无损光谱技术在彩绘陶质文物分析中的应用进展

彩绘陶质文物拥有丰富的信息内涵,对于研究我国古代历史文化、经济商贸、科学技术发展起到极其重要的作用。但由于彩绘陶质文物的珍贵性和不可破坏性,普通分析技术难以满足其测试要求,近年来无损光谱技术被引入文物分析检测领域并逐渐得到应用。本工作从彩绘颜料分析、陶胎分析以及器物信息提取等三个方面阐述了激光拉曼显微光谱、激光诱导击穿光谱、能量色散X射线荧光光谱等无损光谱技术应用的现状、方法原理、特点及局限性,并对无损光谱技术在彩绘陶质文物分析中的应用进行了展望。     

高光谱成像技术在彩绘文物分析中的研究综述

彩绘文物是文化遗产研究的重要内容之一。目前,许多的化学、光谱以及数字成像等分析技术应用于彩绘文物研究中,其中,高光谱成像技术集光谱分析与成像技术为一体,具有无损、快速成像以及"图谱合一"的特点。其技术特点使得高光谱成像技术在非接触、无样本的条件下对彩绘文物进行无损研究,既可以获得彩绘文物的整体形貌特征,还可以深入分析彩绘文物的光谱特征,是高光谱成像技术相比于其他彩绘文物研究方法的独特优势。利用高光谱成像技术研究彩绘文物分为数据采集、数据分析以及数据应用三步,其中数据分析与数据应用是研究的主要内容。通过对高光谱成像技术在彩绘文物中的相关研究成果进行总结归纳,其数据处理方法主要包括高光谱数据降维、光谱特征参量化、光谱解混合以及分类方法四个方面,并分别描述了四类处理方法的主要功能、常用方法和已有案例。从具体应用方向上,可归纳为视觉增强、隐含信息挖掘、保护监测和颜料分析四类,具体描述了四类应用方向所涵盖的内容以及所解决的问题。最后对相关研究中存在的挑战和发展前景进行了总结和展望。     

拉曼光谱法在彩绘文物分析中的应用进展

拉曼光谱法是一种较为理想的彩绘文物分析技术,在取样量很少的情况下能获取较多的彩绘文物信息,实现对彩绘文物成分的无损或微损分析。本文通过大量彩绘文物颜料及胎体成分的拉曼光谱分析实例,介绍了该技术在文物分析中的优势,并阐述了拉曼光谱在彩绘胶料分析、产地分析和年代测定等方面应用的可行性和广阔前景。     

红外光谱在土壤有机质研究中的应用

红外光谱法作为有机物结构研究的一种重要手段，已在土壤有机质研究中得到广泛应用，特别是近年来傅里叶变换红外光谱的引入以及与色谱的联用，更使这方面研究获得较大进展。本文就此进展作一概述。     

红外光谱技术在翡翠鉴定中的应用

在翡翠贸易中,鉴定天然翡翠和处理翡翠是一个非常重要的问题。传统的翡翠鉴定方法,主要依赖于折射仪、宝石显微镜、滤色镜和分光镜进行检测,而所有这些方法对于鉴定处理翡翠。这种方法不仅可以鉴定未镶嵌的翡翠,而且还可以鉴定镶嵌翡翠和一些大型的翡翠饷品,如手镯、挂件和串珠等。     

红外光谱在中药定性定量分析中的应用

红外光谱灵敏度高、操作简便、谱带的专属性强,特别适合于中药材的无损快速鉴别和定量分析,它正在成为中药质量控制方面的一种有效手段。文章综述了红外光谱在中药定性和定量研究中的应用现状,对红外光谱在中药材(同一药材不同部位,不同产地、品种的同种中药材,易混淆、真伪中药材等)和中成药(中药配方颗粒和注射剂等)的鉴别分析与有效成分含量测定等方面的应用进行了详细评述。随着傅里叶变换红外光谱和计算机技术的不断发展,它必将在中国中药的现代化和国际化道路上起到关键作用。     

红外光谱在微藻领域的应用研究进展

微藻富含类胡萝卜素、维生素、蛋白质、多不饱和脂肪酸等多种人体和动物所必需的营养成分，同时在水生态系统的维持和保护中也扮演着重要的角色，因此开展微藻生物学的研究具有十分重要的实际应用价值。传统的微藻成分的检测分析需要经过微藻细胞研磨破碎、有机溶剂分离提取、液(气)相检测等一系列的繁琐的操作步骤，有费时、需要高昂的仪器设备、操作过程复杂等缺点，因此需要发展更加快速高效的微藻细胞组分检测分析技术。红外光谱作为一种高效的物质检测和分析手段可以实现对微藻样品中的蛋白、脂类、核酸、多糖、叶绿素、类胡萝卜素等多种成分同时分析，具有简单、快速和无损检测等优势，特别是结合显微镜技术的红外光谱成像可以在微空间尺度上研究单一细胞或组织中各组分的变化。近年来，尤其是随着同步辐射技术的迅速发展，为红外光谱仪器提供质量更好、能量更高的同步辐射光源，使得红外光谱显微光谱及成像检测技术具有更高的灵敏度和空间分辨率，实现了能够在细胞和亚细胞尺度上对个体进行高空间分辨的原位观测，这在一定程度上解决了许多常规的检测分析技术不能同时兼顾高通量测量和高空间分辨率观察之间的矛盾。首先介绍了红外光谱技术的原理及其特点并分析了显微红外光谱及成像技术在生物样品检测中的独特优势，特别介绍红外光谱结合化学计量学的分析方法在生物学研究领域的应用。接下来综述了此项技术在分类鉴定、生长代谢监测、育种、水环境、食品医药等与微藻相关领域国内外的应用研究进展。比如，结合化学计量学方法红外光谱能够进行微藻的快速鉴定、判别和分类。利用红外光谱多组分快速检测的优势，可以实现微藻生长代谢的研究。基于红外光谱无损、高效检测的特点，可以实现油脂、β-胡萝卜素、虾青素等高产藻株的快速筛选。另外，微藻还可以有效地吸附废水中的重金属和有机活性染料，利用红外光谱可以对其吸附和降解环境污染物的机理进行研究。红外光谱还能够快速高效地实现微藻成分的分析和鉴定，因而可以用于微藻食品药品质量的检测和真伪的鉴定。然而，红外光谱在微藻的研究和应用方面还处于发展阶段，尚存在着一定的缺点和不足，对此进行了讨论和分析并提供了相应的解决方案。最后，对红外光谱在微藻的规模化养殖、高产藻株的筛选、微藻的生理、细胞器的结构和功能的研究等领域进行了展望。     

红外光谱技术在医学中的应用

系统回顾了过去50余年中红外光谱技术的发展创新及在生物医学领域中的研究应用。傅里叶变换红外光谱技术已从对单个细胞水平结构构成与形态的研究进展到组织水平。现代红外光谱技术联合成熟的模式识别技术与组织微阵列技术,为平行大规模测定分子结构提供了可能。此外,红外光谱技术的临床应用为良恶性肿瘤的判别提供了可信的参考依据,并可准确判别甲状腺、乳腺、胃肠道及腮腺等组织的良恶性,具有极广泛的应用前景。     

红外光谱技术在饮料酒鉴别中的应用进展

红外光谱作为鉴别技术被广泛地用于各种饮料的品质检测和定性鉴别中。文章对比了各种用于饮料酒鉴别的技术的优缺点,介绍了红外光谱技术鉴别饮料酒的技术流程,以及红外光谱技术在葡萄酒、啤酒、威士忌、白兰地、日本清酒、中国黄酒等饮料酒的产地、酒龄以及分级等方面的国内外研究现状,分析了红外光谱技术应用于饮料酒鉴别的种种优势和需要解决的问题,并展望了其在我国饮料酒鉴别中的应用前景。     

红外光谱技术在矿产勘查中的应用

红外光谱技术具有快速、经济、高效等特点,是现阶段国内外地质找矿工作中被广泛应用的一项高新技术。通过研究矿物在红外波段上的差异性吸收特征,开展红外光谱填图和波谱参数分析工作,进而确定矿化区域内的特征矿物组合以及指向矿化热液中心的矿物波谱参数变化范围。近年来,随着光谱分辨率的提高和解混算法的优化,越来越多的波段被应用于岩矿信息提取工作,其中发展成熟的短波红外技术(SWIR, 1 100～2 500 nm),对于绢云母、高岭石、明矾石和绿泥石等中低温黏土矿物有较好的识别效果,通过这些矿物的波谱参数变化规律成功在斑岩型、浅成低温热液型、 VMS型等矿床中建立了找矿勘查模型;热红外技术(TIR, 6～15μm)主要针对长石、石英、石榴子石和辉石等中高温矿物有更好的探测能力,近几年在矽卡岩型矿床中有着出色的表现;中红外技术(MIR, 3～6μn)在地学领域找矿勘查工作中还处于研究阶段,没有形成一套完整的矿物信息提取方法。对红外光谱技术在地学领域的发展历程进行了综述,对各个波段引起波形变化的原因、常用的波谱参数及其表征的含义、四类测试仪器进行了总结,描述了常作为找矿指标的四种矿物——绢云母、绿泥石、...     

近红外光谱分析技术在木材材性分析中的研究进展

树木基因工程研究在改变木材材性等方面取得了较大的进展,且发挥着重要的作用。为了选育优良品种,需要测试大量的试样。但传统的木材性质测试方法成本高、效率低,而且需要破坏树木本身,这种方法已经无法满足现代林木培育和木材加工利用的需要。为了更高效地控制和检测转基因产品的各种性质,必须有快速而又方便的测定技术。近红外光谱分析技术是一项新的木材无损评价方法,能够迅速、准确地对木材性质进行全面无损评价,目前已经在很多领域得到广泛应用。文章详细地介绍了近红外光谱技术在木材化学组成分析和木材微观结构预测中的研究进展。     

食用油的红外吸收光谱分析

实验采用红外吸收光谱法,选取了16种植物油样品和4种动物油样品,对不同品种,以及同一品种、不同来源的食用油进行了红外光谱分析和研究,通过谱图分析,了解了食用油体系的各种特征基团和成分信息,为食用油的其他研究提供参考.     

Analysis of Argan Oil Adulteration Using Infrared Spectroscopy

The determination of argan oil adulteration by other vegetable oils is a real analytical challenge. The authentication of argan oil needs fast and simple analytical techniques for quality control and testing. This study focuses on the detection and quantification of argan oil adulteration with different edible oils, using midinfrared spectroscopy with chemometrics. Chemometric treatment of MIR spectra has been assessed for the classification and quantification of argan oil adulteration with sunflower or soybean oils. The potential of MID spectroscopy combined with partial least squares regression (PLS) as a rapid analytical technique for the quantitative determination of adulterants in argan oil has been demonstrated. A PLS model has been established to predict the concentration of soybean and sunflower oil as adulterants in the calibration range between 0% and 30% (w/w) in argan oil with good prediction performances in the external validation.     

利用近红外光谱和X射线衍射技术分析木材微纤丝角

利用近红外光谱和X射线衍射法对木材的微纤丝角进行了快速预测。微纤丝角是影响木材性质的最重要的物理量之一,木材资源利用和林木品质改良都要求能快速、方便地测定木材的微纤丝角。 该实验首先利用X射线衍射仪,快速测量和计算出154个杉木木材样品的微纤丝角。然后,依据木材不同成分在近红外区的不同吸收特性,在近红外光谱数据与X射线衍射仪测定的微纤丝角之间建立相关模型。结果表明,二者之间具有很好的相关性,其校正模型和预测模型的相关系数(r2)分别达到0.867和0.816。     

利用X射线衍射技术与红外光谱分析真菌侵蚀的木材

为了弄清真菌侵蚀木材的微细结晶构造与主成分官能团的变化,利用X射线衍射技术和红外光谱研究了分别经过黄孢原毛平革菌(PC)和棉腐卧孔菌(PP)侵蚀不同时间后毛白杨木材的结晶度、晶胞内层间距、晶粒宽度和主成分官能团的变化情况。结果表明：(1)PC与PP的侵蚀对木材纤维素结晶区的晶格构造没有影响,纤维素结晶区衍射2θ角和层间距基本保持不变,但纤维素结晶度和晶粒宽度随侵蚀时间增加而呈减小的趋势,并且受PP侵蚀的要比受PC侵蚀的明显,表明PP侵蚀对纤维素的破坏程度要大于PC侵蚀;(2)半纤维素在侵蚀过程中其木聚糖被不同程度的降解,使得产物中羰基含量增加,PC与PP对半纤维素的降解效果与纤维素几近相同;(3)木质素受PC侵蚀后苯环被氧化裂解生成链烃,而受PP侵蚀的变化不明显。     

薰衣草精油的衰减全反射红外光谱辨别分析

为建立薰衣草精油品种品质的快速辨别分析模型,采用衰减全反射红外光谱法测定三个品种共96个薰衣草精油样品,对原始光谱数据求二阶导数,通过方差计算,确定1 750～900 cm-1波长段为判别分析用数据。分析结果表明,主成分分析(PCA)基本能实现精油品种区分,前三个主成分主要代表着酯、醇和萜类物质。使用68个样品的校正集建立正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)模型,三个品种薰衣草精油的回归曲线测定系数分别为0.959 2, 0.976 4, 0.958 8,验证集中三个品种精油预测均方根误差(RMSEP)分别为0.142 9, 0.127 3, 0.124 9,OPLS-DA法建立的模型对校正集和验证集的判别率和预测率都达到100%,模型对薰衣草精油品种品质有很好的识别能力。为薰衣草精油品种品质提供一个快速、直观的方法。     

利用傅里叶变换红外光谱分析油热处理对木材耐腐性能的影响

木材防腐处理可改善人工林木材易腐朽、虫蛀等缺陷,其中热处理方法不仅环保无污染,还可提高木材耐腐性、尺寸稳定性等。研究以植物油为导热介质对杨木和樟子松进行油浴热处理,对热处理木材进行室内耐腐性能研究,通过傅里叶变换红外光谱分析处理前后木材化学组分的变化,分析热处理对木材耐腐性能的影响及主要作用机制。结果表明:经过油热处理杨木的质量损失率由未处理材的19.37%下降至5%,樟子松的质量损失率由未处理材的8.23%下降至3.15%,油热处理可以有效提高木材的耐腐性能。木材腐朽菌之所以能够在木材中生长繁殖从而败坏木材,是因为木材能够提供木材腐朽菌比较好的生存条件,如营养物质、水分、氧气等,而木材中的纤维素、半纤维素等是木材腐朽菌的主要营养来源。由红外光谱分析可知,热处理后木材中羟基等亲水性基团大量减少,吸水性减弱,减少了木腐菌生长所必需的水分;热处理后木材的纤维素、半纤维素等化学组分发生了降解,减少了木腐菌生长需要的营养物质。油热处理可以减少纤维素、半纤维素等木腐菌的营养物质,从而达到了提高木材耐腐性能的目的。     

一种油田原油含水率的近红外光谱检测与分析方法

石油作为重要战略资源,对其组分进行实时分析检测在石油化工领域有着重要意义.随着石油资源的不断开发,在已长时间开采油井的生产过程中以及新油井开采前,需要对井下原油组分进行分析检测,以判定开采的必要性.原油组分实时检测,在原油开采、生产、储运以及销售过程中都起着关键的作用,针对传统检测方法存在精度低、效率低等问题,近年来在...     

红外光谱评价内燃机油抗氧化性能的研究

红外光谱快速检测石油产品性能是近年来发展的新技术,目前国内外在该领域的研究仅限于测试燃料油性能,由于润滑油组成、结构复杂,红外光谱技术测试润滑油性能的研究还未见报道。文章研究了润滑油组成、结构的红外光谱特征,提出了根据内燃机油组成、结构对抗氧化性能的贡献来提取其光谱信息的技术路线。结合BP神经网络和自组织神经网络的优点,发展了量化自组织神经网络数学模型,该数学模型具有自组织神经网络的定性聚类功能和BP神经网络的定量分析功能,与BP神经网络相比较,量化自组织神经网络具有更好的鲁棒性,测试结果优于BP神经网络,该论文的研究为润滑油性能的快速检测提供了一种新的技术手段。     

衰减全反射红外光谱法快速分类和识别多种食用油的方法

提出了一种衰减全反射红外光谱法快速分类和识别多种食用油的方法——KL-BP模型。此模型利用KL算法对原始光谱数据分类特征进行提取并对原始数据降维,降维后的数据作为神经网络的输入建立分析模型。实验共收集了九种食用油包括芝麻油、玉米油、油菜籽油、调和油、葵花油、花生油、橄榄油、大豆油、茶籽油,共84个样品,并测定了其衰减全反射红外光谱。为了对比所提方法性能,分别建立PCA直接分类、KL直接分类、PLS-DA、PCA-BP和KL-BP模型的分类结果进行对比。研究结果表明,对所研究的9种食用油,PCA直接分类、KL直接分类、PLS-DA、PCA-BP和KL-BP方法的识别率分别为59.1%,68.2%,77.3%,77.3%和90.9%。在数据降维中,KL算法通过分别提取使类间距离和类内距离比值最大方向的特征向量提取和包含在类内离散度矩阵中的分类信息,能够比PCA方法提取了更多的分类信息;引入BP神经网络能有效地提高分类能力和分类准确率;KL-BP综合了KL对分类信息提取优势以及BP神经网络自学习、自适应、非线性的优点,在分类和识别成分相近的9种食用油中表现出了最优秀的能力。