基于多波段漫反射光谱古陶瓷窑口无损鉴定

古陶瓷是历史的遗存, 具有不可再生性，因而理想的古陶瓷分析技术应该是无损的。为客观、有效地对古陶瓷窑口进行无损鉴定，提出了一种基于紫外、可见光和近红外的多波段漫反射光谱无损鉴定方法。针对传统单一波段古陶瓷窑口鉴定对目标特征描述不足的问题，即在可见光波段区域，漫反射光谱数据可反映古陶瓷的颜色特征，但在同一窑口烧制的陶瓷也会有不同的颜色属性，仅仅根据可见光波段的漫反射反射率来鉴定窑口来源是不合理的，在紫外与近红外波段，古陶瓷内部分子与此波段光发生作用后的漫反射光谱数据，可反映古陶瓷携带的丰富样品结构和物质属性信息，结合紫外与近红外光谱漫反射光谱数据可有效提高特征的表达，因此提出利用紫外、可见光和近红外的多波段特征提取方法。在实验过程中，基于多波段线性特征融合窑口平均鉴定准确率为92.9%，相比于单波段的窑口鉴定平均准确率91.1%提高了1.8%，实验结果验证了所提多波段方法相对单波段方法的有效性；在特征提取过程中，常用小波变换对光谱信号进行处理，但由于古陶瓷漫反射光谱波信号在紫外、可见光与近红外波段形波动大，频率变化大，因此，在小波基的选取上存在很大困难，提出利用自适应时频分析特征提取方法，其特点是可自适应分配不同频率子波本征模态函数，通过选择合适的本征模态函数来提取古陶瓷不同波段的光谱特征，但在分解过程中存在过分解现象，即虚假的本征模态函数，将所有样本与分解的本征模态函数的平均相关系数和平均方差贡献率作为选择本征模态函数的标准，实验结果表明，随着分解阶次的递增平均相关系数和平均方差贡献率递减，当分解阶次为4时，相关系数和方差贡献率都为0.30，但当分解阶次为5时，相关系数和方差贡献率仅为0.15和0.18，因此选择4阶分解，用于不同波段的特征提取；所提取的特征给与分类器进行分类时，不同波段的特征对分类的准确率贡献不同，因此在此基础上，计算不同光谱特征的散布矩阵，利用类内与类间散布矩阵的迹，计算特征融合时不同波段特征的权重，自适应分配权重并进行非线性特征融合，权重越大，表明该类特征对鉴别的贡献越大，非线性特征融合时，平均鉴定准确率为94.5%，相比于线性特征融合鉴定平均准确率92.9%提高了1.6%；其中分类器采用k最近邻分类器对来自不同窑口的古陶瓷进行无损分类识别。通过客观定量地将该方法与同类方法进行对比，朱旭峰等利用非线性特征融合方法，窑口平均鉴定准确率为86.97%，该方法比其高7.53%。刘峰等采用基于协方差阵进行特征级融合多波段方法，窑口平均鉴定准确率为89.63%，该方法比其高4.87%。实验结果表明所提方法有效、可行，可作为古陶瓷窑口鉴定的有效辅助鉴定方法。     

富铁原料对铁系析晶釉的影响机制初探

黑釉瓷是我国古代最普遍的色釉瓷品种之一,由于原料易得,故各地都有烧造,尤其在宋代得到迅猛发展。目前,在古代黑釉中已发现α-Fe₂O₃,ε-Fe₂O₃,Fe₃O₄等多种铁的氧化物析晶,但关于富铁原料对晶体种类的影响机制却鲜有报道。因此,本研究以汝州大峪青石头、红石头和杭州紫金土作为研究对象,采用超景深显微镜、X射线荧光光谱仪（XRF）、X射线衍射仪（XRD）、显微共聚焦激光拉曼光谱仪（Raman）以及扫描电子显微镜（SEM）对其进行综合性研究。首先,根据光谱信息,对比分析它们的化学组成、物相以及含铁相的种类。然后,以其单独作为制釉原料,通过显微结构结合光谱信息,研究烧成后含铁相的变化机理。结果表明：青石头中CaO,MgO和K₂O的含量高,可以降低釉熔体的高温黏度,增加其流动性,有利于质点的迁移以及晶体的成核、长大。红石头中SiO₂的含量仅有61.36%,而且含有方解石晶体,故其熔融温度低,易于形成玻璃相,此时铁元素以离子状态存在。紫金土中SiO₂和Al₂O₃含量高,CaO,MgO和K₂O含量低,因而其熔融温度高。将三种富铁原料熔融成釉,青石头釉中部分的α-Fe₂O₃晶体发生了分解反应,析出黑色的磁铁矿（Fe₃O₄）晶体,而且气泡周围的α-Fe₂O₃晶体浓度不断提高并随气泡上升到釉面逸出,形成棕红色的晶花,适合作为黑花釉的原料;红石头釉以玻璃相为主,未发现明显的铁析晶,适合作为青瓷釉的原料;紫金土釉中玻璃相含量最少,高含量的SiO₂与大尺寸的α-Fe₂O₃颗粒有利于短棒状ε-Fe₂O₃晶体的生成,使釉面呈深棕色并伴有金属光泽,适合制备紫金釉。该研究不仅探讨了富铁原料对铁氧化物析晶的种类及其釉色、釉质的影响规律,并揭示了铁氧化物析晶的物理化学过程,对于古代铁系析晶釉的研究以及现代铁磁材料的制备具有重要的借鉴意义。     

Pr6O11对ZnO压敏材料显微结构的影响

研究了在ZnO压敏材料组分中以溶液方式加入稀土氧化物Pr6O11后其微观结构的变化。结果表明，Pr6O11的加入改变了ZnO尖晶石相的生成途径，使该材料在低于700℃时生成大量焦绿石相（Bi3Zn2Sb3O14）。当烧成温度高于900℃时，焦绿石相分解生成细小的二次尖晶石相（Zn7Sb2O12）。这种二次生成的细小尖晶石使材料晶粒尺寸减小，分布均匀；此外，Pr6O11的引入能生成含Pr物相，以及Pr氧化物相也有利于材料的晶粒细化。晶粒细化结果改善了ZnO压敏材料的压敏电压和非线性特性，与掺杂前相比，压敏电压提高了约60％。     

广东省红粘土中铁杂质及其赋存形式分析

中国细白瓷历经数百年的发展,使得优质粘土矿物资源的紧缺形势日益严峻,对中低品质矿物的提纯和利用越来越受到关注。其中,劣质矿产的除杂即是提高其品质要解决的重点问题。铁杂质是陶瓷生产中最主要的有害物质,对Fe的赋存方式进行探究可为除杂技术的应用建立相关基础。目前,对中低品质的粘土矿物中铁杂质赋存形式的研究仍较少。广东省红粘土分布广、储存量大,但其较高含量的Fe降低了其使用价值,限制其作为优质资源进一步利用。该研究对中国广东省梅州市的低品质红粘土中铁杂质和其赋存形式进行分析。Fe在矿物中的赋存形式复杂,结晶程度较低,采用传统的测试方法难以对其进行有效地分析。因此,通过拣选红粘土原矿中红、黄、灰绿三种杂质组分,并分别进行淘洗和过筛法分离粘土矿物。采用X射线荧光光谱、扫描电镜和能谱、透射电镜和选区电子衍射、可见光-近红外吸收光谱仪及可见光一阶导数光谱法对其矿物组成、化学成分、显微结构及谱学特征进行测试分析,探讨Fe元素的赋存形式。结果表明：Fe元素是影响该红土矿外观颜色的最主要元素。所有样品中粘土矿物主成分为高岭石和伊利石。红色和黄色杂质组分中,Fe元素主要以赤铁矿-针铁矿的自由团聚体夹杂或附着于片状粘土矿物表面;灰绿组分中Fe元素主要以Fe-Mg云母的结构铁形式存在。研究发现,在对红粘土矿物的分离过程中,Fe杂质以自由铁和结构铁的形式随着粘土矿物一同被选出。该研究结果有助于南方红粘土提纯方法的选择,并有助于提高低品位粘土的处理效率和质量。     

含氟共聚物的制备及其对古砂岩的保护研究

本文选用丙烯酸丁酯(BA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为非含氟单体,甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFHM,C11H8O2F12)为含氟单体,分别获得了含氟丙烯酸酯共聚物乳液(BA/MMA/DFHM)和含氟丙烯酸酯共聚物溶液[P(BA-MMA-co-DFHM)],并分别选用毛细吸收法、喷涂法和刷涂法将其应用于古建筑砂岩的保护研究。结果表明:P(BA-MMA-co-DFHM)溶液因分子量小而容易渗到砂岩内部,在降低砂岩吸水率,提高耐紫外光和耐冻融老化性方面,更能起到良好的保护效果。     

可见-近红外光谱的古陶瓷断代分类识别

为客观、有效对古陶瓷进行无损断代，提出了一种基于可见-近红外光谱古陶瓷断代分类识别方法。耀州窑古陶瓷跨代较多，且不同朝代之间具有物理相似性，因此耀州窑的断代具有一定的挑战性。以耀州窑为研究对象，在采用紫外-可见-近红外光谱分析仪获取古陶瓷不同朝代的多光谱数据的基础上，提出基于分数阶微分对光谱数据进行预处理，避免微分预处理常用的一阶微分和二阶微分遗漏中间过渡信息，同时压制并消除光谱数据中的背景信息和噪声干扰。实验结果表明，未进行微分处理(0阶)时，耀州窑不同年代古陶瓷的分类准确率仅为84.8%，而基于不同分数阶微分的分类准确率均较0阶明显高，分数阶微分的最优阶数为0.7阶。另外，提出基于深度信念网络对不同朝代古陶瓷进行断代分类，首先采用层叠的受限玻尔兹曼机(RBM)对深度网络进行预训练，提取光谱数据高层特征以消除光谱数据中的冗余特征。实验结果表明，光谱数据经RBM降维之前特征间的相关系数为0.885 7，经第一层和第二层RBM降维后的相关系数分别为0.544 6和0.391 5，特征间的相关性明显下降，冗余度明显减少。然后将RBM预训练得到的权值参数对BP神经网络进行初始化，并对深度信念网络进行微调，在克服BP神经网络因随机初始化权值参数而陷入局部最优局限性的同时，提升网络训练主动性。实验可得，深度信念网络的最优RBM数量为2，RBM隐藏层最优节点数为100。最后，为避免小样本数据基于深度信念网络进行训练易出现过拟合，提出了一种Dropout随机丢弃策略，在深度信念网络训练阶段以一定概率随机让网络某些隐含层节点的权重不工作，以减少网络训练过程特征之间的相互依赖性，实验可得当Dropout丢弃比例为0.45时，分类性能最高。采用所提方法，耀州窑不同朝代古陶瓷分类的平均准确率为93.5%，而耀州窑五代时期的分类识别率最高为96.3%。通过与同类古陶瓷断代分析方法的客观定量对比，表明所提方法有效、可行，为古陶瓷的断代提供了新方法。     

水热法制备TiO2薄膜的研究

采用水热法在玻璃基片上制备了TiO2薄膜.利用x射线衍射(XRD)、x射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)等分析测试手段对所制备的TiO2薄膜的相结构、表面化学组成及形貌等进行了分析和表征,研究了不同水热条件对所制备TiO2薄膜的光吸收特性的影响.结果表明,所制备的薄膜为锐钛矿型TiO2,均匀、致密、无可视缺陷,具有优异的可见光透过性和紫外吸收特性 关键词： 水热法 TiO2薄膜 比消光度     

唐代苏同家族墓天王俑彩绘的光谱分析

天王俑是中原地区的达官贵人墓葬的镇墓俑,是唐墓葬冥器中重要的一种神煞俑。为探究天王俑彩绘颜料的组成元素以及彩绘工艺,使用X射线荧光光谱分析了陕西省咸阳市渭城区苏同家族墓KTJ-2019-019M2、 KTJ-2019-019M3坑出土的天王俑彩绘区域的元素组成。分析结果表明陶俑表面金色贴片主要为金箔(Au);红色颜料的组成元素则是Hg、 S以及少量的Pb、 P;蓝色颜料和绿色颜料的组成元素均为Cu,白色颜料的组成元素为P、 S、 Pb。使用拉曼光谱对彩绘颜料层的鉴定物相,使用拉曼光谱分析技术对彩绘层分析结果确定了红色颜料的主要组成物相为朱砂(HgS)和铅丹(Pb₃O₄)的混合颜料;蓝色颜料的主要组成物相为石青;绿色颜料的主要组成物相为石绿;白色颜料的组成物相可能为铅白。进一步使用XRF面扫描技术分析了天王俑的彩绘工艺,解析金、红、蓝、绿色区域的组成元素位置,发现陶块样品中的M₂-1金色陶块、 M₃-1白色陶块、 M₃-2红色陶块、 M₃-3蓝色陶块、 M<...