位碳含量的检测限至少比IR法低一个数量级;(2)MTR-IR法测量薄硅片如0.2 mm的厚度时产生的干涉条纹强度是单次垂直透射红外吸收法(IR)的1/23、是单次Brewster角透射红外吸收法的1/11;(3)单次垂直透射红外吸收法(IR)1次只测量样品上的1个点,MTR-IR法则在更长的样品上1次测量多个样品点,每次测量更具有代表性。理论计算和实验结果都证实了MTR-IR吸收法测量晶体硅中间隙氧和代位碳杂质含量的高灵敏度、可靠性和重复性。     

Capture of CO2 by a Cationic Nickel(I) Complex in the Gas Phase and Characterization of the Bound,Activated CO2 Molecule by Cryogenic Ion Vibrational Predissociation Spectroscopy

We describe a systematic method for the preparation and spectroscopic characterization of a CO₂ molecule coordinated to an activated bisphenoidal nickel(I) compound containing a tetraazamacrocyclic ligand in the gas phase. The resulting complex was then structurally characterized by using mass‐selected vibrational predissociation spectroscopy. The results indicate that a highly distorted CO₂ molecule is bound to the metal center in an η²‐C,O coordination mode, thus establishing an efficient and rational method for the preparation of metal‐activated CO₂ for further studies using ion chemistry techniques.     

3～5μm宽带超低色散平坦硫系光子晶体光纤

利用硫系光子晶体光纤色散可控特性,设计了一种宽带超低色散平坦硫系光子晶体光纤,采用多极法研究了孔间距和占空比等参量对色散曲线的影响.通过优化包层中不同层数空气孔的直径,获得内两层气孔半径为0.7μm,外两层气孔半径为0.8μm和孔间距为5μm的光子晶体光纤结构.模拟结果显示,该光纤在3~5μm波段可实现宽带色散平坦,且色散绝对值低于3.8ps·nm-1·km-1.     

基于典型目标反射率的近红外场景仿真

利用积分球对近红外增强相机进行了可见、近红外波段的辐射定标,并采用该相机采集了典型目标的可见、近红外图像.利用便携式地物光谱仪采集了相同目标可见、近红外波段的光谱反射率曲线,并分析了目标在可见、近红外波段的光谱反射特性.通过寻找同一天气条件、同一时间段所拍摄的典型目标近红外图像灰度值与可见光图像灰度值及典型目标可见、近红外波段反射率之间的关系,提出一种基于可见光图像及目标反射率反演近红外图像的算法.在近红外图像反演过程中考虑了大气透过率的影响,反演结果表明,本文算法可以较好地体现典型目标近红外图像的全局特征,为后续不同天气条件下近红外场景仿真的实现提供参考.