光谱数据融合对绒柄牛肝菌产地溯源研究

由于国内外食品市场准入制度和溯源体系不完善,销售商乱用虚假标签等现象的发生,使得食品安全形势愈发严峻。为了保障野生食用菌的安全性,保护云南高原特色农业品牌战略,亟需建立快速准确的产地溯源方法。通过采集云南及其周边8个产地、79个绒柄牛肝菌子实体的紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)与傅里叶变换红外光谱(FTIR),采用多元散射校正(MSC)、标准正态变换(SNV)、二阶导数(2D)、平滑(SG)等算法对原始光谱进行预处理。基于低级与中级数据融合策略,将预处理后的UV-Vis与FTIR光谱信息进行融合,结合偏最小二乘判别分析(PLS-DA)与支持向量机(SVM),建立牛肝菌产地鉴别模型,确定最佳产地溯源方法。对光谱融合数据进行系统聚类分析(HCA),探讨不同产地样品整体化学信息的差异性与相关性。结果显示：(1)采用MSC+2D和SNV+2D对UV-Vis与FTIR光谱进行预处理,R2Y与Q2最大,分别为61.58%,95.09%和50.85%,82.16%,表明MSC+2D与SNV+2D为UV-Vis与FTIR光谱的最佳预处理方法;(2)基于UV-Vis,FTIR,低级与中级数据融合建立的PLS-DA与SVM模型,样品分类错误总数分别为24,6,2,2和6,1,1,0,表明数据融合模型分类效果优于单一UV-Vis与FTIR模型;(3)中级数据融合模型中,SVM对所有样品的分类全部正确,PLS-DA的分类错误总数为2,表明基于SVM的中级数据融合策略分类效果优于PLS-DA;(4)低级和中级数据融合HCA模型,分别有4和1个样品不能与同一类区域样品聚为一类,表明中级数据融合优于低级数据融合;由中级数据融合HCA图可知,同一产地样品聚类距离小于不同产地之间聚类距离,表明同一产地样品整体化学成分类较相似,且同一产地不同采集地点的差异小于不同产地之间的差异。采用UV-Vis与FTIR光谱中级数据融合策略结合SVM,能够对不同产地来源牛肝菌样品进行准确鉴别,为野生食用菌产地溯源研究提供一种新方法。     

复杂微通道内气泡在浮力作用下上升行为的格子Boltzmann方法模拟

本文采用气-液两相流格子Boltzmann方法模拟了复杂微通道内气泡在浮力作用下的上升过程,主要研究障碍物表面润湿性、浮力大小、障碍物尺寸和气泡初始位置对气泡变形、分裂、合并的动力学行为以及对气泡上升速度、终端速度和气泡剩余质量的运动特性的影响.研究发现,障碍物表面接触角较小时气泡能够完整地通过障碍物通道,随着障碍物表面接触角增加,气泡通过障碍物通道时严重变形,并会发生分裂行为,使得部分气泡黏附在障碍物表面,从而导致气泡到达终端时质量减少.相应地,气泡上升速度以及终端速度也随着微通道表面接触角的增加而减小.另一方面,随着浮力的增加,气泡在上升过程中更容易发生分裂和合并现象,且气泡剩余质量和终端速度随着浮力的增加呈对数形式增加.此外,随着微通道障碍物半径增加,气泡剩余质量首先缓慢减小然后快速减小,而气泡终端速度近似呈线性减小.最后,数值结果还表明当气泡初始位置偏离管道中间时,其上升速度、气泡剩余质量以及气泡终端速度都与初始位置在管道中间时的变化趋势一致,然而对应的数值均减小,且气泡在上升过程中变形更严重.     

纳米氧化锡/偕胺肟复合纤维的制备及其抑菌性能

以纳米氧化锡为添加粒子,与偕胺肟化处理后的聚丙烯腈纤维反应,制得纳米氧化锡/偕胺肟复合纤维(1),其结构及形貌经XRD, SEM和EDX表征。并研究了1对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌性能。结果表明：在纤维表面生成了四方晶系的纳米氧化锡,1对受试菌种具有良好的抑菌性能。     

17种分类算法在牛肝菌种类鉴别研究中的应用

由于部分毒菌与野生食用菌形态和生物学特征相似,农民仅凭经验采集,难免将两者混淆,从而导致严重的食品安全事故。云南省作为国内野生食用菌产量最高、出口量最大的省份,野生食用菌产业发展为云南农村经济发展做出了突出贡献,对不同种类野生食用菌进行快速鉴别,有利于野生食用菌产业的健康发展;分析食用菌亲缘关系,对食用菌育种工作具有积极作用。七种牛肝菌样品,采自云南及周边七个产地,利用FTIR光谱仪分别采集菌柄和菌盖红外指纹图谱,基于低级与中级数据融合策略,将预处理后的菌柄和菌盖FTIR光谱数据进行融合,结合Decision Trees,Discriminant Analysis,Logistic Regression Classifiers,Support Vector Machines,Nearest Neighbor Classifiers和Ensemble Classifiers中的17种算法,分别建立菌柄、菌盖、低级数据融合和中级数据融合模型,每个分类模型连续进行10次运算,通过比较训练集分类正确率平均值,确定牛肝菌种类鉴别最佳分类算法。中级数据融合数据集进行系统聚类分析（HCA）,对推测不同种类牛肝菌样品的亲缘关系进行鉴定。结果显示：（1）菌柄、菌盖和低级数据融合模型最佳分类算法均为Linear Discriminant,训练集分类正确率分别为92.8%,96.4%和97.6%。中级数据融合模型最佳分类算法为Subspace Discriminant,训练集分类正确率为100%;（2）菌柄、菌盖、低级数据融合和中级数据融合最佳分类模型,全部样品分类正确率平均值分别为93.61%,95.54%,96.99%和99.88%,中级数据融合模型优于其他三种模型,表明中级数据模型可以将相似度较高的样品区分开,且减少了产地对种类鉴别的影响;（3）中级数据融合模型数据集进行HCA,华丽牛肝菌和美味牛肝菌聚类距离最小,表明这两种牛肝菌化学信息较相似,亲缘关系较近;（4）华丽牛肝菌与皱盖疣柄牛肝菌聚类临界值距离最大,表明样品化学信息差异较大,亲缘关系较远。综上表明,基于中级融合策略将不同部位FTIR光谱数据融合,结合Subspace Discriminant与HCA,可以准确鉴别不同种类牛肝菌和快速推测样品亲缘关系,可作为野生食用菌种类鉴别与亲缘关系推测的一种新方法。     

太赫兹时域光谱在邮件隐匿危险品检测中的应用

随着电子商务的快速发展,邮件数量剧增,在邮件中隐匿危险品已经成为犯罪分子重要的犯罪手段,威胁公共安全和社会稳定。邮件的安全检查变得尤为重要,而常规的检测技术不能准确识别危险品。太赫兹波是介于红外和微波之间的电磁波,邮件中隐匿的爆炸物、毒品和有害生物因子等在太赫兹波段存在特征吸收光谱,而邮件常用的非极性包装材料可以被太赫兹波穿透。太赫兹波还具有低能性、相干性等特性,这些特性使得太赫兹技术可以实现邮件隐匿危险品高灵敏度的无损检测。文章介绍了太赫兹技术的特性,太赫兹时域光谱系统的组成和获取光学常数的菲涅尔公式解析法。该方法通过样品透射或反射信号和参考信号来获取包括吸收光谱在内的材料参数。将样品的太赫兹特征吸收光谱和已建立的各种危险品的光谱特征数据库进行比对,可以判断是否为危险品以及危险品种类。对爆炸物、毒品在太赫兹波段的特征吸收光谱的研究成果,及在各种非极性材料遮挡下吸收光谱的特异性的研究进展进行了总结。获取吸收光谱的解析法适用于较厚样品,针对薄样品,还介绍了一种P-谱法。该方法不需要参考信号就能准确获取覆盖物下样品的吸收光谱。除直接利用吸收光谱做检测外,近些年还提出了很多其他识别危险品的方法,如光谱动力学分析法,化学计量学方法和基于太赫兹时域光谱的成像分析法等。其中,光谱动力学分析法可以很好的区分吸收频率有重叠的物质;化学计量学方法可以对混合物进行成分的定性和定量分析;光谱成像法可以完成较大面积的隐匿危险品识别。分析了太赫兹时域光谱技术识别有害生物因子的可行性,以及针对有害生物因子携带量小的特点,总结了太赫兹时域光谱技术在提高生物因子检测灵敏度方面的研究进展。探讨了太赫兹技术在邮件安检应用中一些有待解决的问题,如太赫兹功率有限、受环境因素影响较大、缺乏统一的标准等,展望了未来的发展趋势。     

Compact surface plasmon amplifier in nonlinear hybrid waveguide

Surface plasmon polariton(SPP), a sub-wavelength surface wave promising for photonic integration, always suffers from the large metallic loss that seriously restricts its practical application. Here, we propose a compact SPP amplifier based on a nonlinear hybrid waveguide(a combination of silver, LiNbO_3, and SiO_2), where a couple of Bragg gratings are introduced in the waveguide to construct a cavity. This special waveguide is demonstrated to support a highly localized SPP-like hybrid mode and a low loss waveguide-like hybrid mode. To provide a large nonlinear gain, a pumping wave input from the LiNbO_3 waveguide is designed to resonate inside the cavity and satisfy the cavity phase matching to fulfill the optical parametric amplification(OPA) of the SPP signal. Proper periods of gratings and the cavity length are chosen to satisfy the impedance matching condition to ensure the high input efficiency of the pump wave from the outside into the cavity. In theoretical calculations, this device demonstrates a high performance in a very compact scheme(~3.32 μm) and a much lower pumping power for OPA compared with single-pass pumping. To obtain a comprehensive insight into this cavity OPA, the influences of the pumping power, cavity length, and the initial phase are discussed in detail.     

基于适配体亲和毛细管电泳-激光诱导荧光检测的凝血酶分析

以一种高亲和力适配体作为亲和荧光探针,以自建的毛细管电泳-激光诱导荧光(CE-LIF)检测装置为基础,建立了一种高灵敏、快速测定人凝血酶的方法。荧光标记的凝血酶适配体特异性地与凝血酶结合并形成稳定的凝血酶-适配体复合物,采用CE-LIF对复合物进行分离检测,从而测定凝血酶浓度。探讨了盐离子种类及浓度对适配体与凝血酶结合的影响,并在选定的电泳条件下对凝血酶检测的线性范围、检出限和重现性进行了测定。结果表明,盐离子存在的条件下适配体与凝血酶的亲和力降低,不利于两者的结合;人血清溶液中,凝血酶浓度在0.25～10 nmol/L范围内与复合物峰面积具有良好的线性相关性(r20.991),检出限(S/N3)为55.6 pmol/L;精密度和回收率测定结果均能满足分析的要求。     

APX-RS相机在高速摄影中的应用

通过分析APX-RS数字化相机的性能特点及主要技术指标,设计了针对高速运动中高速段、中速段及低速段的运动物体飞行姿态拍摄的动态实验,得到了飞行物体清晰的拍摄图像和准确的运动速度。结果表明,该相机能较好地记录4Ma以内的高速运动物体的飞行过程。     

导模法生长Er:Lu2O3连续激光特性

导模法是一种超高熔点晶体的有效生长方法,可以生长高质量、大尺寸、高掺杂的Er:Lu₂O₃晶体。本文测试了导模法生长的Er:Lu₂O₃晶体的荧光发射谱及连续激光特性,在室温下获得了斜效率为23.1%的2.85μm连续激光输出,最高输出功率5.24 W。80 min功率RMS(Root mean square)稳定性优于1.4%,不同输出功率水平的激光光束质量M²因子优于2.17。实验结果表明,导模法生长的Er:Lu₂O₃激光晶体具备输出高功率、高效率中红外激光的能力。     

一种基于材料细观特征量的PBX拉伸强度理论模型

为给塑性黏结炸药(PBX)的力学强度设计提供支撑、探索材料细观特征量与材料强度之间的定量规律,应用微裂纹扩展区理论,将PBX炸药的单轴拉伸过程中力学响应特征的变化归结为扩展裂纹取向角度的增加,将扩展裂纹最大取向角与拉伸强度相关联,构建了基于材料细观特征量的拉伸强度理论模型,并采用不同温度的单轴拉伸实验验证了该理论模型的有效性。研究表明:该拉伸强度理论模型可以实现对PBX炸药拉伸强度与炸药微裂纹密度、颗粒/黏结剂界面性能以及颗粒/黏结剂体系的表观杨氏模量、泊松比等细观特征量之间关系的定量描述。