中草药植物白光漫反射光谱研究

测定了 5 7种中草药植物的药用部分的白光漫反射光谱 ,与传统的紫外分光光度法及红外分光光度法相比 ,这种测定方法不用截取样品 ,可作无损检测 ,且测定过程简便。从测定结果发现 ,这些白光漫反射光谱都具有可作识别的特征峰 ,显然中草药的白光漫反射光谱可作为中草药鉴别的一种辅助方法。从测定的白光漫反射光谱中 ,还发现药用部分为地上部分的 (阳光下生长的 )在 6 5 0～ 6 90nm区间具有明显的大吸收峰 ,而药用部分为地下部分的或植物体内的 (不在阳光下生长的 ,如种子 )则没有 ,因此可利用某些中草药植物在 6 5 0～ 6 90nm区间的吸收特性用光控方法调控中草药的栽培生产 ,提高中草药的质量与产量。     

基于近红外漫反射光谱的香梨类别定性分析

基于近红外(near infrared, NIR)漫反射光谱分析技术对库尔勒香梨中的脱萼果和宿萼果进行了自动化判别试验研究。用对不同波段范围、不同光谱预处理方法(MSC、SNV、微分光谱)和不同主成分因子数对香梨类别判别结果的影响进行了对比分析,建立了香梨类别的定性判别模型。研究结果表明：用判别分析(discrimant analysis,DA)方法在9 091～4 000 cm-1范围结合原始光谱建立的DA判别模型最优,该方法对校正集正确分类率达100%,预测集正确分类率为95%。     

漫反射光谱技术对文物保护及相关问题的研究

应用自行研制的光导纤维反射分光光度计,研究了漫反射光谱技术在文物保护研究中的应用。主要工作包括： (1)通过比较待测颜料和标准颜料反射光谱曲线的形状和特征反射峰或一阶导数峰的位置,实现对彩绘文物颜料的分析鉴定。(2)用漫反射光谱技术监测金属表面状态的变化。文中通过对铜及其锈蚀产物漫反射光谱的研究得到了铜表面的一些信息,可见漫反射光谱技术对金属表面状态的研究具有特殊的功能。(3)通过研究文物保护修复材料的反射光谱特性,指导人们选择适宜的材料。作者的研究证实了漫反射光谱法是一种新的文物保护研究技术,具有简便、快捷和不损坏文物的特点,该工作使漫反射光谱技术成为文物保护研究的一种新的检测手段,同时也为漫反射光谱分析开辟了新的研究应用领域。     

漫反射光谱在“老挝石”颜色成因上的应用

近来,一种产自老挝的新型印章石(俗称“老挝石”)涌进国内市场,对我国印章石市场造成一定影响,“老挝石”的研究尚处于起步阶段,对其颜色成因的研究更为缺乏。采用漫反射光谱(DRS)结合X射线粉晶衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、X射线荧光光谱(EDXRF)等测试对红色“老挝石”的矿物成分和致色机理进行深入研究。结果显示,“老挝石”的主要矿物成分为地开石,并含有少量高岭石,化学成分中的Fe含量和“老挝石”红色色调呈正相关关系,即颜色越深Fe的含量越高。铁质矿物呈微晶集合体浸染分布于地开石的颗粒间,由于其含量低、粒度细小,常规的微区测试方法无法确认其种属。相比之下,漫反射光谱对微晶铁矿物的鉴定十分有效,对可见光波段漫反射光谱处理得到导数等,在土壤沉积物中已经被用来定量测定针铁矿和赤铁矿。该研究中“老挝石”基体与土壤沉积物均为粘土矿物,可以用漫反射光谱来判定“老挝石”中铁矿物种属。漫反射光谱一阶导数法显示,其谱峰位于565～570 nm,由此确认铁矿物的种属为赤铁矿。微晶赤铁矿分布于“老挝石”矿物颗粒间,使样品产生红色,赤铁矿含量越高,红色调越深。     

芦丁和维生素C的近红外漫反射光谱技术定量分析研究

首次利用近红外漫反射技术和偏最小二乘法定量分析了复方芦丁片的主组分芦丁和维生素Ｃ混合样品的含量,所建立的预测方程对样品的预测值和真实值之间的相关系数为９９．７５％,芦丁和维生素Ｃ定标标准差分别为０．３６３％和１．０７８％。该方法快速、准确、不破坏样品。     

有机和无机国画颜料漫反射光谱和吸收光谱特征研究

国画颜料解混一直是古画颜料研究的重要内容,其中光纤反射光谱（FORS）是无损化探测颜料类别的常用手段。通过CCD光纤光谱系统,从光谱线型对国画颜料进行了分类,分别探测了两种有机植物颜料藤黄和胭脂在不同比例混合下的漫反射光谱与吸收光谱,并获取了不同色系无机矿物质颜料混合后的漫反射光谱。分析了单一颜料和混合颜料的光谱特征峰值,运用多元线性回归（MLR）以及一阶导数光谱法（FDS）,通过全波段线性解混获得了各组分颜料的比例。经过实验与理论分析,藤黄与胭脂的漫反射光谱为S型,混合颜料一阶导数光谱中两特征峰的位置分别为536和649 nm,在漫反射光谱中多元线性回归基本适用于该混合颜料的解混并显示出一定的线性规律,但无法精确地解混。而混合颜料的吸收光谱与单色光谱之间存在较好的线性关系,解混误差在5%左右。无机矿物质颜料中的漫反射光谱有S型（石黄和赭石）和钟型（石青和石绿）两种。首先,对于S型（石黄）与S型（赭石）混合颜料漫反射光谱,赭石的一阶导数光谱出现明显的“三峰”现象,并且混合颜料一阶导数光谱在534 nm处出现新的特征峰。多元线性回归理论虽适用于该混合颜料的解混,但由于不同颜料解混的权重因子不同,无法形成较为精准的线性模型。其次,对于S型（赭石）与钟型（石绿）混合颜料的反射光谱需要多元线性回归与导数光谱法共同判断混合比例的基本趋势,该光谱在400～800 nm范围内仅有一个交叉点。最后,利用钟型（石青）与钟型（石绿）混合颜料反射光谱的特征峰位置,即可判断出颜料混合比例的特征,随着混合比例的变化,反射光谱特征峰在457～524 nm出现了明显的横向移动,并且混合颜料光谱的峰值强度有明显的减弱。     

不同气候带风成沉积中赤铁矿和针铁矿含量对比——基于漫反射光谱和色度方法

赤铁矿（α-Fe₂O₃）和针铁矿（α-FeOOH）是风成沉积物和土壤中常见的两种致色矿物,具有重要的环境指示意义。赤铁矿指示干热环境条件,针铁矿指示湿冷环境条件。两者同存于沉积物或土壤中,相互竞争。在实际研究中,通过应用两者的比例来指示环境条件的变化。由于天然样品中赤铁矿和针铁矿含量低、磁性弱,传统的X射线衍射方法、化学分析法以及岩石磁学方法都难以准确、便捷地检测出二者的含量。基于两者光学特征,近年来越来越多的研究者使用漫反射光谱和色度方法尝试进行天然样品中赤铁矿和针铁矿的定量研究。然而,这两种方法也存在着一些问题。漫反射光谱中赤铁矿和针铁矿特征峰强度受基底效应、晶格离子替代等因素影响;色度参数的红度同样受晶格离子替代影响,黄度影响因素更为复杂。因此,两种方法的相关参数不能简单地等同于赤铁矿或针铁矿含量。两种方法的对比研究显得尤为重要。采用漫反射光谱和色度两种方法分别对干旱区的新疆博乐、半湿润区的四川金川和湿润区的广东徐闻三个风成沉积剖面进行实验,分析不同参数对于赤铁矿和针铁矿的指示意义及其适用范围。在此基础上,探讨针铁矿与赤铁矿比值的环境指示意义。研究结果表明：（1）漫反射方法与色度方法是识别风成沉积物中针铁矿和赤铁矿信号的有效方法,但由于影响因素复杂,在大范围空间内仅能作为半定量指标;（2）a*能够较好地指示赤铁矿含量,Gt/Hm与b*/a*能够较好地反映针铁矿与赤铁矿之间的比值,但Gt与b*不能很好地指示针铁矿的含量;（3）大气水热条件不能完全等同于土体水热条件。大气降水并非完全进入土体,温度通过蒸发作用影响土壤中水分含量,土体水热状况受多因素影响。大范围地理空间尺度上,温度决定化学反应速率,对于赤铁矿和针铁矿的生成与保存作用大于降水量。     

近红外漫反射光谱检测赣南脐橙可溶性固形物的研究

研究了应用可见-近红外漫反射光谱技术快速检测赣南脐橙可溶性固形物的方法。以40个赣南脐橙为标准样本,利用漫反射光谱测定法获取完整赣南脐橙的可见-近红外光光谱(350～2 500 nm),采用多种光谱校正算法,选取不同的光谱波段范围对水果样本的漫反射二阶光谱进行有效信息的提取和分析,并结合偏最小二乘法和主成分回归等定量校正方法,建立了赣南脐橙可溶性固形物的定量数学模型。实验结果为: 在361～2 488 nm波段范围内,偏最小二乘法校正模型的预测精度最好,校正模型的相关系数为0.929,校正标准偏差和预测标准偏差分别为0.517,0.592,其预测集样本的预测值与真实值的相关系数为0.791。实验结果表明：应用近红外漫反射技术对赣南脐橙可溶性固形物的快速无损检测具有可行性。     

何首乌及其提取物的漫反射和衰减全反射红外光谱研究

采用漫反射和衰减全反射两种红外光谱分析何首乌及其提取物。结果表明,以丙酮为提取剂时,何首乌其提取物中,韧皮部的有效成分含量最高,木质部的有效成分含量最低;通过两种方式的比较,发现何首乌及提取物的红外谱图存在一定的差异,何首乌在3 576和3 147cm-1有两个平缓的吸收峰,而提取物则在3 351cm-1有一强吸收峰,表明提取物中的OH…活性成分较多;同时,何首乌在931,859,766和709cm-1处有明显的吸收,而其提取物则没有,这也表明提取的是活性成分。     

Quantitative UV-Visible Diffuse Reflectance Spectroscopy of Solid Powders

In spite of difficulties in attaining high resolution, the determination of UV-VIS-NIR spectra via diffuse reflectance spectro-scopic measurements on solid powders; provides several advantages. Compounds which are difficult to obtain as suitable single crystals, or are found to be unstable or insoluble in liquid solution, can only be studied by diffuse reflectance spectroscopy. Also, since no solvents are required, any effects due to solvation are eliminated. However, it is not possible to resolve the observed spectrum into its anisotropic components, as in the case of single crystal spectra.     

漫反射光谱技术快速无创检测皮肤胆固醇

针对皮肤胆固醇无创检测的迫切需求,设计了一种基于微型光谱仪的便携式和智能化的皮肤漫反射光谱实时测量系统。配制毛地黄皂苷—辣根过氧化物酶共聚物溶液,利用毛地黄皂苷可与皮肤胆固醇分子中的羟基特异性结合和辣根过氧化物酶能与TMB试剂(主要成分为3,3’,5,5’-四甲基联苯胺)反应显色的特性,实现皮肤胆固醇的高灵敏和高特异的识别与指示,并通过测量反应后颜色的变化程度来定量皮肤胆固醇的浓度。以与人体皮肤结构相近的猪皮肤为实验对象,采用萃取法获得梯度浓度的胆固醇样本,利用上述光谱测量系统检测样本内的胆固醇浓度来验证该方法的可行性。实验结果显示,相对漫反射率能够区分不同浓度的胆固醇样本,在特征单波长(442,450和463 nm)处和特征波段442~500 nm内,漫反射率强度因子均可以定量反映样本内的胆固醇浓度,经线性拟合,判定系数R2分别为0.960,0.959,0.958和0.958。研究结果表明,使用漫反射光谱技术可以实现皮肤胆固醇的快速无创检测,将其应用于动脉粥样硬化性疾病风险评估,对于该类疾病的防控具有重要意义。     

Diffuse Reflectance Spectrum of Cupric Oxide

The diffuse reflectance spectrum of cupric oxide (GuO) powder in the region 300–1000 mμ. has already been studied^1,2. In the present communication, the diffuse reflectance spectra of both pure and diluted cupric oxide powder samples have been reported. In the present work, the region of investigation has also been extended down to 200 mμ.     

Diffuse Reflectance Spectrum of Ferric Oxide

The spectra of many complexes of Fe³⁺ have been reported in literature. The absorption, in thin films⁵ of ferric oxide has also been studied. The diffuse reflectance spectrum of pure ferric oxide powder down to only 300 mμ has been published by Vratny and Kokalas⁶ but the bands were neither well marked nor interpreted. No such studies below 300 mμ have been reported. The present communication extends the region of study of the diffuse reflectance spectra of both pure and diluted samples of ferric oxide up to 200 mμ.     

水果坚实度的近红外光谱检测分析试验研究

应用傅里叶漫反射近红外光谱技术探讨了水果坚实度无损检测的方法。利用偏最小二乘法建立了坚实度与漫反射光谱的无损检测数学模型,同时对不同光谱预处理方法和不同建模波段范围对模型的预测性能进行了对比分析。结果表明：利用傅里叶变换光谱仪采集的原始光谱的平滑预处理对结果并没有太大影响;原始光谱在800～2 500 nm范围的模型得到了最好的预测结果：校正集样本的相关系数r为0.869,校正均方根误差RMSEC为3.88 N;预测集样本的相关系数r为0.840,预测均方根误差RMSEP为4.26 N。 通过本研究得出：应用近红外漫反射光谱检测水果坚实度是可行的,为今后快速无损评价水果成熟度提供了理论依据。     

漫反射光谱法对闽粤沿海花斑粘土沉积环境及成因的指示

赤铁矿和针铁矿是自然界最常见的两种铁氧化物,广泛分布于沉积物中,其相对含量关系不仅可以反映沉积环境,同时也为成因判别提供依据。由于传统测试方法操作复杂、效率低下,因此难以快速而准确的测定铁氧化物的种属及含量。近年来,基于紫外-可见光-近红外分光光度计的漫反射光谱分析法因操作简单、测试速度快、检测限低等优势,被广泛地应用于沉积物的研究中。在我国闽粤沿海的晚第四纪盆地中,广泛发育一套末次盛冰期的黄色粉土层,有时混杂红、灰色,也被称为“花斑粘土”。对于该套花斑粘土层,前人多将其归因于海进期的水下沉积物在全球低海面时期,顶部因暴露地表风化所致。而研究发现,大部分花斑粘土与下伏沉积在岩性上没有过渡,截然相交,“风化”难以解释该现象;花斑粘土中也并无发现其下伏沉积层所富含的海相生物化石,表明两者在沉积环境及物源上存在较大差异。为了进一步判定花斑粘土的沉积环境及成因,在以往研究的基础上,使用漫反射光谱分析法,从铁矿物特征的角度对珠江三角洲第四纪钻孔进行研究。结果表明,花斑粘土的赤铁矿特征峰峰高>针铁矿特征峰峰高,而其下伏沉积层的赤铁矿特征峰峰高<针铁矿特征峰峰高。赤铁矿是干燥温暖、陆上氧...     

三维漫射光谱法检测猪肉嫩度的初步研究

猪肉是光的强散射物质,嫩度是评价猪肉品质优劣的重要标准之一,提出一种基于三维漫射光谱法的猪肉嫩度检测方式。将猪肉样本更多的散射信息引入光谱分析中。利用实验室搭建的数据采集系统,通过采集距光源入射点不同距离处的样本漫反射光信号构建了64个猪肉样本的三维漫射光谱。经过小波消噪处理后,利用多维偏最小二乘法(NPLS)建立了三维漫射光谱与猪肉嫩度之间的分析模型,模型的校正决定系数R2_Cal是0.883 1,校正标准差RMSEC是3.685 0N,预测决定系数R2_Pred是0.874 7,预测标准差RMSEP是3.9756N。实验结果表明, 与常规的漫反射光谱法相比,三维漫射光谱法所建立的猪肉嫩度NPLS模型具有更高的校正精度和预测稳健性,有望为猪肉嫩度及其他品质的快速检测提供一种新的途径。     

华南沿海末次冰期类黄土沉积的漫反射光谱与激光粒度研究

野外调查发现,华南沿海广泛发育一套黄色粉土沉积。为研究其特征属性及成因,选择具有代表性的3条粉土剖面及1个钻孔采样,使用漫反射光谱（DRS）分析和激光粒度（LPS）分析的方法,率先尝试从沉积物铁矿物的产出形式和沉积物粒度配分特征的角度,综合判定沉积物的沉积环境、搬运营力及成因机制。DRS分析结果表明,在黄色粉土的漫反射光谱一阶导数曲线中,铁矿物的特征峰峰高总体有赤铁矿（565 nm）>针铁矿(505和435 nm）的变化特征,与我国北方风成黄土的漫反射光谱一阶导数曲线形态吻合,均体现的是相对干冷的气候环境;而区内的河、海相沉积物曲线所反映的铁矿物特征峰的峰高变化与上述黄色粉土的变化方向相反,表明样品经历过充分的水化作用并长期处于潮湿的还原环境之中。LPS分析结果表明：各剖面（钻孔）黄色粉土的粒度组成均较为均一,粒组配分模式具显著的双峰式,两个峰值分别为主峰10～50 μm 区段和次峰<5 μm区段,与黄土沉积的粒度配分模式一致,是风成沉积的特征粒组构成;而与区内河、海相沉积物粒组呈单向变化的配分模式有显著差异。结合黄色粉土的年龄介于10～80 ka之间,以及正负地形皆广泛存在的空间分布特征,最终认为该套沉积是形成于末次冰期的风成沉积（本研究称“类黄土”）。