PSO-LSSVM对LIBS定量分析精度的提高

针对土壤定量分析受基体效应影响大，LIBS定量分析精度不佳等问题，采用粒子群算法对LSSVM进行优化，提高模型的精确度。选取Pb Ⅰ 405.78 nm和Cr Ⅰ 425.44 nm作为分析谱线进行分析。采集十二个不同浓度样品的特征光谱，每个浓度样品在不同点采集20组数据，将其中17组数据设为训练集，3组数据设为预测集，用LSSVM和PSO-LSSVM两种方法建立定标模型。对比两种模型的拟合相关系数（R2）、训练集均方根误差（RMSEC）和预测集均方根误差(RMSEP)。由于自吸收效应的影响，随着浓度的增加，预测值逐渐低于实际值，LSSVM定标模型的拟合程度较低，无法达到实验要求，模型性能有待提高。利用粒子群算法对LSSVM的模型参数惩罚系数和核函数参数进行优化，得到最佳的参数组合，Pb元素为(8 096.8, 138.865 7)，Cr元素为(4 908.6, 393.563 5)，用最佳的参数组合构建LSSVM的定标模型。相比于LSSVM，PSO-LSSVM定标模型的精确度更高，Pb和Cr元素的R2提高到了0.982 8和0.985 0，拟合效果明显提升。Pb和Cr元素的训练集均方根误差由0.026 0 Wt%和0.027 2 Wt%下降到0.022 4 Wt%和0.019 1 Wt%，预测集均方根误差由0.101 8 Wt%和0.078 8 Wt% 下降到0.045 8 Wt%和0.042 0 Wt%，模型的稳定性进一步提高。说明PSO-LSSVM算法能够更好地降低土壤基体效应和自吸收效应带来的影响，提高分析结果的精确度与稳定性。     

基于微区LIBS菊石化石中钙元素分布的研究

化石的研究可帮助科学家了解生物的演化进程，并帮助地质学家确定地层年代等地质信息，其中不同年代地层地质元素的变化是地质研究的热门课题。为研究不同年代地层地质元素的变化，搭建了一套微区LIBS实验系统，研究菊石化石中Ca元素的分布情况。采用非对称最小二乘法去除光谱数据的基线，并确定了最优的拟合参数。采用平均值归一化算法以减小光谱强度的相对标准偏差，多元线性回归算法计算模型的回归方程。首先，通过前期实验确定微区LIBS实验系统的最佳测试参数：激光波长为1 064 nm，激光脉冲频率为30 Hz，光谱仪采集延时为700 ns。其次，选取12块经过定量标定的天然岩石样品，从中随机抽取9块样品（闪长岩、闪长玢岩、辉长辉绿岩、粗玄岩、碱长粗面岩、角闪闪长岩、黑色浮岩、斑状角闪石花岗岩、玄武玻璃）作为测试集，其余3块样品（辉石闪长岩、辉石岩、斜长花岗岩）作为预测集。选取Ca Ⅱ 393.186 nm，Ca Ⅰ 422.856 nm，Ca Ⅰ 445.572 nm，Ca Ⅱ 559.031 nm，Ca Ⅰ 616.61 nm五个特征峰的谱线强度作为自变量，测试样品的实际Ca元素含量为因变量，利用多元线性回归算法建立Ca元素的定量分析模型，经预测集检验后得平均预测精度为92.9%。对表面经打磨的菊石化石进行5×5点阵扫描，得到一系列原子光谱数据。根据Ca元素的定量分析模型，计算后得到菊石化石Ca元素的横向分布图，其横向分辨率优于100 μm。作为纵向对比，选取每个测试点的第6，11和16组光谱数据进行处理，分别得到Ca元素的横向分布图。对比可以得到菊石化石Ca元素的纵向分布情况，结果表明菊石化石在平面和空间内均呈现不均匀分布的状态, 推测实验所选取的菊石化石在形成的过程中所处周围地层地质的元素及其含量是动态变化的。菊石化石不仅可以作为判定地层年代的证据，还可以通过对菊石化石的元素分布及含量的研究推测该化石所处地层的元素信息。研究工作对于浅海地层地质的演变、环境的变化具有一定指导意义。     

拉曼光谱编码的荧光液相生物芯片检测系统研究

随着医疗诊断需求的增加，生物分子检测技术越来越受到人们的重视，液相生物芯片技术作为一种高通量，多通道的分子检测手段在近几年得到了飞速发展。通过层层自组装方法制备以微片为载体的拉曼光谱编码液相生物芯片，并利用自行搭建的一套高灵敏度、高分辨率的光学系统，实现对液相生物芯片的定性与定量分析。光学系统由拉曼光谱检测系统与荧光显微成像系统耦合而成。在拉曼光谱检测系统中激光器发射出785 nm波长的激光，通过二向色镜，带反反射镜与物镜汇聚到样品上，样品产生的拉曼散射光，经物镜，带反反射镜，二向色镜与拉曼滤波片，最后通过凹透镜聚焦到光谱仪的狭缝上，光谱仪色散实现在线阵CCD上拉曼光谱的获取。荧光显微成像系统应用光学成像原理，通过调节凹透镜与405 nm的激发光之间的距离，使激发光通过物镜均匀的照射到样品之上，样品激发出的荧光，通过物镜，带反反射镜，二向色镜，滤波片与相应的凹透镜，最后成像到面阵CCD上。改进传统便携式拉曼光谱检测系统光路并选用相应波段的带反反射镜与焦距20倍的物镜完成拉曼光谱检测系统与荧光显微成像系统的耦合。为了减少两路系统之间的相互影响选用合适的二向色镜以及滤波片，在提高耦合系统获取数据的准确性中有着重要的作用。该系统通过对反应之后的液相生物芯片进行拉曼光谱检测，以完成对每个编码玻片的定性识别，即解码；同时激发反应后液相生物芯片的荧光并采集荧光强度图，根据每个解码玻片上的荧光强度值完成对目标检测物的定量分析。区别于传统荧光编码液相生物芯片, 拉曼光谱编码具有稳定性更强，光谱分辨率更高等优点。该光学系统集拉曼光谱检测系统与荧光显微成像系统于一体，解决了目前未有基于拉曼编码的液相生物芯片的检测系统的问题，并且可同时对多种目标物进行识别和定量分析，提升了实验结果的准确性。     

改进的谱峰拟合光谱标准化方法定量分析废钢中元素

为了解决因设备和环境因素导致激光诱导击穿光谱(LIBS)技术在定量测量时的较高波动性问题,提出了基于改进的沃伊特函数拟合的光谱标准化方法。首先通过高精度激光器采集废钢样品的LIBS光谱数据,然后通过标准等离子体条件(标准等离子温度、电子数密度、待测元素总密度)得到标准光谱强度与实际谱线强度、半峰全宽等因素之间的关系式,并基于近似沃伊特函数对相关的谱峰进行拟合,获得标准化的重要参数,完成对样品的标准化模型的建立。结果表明,将该标准化方法用于废钢中铜、镍、硅、铬、锰元素的定量预测,得到的相关系数(R²)、预测均方根误差(RMSEP)和平均相对误差(ARE)的平均值分别为0.981 4,0.063,6.3%,有效降低了波动影响,增强了分析精度,能够在工业中对废钢元素进行快速检测。     

Si内标-X射线衍射法定量测定铁矿中Fe3O4、Fe2O3和SiO2

铁矿物相的准确定量对矿物价值评价及选冶工艺研究有重要作用,现有化学法流程复杂效率低,X射线衍射全谱拟合法可溯源性差,结果准确性难以评价和验证。本研究建立了以Si为内标,以Cu靶X射线为辐射光源,步进扫描方式获得衍射谱图,以待测相含量为横坐标,待测相与内标相峰面积比值为纵坐标建立校准曲线,以曲线对铁矿中Fe3O4、Fe2O3和SiO2物相进行定量的方法。试验对制样条件、扫描参数、内标物选择、积分方式、重叠峰校正等进行了优化选择,结果表明,试样全部通过45 μm标准筛,Si内标比例为10%,步进长度0.01°,步进时间30S,选择对Fe3O4（311）、Fe2O3（104）、SiO2（011）和Si（111）的衍射峰进行积分强度计算,可获得最优结果。在选定工作条件下,Fe3O4在1.07～100%范围内线性相关系数(R2)为0.9953,相对标准偏差(RSD)1.1%～13.2% (n=6),加标回收率99.7 %~114.8 %,检出限(LOD)4.29%;Fe2O3在1.51～100%范围内线性相关系数(R2)为0.9991,相对标准偏差(RSD)2.8%～10.6% (n=6),加标回收率87.1%~112.2%,检出限(LOD)2.56%;SiO2在0.79～29.72 %范围内线性相关系数(R2)为0.9957,相对标准偏差(RSD)3.2%～10.3% (n=6),加标回收率86.6%~98.9%,检出限(LOD)0.68%。方法易溯源、准确性易评价和验证,适合开展标准化检测和应用。     

17世纪比利时著名的化学家——范·海尔蒙特

范·海尔蒙特是比利时化学家,因"柳树实验"闻名于世,创建了定量分析的化学研究方法,发现二氧化碳并提出化学术语"气体",是气体化学研究的奠基人。通过回顾海尔蒙特的研究生涯,感受他淡泊名利、坚持不懈、默默无闻的研究精神和品质。     

电化学质谱在锂-氧电池研究中的应用

质谱技术与电化学方法相结合,能原位或在线检测电化学反应的中间产物和最终产物,利于深入研究电极反应机理.本文结合作者应用电化学质谱研究锂-氧电池反应机理的科研背景,综述了目前该技术在研究锂-氧电池体系中的电解液、电极材料和催化剂的进展情况,此外还介绍了电池体系中的不可逆副反应对电池充放电过程的影响.     

表面增强拉曼光谱法快速定量分析食品中福美双、二氰蒽醌和灭蝇胺的残留

基于表面增强拉曼光谱(SERS)技术,以Au@SiO2和Au纳米增强粒子建立了食品中福美双、二氰蒽醌和灭蝇胺的快速定量分析方法,3种农药的检出限分别为1.4μg/L、0.020mg/L和0.030mg/L。采用加标回收试验对方法进行评价,福美双在生活饮用水和碳酸梨汁饮料中的回收率在104.5%~107.1%之间,相对标准偏差为4.0%~6.2%;二氰蒽醌在生活饮用水中的回收率在81.1%~100.0%之间,相对标准偏差为4.1%~7.8%,灭蝇胺在碳酸饮料和果皮中测定的相对标准偏差均小于11.0%,结果表明该方法准确可靠,精密度高。方法成功用于加标碳酸果汁饮料、果皮表面二氰蒽醌及灭蝇胺的检测,为快速定量检测食品中农残提供了SERS方法。     

高效液相色谱-同位素稀释质谱法定量分析人生长激素

建立了人生长激素( hGH)纯化分析和高效液相色谱( HPLC)与同位素稀释质谱( IDMS)联用高准确度绝对定量方法。采用快速蛋白液相色谱来分离纯化hGH,以傅里叶变换离子回旋共振质谱仪( FTICR-MS)准确地测定蛋白质的分子质量。纯化的hGH经酸水解后,采用KINETEX C18色谱柱为分析柱,以水(含0.1%三氟乙酸)和乙腈为流动相,等梯度分离,流速0.2 mL/min,温度40℃,采用电喷雾正离子模式进行电离,选择多反应监测模式进行检测,内标法定量分析。结果表明,FTICR-MS所测得的分子量实测值与理论值仅相差0.31 Da,脯氨酸、缬氨酸和苯丙氨酸在液相条件下5 min内达到基线分离,在最优条件下,hGH含量测定结果为186.80 mg/g,相对标准偏差为0.52%。利用本方法参加国际比对,比对结果与参考值等效一致。本方法具有简易、实用的特点,并且准确可靠,可作为hGH纯品标准物质的定值方法,为hGH的日常检测提供参考。     

分子量条带用蛋白质

蛋白质的生物化学、生物物理学及化学生物学研究中,凝胶电泳是常见且重要的分析手段。然而其背后所蕴含的一众有关蛋白质结构及功能的知识点长期被国内外本科相关专业教学忽略。从探讨蛋白质凝胶电泳的分子量指示物的筛选标准出发,分析比较了几类常见的分子量指示物,并基于一级结构和高级结构的稳定性对分子量条带用蛋白质的筛选提出了一些合理的推论。