壁画制作工艺和材料光谱分析——以北京延庆花盆关帝庙壁画为例

光谱学是利用光与物质的相互作用,展示物质微观结构,提供不同化学分析方式,从而实现对物质的定量和定性分析。壁画制作工艺分析中运用了大量的光谱分析技术,该研究以北京延庆花盆关帝庙为例,通过光谱及其他技术分析壁画的制作材料和工艺。花盆关帝庙位于北京延庆区花盆村,始建于清雍正四年(1726年),是当时祭祀的重要场所,也是延庆地区关帝庙的典型代表之一。运用X射线衍射、拉曼光谱和激光粒度分析仪等一系列光谱技术发现关帝庙壁画的地仗层成分为石英、方解石和钠长石,白粉层成分为石膏,颜料层中红色颜料为铁红、铅丹和朱砂,蓝色颜色为蓝铜矿,黄色颜色为铬黄,黑色颜色为炭黑,白色颜料为石膏,绿色颜色为巴黎绿、绿土和铬绿。沥粉贴金工艺的胶结物为熟桐油和松香树脂,金箔采用含金量86.1%的赤金。拉曼光谱不仅可以辨析壁画颜料,还能通过颜料历史研究佐证和丰富壁画修复历史信息。结合文物光谱分析数据与文献资料,充分挖掘文物背后的信息,对研究和保护古代壁画有着重要意义。通过花盆关帝庙壁画同面墙不同位置的壁画地仗层制作工艺的差异,说明壁画制作材料和工艺受位置影响。期待日后研究者通过研究壁画制作材料和工艺差异,发现符合规制的典型壁...     

一类具有连续变量的全局最优化问题的凸化方法

本文研究了一类非凸最优化问题的凸化方法与最优性条件的问题.利用构造含有参数的函数变换方法,将具有次正定性质的目标函数凸化,并获得了这一类非凸优化问题全局最优解的充要条件,推广了凸化方法在求解全局最优化问题方面的应用.     

三甲基硅基淀粉醚的合成

本文以淀粉和三甲基氯硅烷(TMS-Cl)为原料,在吡啶中合成了三甲基硅基淀粉醚(TMSS).详细研究了反应温度、时间、吡啶以及三甲基氯硅烷(TMS-Cl)用量等对TMSS产率的影响.红外及核磁图谱表明,三甲基硅基被成功地引入淀粉的分子骨架.     

两种晶型酞菁氧钒纳米颗粒的制备及形成机理

在水溶液中利用激光消融制备了酞菁氧钒(VOPc)相I型纳米颗粒，在加入一种非离子型表面活性剂的情况下通过激光消融制备得到了其相II型纳米颗粒.X射线衍射(XRD)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)表征了其纳米颗粒中的晶体结构.扫描电子显微镜(SEM)观察显示相I和相II型酞菁氧钒纳米颗粒的直径分别约为100和60 nm.对相II型酞菁氧钒纳米颗粒的形成机理进行了讨论.     

基于XGBoost与可见-近红外光谱的煤矸识别方法

煤矸智能识别是实现综放开采智能化亟待研发的新技术;可见-近红外光谱技术具有环保、实时等优势,满足煤矸智能分选的要求。为解决基于可见-近红外光谱的煤矸识别问题,引入在数据科学竞赛中表现出色的极端梯度提升树（XGBoost）算法。搭建可见-近红外光谱实验平台采集来自山西西铭、陕西神木、内蒙古巴隆图煤矿的块状煤与矸石样品在370～1 049 nm波段的反射光谱;利用黑白校正、始末波段去除、SG卷积平滑和标准正态变量变换（SNV）对采集的原始光谱进行预处理,以减少光照不均、噪声以及光程差的影响。依据三个煤矿煤与矸石样品反射光谱的差异划分实验组和测试组,实验组差异微小,用于对比不同模型的性能,挑选最佳算法;测试组差异较明显,用于测试最佳算法在其他煤矿下的表现,检验算法对不同煤矿的适用性。在实验组的实验中,首先基于XGBoost算法建立煤与矸石分类模型,并引入常用的机器学习分类算法k近邻法（KNN）、随机森林（RF）、支持向量机（SVM）做对比,结果表明XGBoost的表现最佳,十折交叉验证的平均准确度（ACC₁₀）、分类准确度（ACC）与AUC值分别达到0.957 2,0.970 5与0.971 6,体现出较强的稳定性与分类能力。其次为降低数据维度减少模型运算量,使用递归特征选择（RFE）、连续投影算法（SPA）与竞争性自适应重加权算法（CARS）分别进行特征波长的选择并与上述四种分类算法结合构建简化分类模型,经测试RFE与XGBoost组合的简化模型表现最佳,ACC₁₀,ACC与AUC值分别为0.965 7,0.980 3与0.980 3且数据维度降至9,在降低数据维度的同时提高了模型的稳定性与分类能力。在测试组的实验中,基于优选出的XGBoost与RFE-XGB算法建立的模型,同样可以实现对其他矿区煤与矸石稳定精确地识别,且简化模型表现更好,与实验组结果一致。     

天水仙人崖石窟壁画颜料层原位-无损分析研究

壁画是我国极为重要的文化遗产类型,具有极高的历史价值、艺术价值、科学价值、文化价值和社会价值。颜料层作为壁画的核心价值所在,包含古代历史文化、宗教信仰、政治经济、科学技术等多方面的信息内涵。常规的颜料层分析方法有原位无损和微损取样两种,取样分析方法虽能满足这类珍贵、脆弱文物的研究,但获取样品数量有限且会对本体造成不可逆转的损伤。综合运用数字成像以及光谱等分析技术对天水仙人崖石窟壁画颜料层进行工艺与制作材料研究。结果显示,正射影像图能够真实记录壁画当前纹理信息,色度仪可以量化表征壁画颜料的颜色,红紫外摄影可以提取可见光下不易探查的壁画绘制线稿、修复痕迹等隐含信息,高倍数码显微镜可观察壁画表面的微观形态及破损处的层次信息,便携式X射线荧光光谱仪可检测出颜料中的元素由此判断主要显色元素,高光谱采集所得数据与标准图谱比较后能够准确判定颜料的矿物种类。因此,多种原位无损分析方法的联合运用,可以减少对文物的直接干预,亦可达到对壁画颜料层认知的目的。这些非接触式的无损检测方法,可精细化研究壁画颜料层的色彩、物理、化学属性等内容,是壁画现场分析的重要手段,可在石窟寺、寺观殿堂、墓葬壁画的研究上进行推广,发挥其应有之用。     

鱼鳞片表面微观拓扑结构的测量与分析

利用移测显微镜观测了鱼鳞片表面的微观结构,对比分析了大黄鱼和鲈鱼鱼鳞片不同区域的鳞嵴间距.将鱼鳞片表面微观拓扑结构的测量这一具有水产院校特色的研究性实验项目引入本科大学物理实验教学,使学生在学习中体会到将所学物理实验技术应用于海洋科学研究中的乐趣,有助于提高学生分析问题、解决问题的能力.     

一种用于大气探测的紫外成像仪光学系统设计

提出了一种将全景成像系统应用到大气临边探测的光学系统设计方案。首先考虑到特殊的工作波段以及创新性应用,根据应用技术指标,在传统全景环形透镜的基础上,结合探测器尺寸限制,精细调整四个球面的曲率半径,以便得到最佳光学传递函数。然后基于像差理论设计中继镜组系统,补偿全景环形透镜产生的像差,采用折射率n以及阿贝常数ν不同的双分离的正负透镜组合,负透镜采用熔石英,正透镜采用氟化钙,从而使色差最小。最后运用CODE-V光学设计软件对系统进行优化,列出重要的公差参数,为后续加工装调提出要求。优化结果表明,光学系统在各个视场的光学传递函数均达到了0.7以上,各视场能量集中度为80%的弥散圆直径均小于11 μm,完全满足设计指标要求,也证明了将全景环形成像系统应用到紫外波段大气临边探测的方案是可行的。     

水云增长过程中的云滴谱及散射特性分析

基于大气物理学研究了水云云滴增长过程中的粒谱及散射特性.研究结果表明,凝结增长使粒谱半高宽和有效半径不断增加,碰并增长使粒谱出现多峰分布,有效半径增加.在凝结增长和碰并增长共同作用下,有效半径的平均增长速率为8 nm/s.凝结增长和碰并增长单独作用下,消光系数和散射系数随时间呈线性变化.在二者共同作用下,除3.2 mm波长外,消光系数和散射系数随时间呈指数增长;1.064, 2.2, 3.7, 12和22μm波长的不对称因子逐渐趋于稳定,200μm的不对称因子呈指数增长,3.2 mm的不对称因子基本保持不变;1.064和2.2μm波长的雷达比在20 sr附近波动,3.7μm波长的雷达比呈大幅振荡.云滴增长过程中,水云在1.064, 2.2和3.7μm波长的单次散射反照率逐渐降低,在12μm, 22μm, 200μm和3.2 mm波长的单次散射反照率逐渐增加,波长指数的绝对值逐渐减小.研究结果可为天气预报、地气辐射平衡研究和遥感数据校正提供重要的参考.     

球形平均场加四极-四极和对力模型在单j壳内的量子相交叉行为(英文)

介绍了单j壳的球形平均场加几何四极-四极和标准对力模型的量子相交叉行为。在单j=15/2的壳内,计算了随模型控制参数变化的多个物理量如低激发能级、激发态间重叠积分、低激发态间的B（E2）比值和电四极矩比值。结果显示,在类转动到对激发相的演化中,多个物理量在交叉区存在非常明显的变化,如B（E2;4₁ → 2₁）/B（E2;2₁ → 0_g）,B（E2;4₂ → 2₁）/B（E2;2₁ → 0_g）等,并且这些变化在核子数达到半满壳时尤为显著。此外,尽管当j较小时,由几何四极-四极相互作用得到的低激发能级不满足转动谱规律,但当j值足够大时,这些低激发能级满足转动谱规律。The analysis of the quantum phase crossover behavior in the spherical shell model mean-field plus the geometric quadrupole-quadrupole (Q·Q) and standard pairing model within a single-j shell is reported. Several quantities, such as low-lying excitation energies, the overlaps of excited states, ratios of some B(E2) and electric quadrupole moments of some low-lying states as functions of the control parameter of the model in a j=15/2 shell are calculated. The results show that there are noticeable changes in the crossover region of the rotational-like to the pair-excitation phase transition, such as B(E2;4₁ → 2₁)/B(E2;2₁ → 0_g) and B(E2;4₂ → 2₁)/B(E2;2₁ → 0_g), especially in the half-filling case. Though the low-lying excitation energies generated from the geometric quadrupole-quadrupole interaction not satisfy the pattern of a rotational spectrum when j is small, these energies follow the pattern of a rotational spectrum when j is sufficiently large.