大高良姜与节鞭山姜油细胞原位拉曼光谱研究

为避免复杂的样品的制备及提取过程,最大限度避免精油活性成分变化,在常温下,用拉曼光谱原位分析大高良姜与节鞭山姜油细胞中精油。两种样品的拉曼光谱非常相似,较强峰出现在1636/1643、1605/1607、1291/1293、1199/1204、1168/1168cm~(-1),中等强度的峰出现在1585/-、1439/1437、1308/-、907/908、856/856、797/788、731/732、632/633cm~(-1)。说明两者的挥发油主要成分相同。与1’一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯(1’-acetoxychavico lacetate)拉曼光谱主要的16条谱线比较,在节鞭山姜油细胞拉曼谱的18条谱峰中有15条与之对应,而对大高良姜而言19条谱线中,有14条与之对应。用密度泛函理论计算了ACA的拉曼光谱,并对谱线进行了初步的归属。     

基于叶片高光谱特性分析的树种识别

高光谱遥感技术的出现将为解决森林树种的精细识别难题提供有效的途径。利用高光谱遥感技术进行树种鉴别时,光谱特征的选择及提取是个非常重要的过程。与多光谱数据相比,高光谱数据具有波段多、数据量大、冗余度大等特点。该文利用光谱微分法对原始光谱数据进行处理,分析不同树种原始光谱、光谱一阶微分和光谱二阶微分曲线图,从中选择差异较大的波段用于鉴别不同树种。最后利用欧氏距离对所选择的波段进行检验识别不同树种的效果,检验的结果显示选择的波段能有效地区分不同树种。区分不同树种的有效波段大都位于近红外波段, 并且差异最大的波段也是近红外波段,其分别为1 657～1 666和1 868～1 877 nm。     

酸性高锰酸钾-高良姜素化学发光体系的发光光谱

在多聚磷酸介质条件下,对酸性高锰酸钾和高良姜素化学发光新体系的发光现象进行了研究,并通过测定反应的化学发光光谱、紫外吸收光谱、荧光光谱和微量电位滴定曲线对其发光体的确定提供了实验依据。实验数据表明,在0.1mol·L-1多聚磷酸溶液中,当高锰酸钾和高良姜素的量比为6∶5时,体系有最强的化学发光,在氧化剂过量的条件下,化学发光强度与高良姜素浓度在一定范围成正比关系。此外,由体系的化学发光光谱与高锰酸根离子的电子吸收光谱之间有镜像对称性关系的现象,证明了主发光体应来源于高锰酸钾;发光动力学实验还证明该发光体不是单一型体,伴随发光过程发光体有歧化反应现象。根据实验结果,对该体系可能的发光机理进行了讨论,提出高锰酸钾和高良姜素化学发光的主要发光体来源于高锰酸根离子的还原产物且为氧化还原反应过程中产生的激发态Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅲ)型体,通过高良姜素氧化生成的活性游离基产物而产生激发态的Mn(Ⅱ)型体是生成发光体的主要途径。该化学发光强度与高良姜素含量成线性关系,以此可以进行定量分析;而由歧化过程形成的激发态Mn(Ⅲ)的发光行为却会干扰高良姜素含量与总发光强度之间的线性关系,不利于定量分析。     

基于K-L散度与光谱可分性距离的波段选择算法

波段选择是高光谱降维的常用手段,文中从波段选择应遵循的3个原则出发设计了一种基于信息散度与光谱可分性距离的波段选择算法。将高光谱数据中每个波段的光谱分量看作一个一维向量,使用K-L散度表示其相互之间的信息量,选出信息量大且相似性最小的波段组合;根据每个波段中不同地物光谱可分性距离的计算,得到可分性较大的波段组合;将两组波段组合取交集,即得到最优组合波段。为了验证算法的有效性,将选出的最佳3个波段进行伪彩色合成,对其进行光谱角制图分类,分类精度达到92.2%,Kappa系数为0.88.     

基于K-L散度与光谱可分性距离的波段选择算法

波段选择是高光谱降维的常用手段,文中从波段选择应遵循的3个原则出发设计了一种基于信息散度与光谱可分性距离的波段选择算法。将高光谱数据中每个波段的光谱分量看作一个一维向量,使用K-L散度表示其相互之间的信息量,选出信息量大且相似性最小的波段组合;根据每个波段中不同地物光谱可分性距离的计算,得到可分性较大的波段组合;将两组波段组合取交集,即得到最优组合波段。为了验证算法的有效性,将选出的最佳3个波段进行伪彩色合成,对其进行光谱角制图分类,分类精度达到922%,Kappa系数为088.     

水体高光谱反演混合光谱空间信息分解模型研究

水体高光谱中的混合效应问题是水体定量遥感中的难点。已有研究表明,仅依赖标量光谱信息难以解决复杂的水体混合光谱问题。广域水体污染物除光谱信息之外,还具有明显的空间分布特性。充分利用其空间维信息,可以作为遥感光谱维信息的有益补充,有利于水体复杂光谱的解混。以巢湖为例,HJ-1A HSI高光谱数据为数据源,辅以水面光谱测量数据,在空间地统计学和遗传算法理论基础上,利用地统计学中的变异函数模拟相邻空间两像元的分布差异,将邻域像元空间变异函数作为遗传算法目标函数的约束条件,建立基于协同克里格遗传算法的湖泊水体高光谱反演混合光谱空间信息分解模型,并对悬浮物浓度反演结果进行检验。结果显示,与常规混合光谱分解模型相比,混合光谱空间信息分解模型对悬浮物浓度的预测值与实测值相关系数为0.82,均方根误差9.25 mg·L-1,相关系数提高了8.9%,均方根误差下降了2.78 mg·L-1,表明该模型对悬浮物浓度具有较强的预测能力。该方法将水体的空间信息与光谱信息有效结合,可以避免水色参数光谱信号弱导致反演结果失真,同时由于高光谱波段多、信息量大,带来信息提取计算量大而复杂等问题,也为复杂水体混合光谱模型的求解和模型反演精度的提高提供了有效途径。     

大麻植物冠层光谱特征研究

大麻是一种特殊的经济作物,具有广泛的应用领域,准确掌握我国大麻种植面积与空间分布,对国家制定大麻产业政策具有重要的参考价值。遥感技术是大范围内大麻监测的一种潜在手段,但是对大麻光谱特征少有研究。利用ASD FieldSpec便携式光谱仪实测的大麻植物及常见作物的冠层光谱数据,系统分析了大麻植物冠层光谱特征,并采用差异分析的方法,探明其遥感探测的最佳波段和所需的波段光谱分辨率,为大区域范围内的大麻植物遥感识别提供了理论基础。研究表明,大麻植物在530,552,734,992,1 213,1 580和2 199 nm附近冠层光谱反射特征与其他植物有较大差异,且在734 nm附近与其他植物有最大反射率差异。光谱分辨率在可见光和近红外波段需要30 nm或更窄,在中红外波段需要50 nm或更窄。     

高光谱遥感信息中的特征提取与应用研究

特征提取、度量与分析是高光谱遥感应用的基础.面向高光谱遥感数据的特点, 将光谱特征划分为点尺度、面尺度和体尺度三个尺度的特征.基于特征属性与算法原理, 构建了光谱曲线特征、光谱变换特征和光谱度量特征三个层次的高光谱遥感光谱特征体系, 并对光谱特征提取与应用进行了深入探讨.光谱曲线特征包括直接光谱编码、光谱反射与吸收特征等, 光谱变换特征包括植被指数、导数光谱等, 光谱度量特征则包括光谱角、SID、相关系数和距离等.在分析特征算法原理的同时对其特点和应用进行了探讨.试验表明四值编码、光谱角和SID在应用中能够取得较好的效果.     

基于多元极值优化的多光谱温度测量方法

多光谱测温依据黑体辐射定律,通过辐射光强、多组波长即能推测出温度值,克服了比色测温要求光谱单一和比色光谱相近的约束,在工程实际中得到了广泛的应用。在多光谱温度反演的过程中,光谱发射率的求解及多光谱数据处理是精确测温的关键。目前,光谱发射率的求解大多以光谱发射率假设模型为主要的方法,当假设模型与实际情况接近时,反演的温度与光谱发射率精度很高,当二者不相符时,反演的结果与实际情况相差甚大,对于复杂材料和燃烧过程中材料性能动态变化情况下的测温,以光谱发射率假设模型的方法存在盲目性;近年来,基于神经网络的深度学习的方法应用于多光谱测温,避免了光谱发射率假设模型,可建立温度与多光谱的非线性统计规律关系,但需要海量数据与超强算力支撑,且建模过程复杂。针对上述问题,提出了一种基于多元极值优化的多光谱温度测量方法(MEVO),该方法利用不同温度下多光谱信号之间的关联性,通过分析在多光谱温度反演过程中各通道测量温度之间的联系,基于多光谱辐射测温原理以及温度反演过程中各通道数据之间的信息关联,建立多元温差关联函数,通过关联函数的寻优,建立高精度测温模型。该方法将建模过程简化为多元温差函数的寻优问题,避免了...     

端元提取技术在高光谱图像压缩中的应用

高光谱图像海量数据如何实现大比例有效压缩是限制其应用的主要问题之一,而现有有损压缩方法存在大压缩比与光谱特性信息准确保留的矛盾,即使现有最优有损压缩方法也不能够得到令人满意的结果。文章基于混合像元分解的思想提出基于端元提取技术的数据有损压缩方法来解决该矛盾,首先用顶点成分分析(VCA)方法提取场景中地物的端元光谱,根据各端元与观测像元之间的光谱间余弦角相似性度量方法估计各端元的丰度,接着对端元光谱及丰度数据进行无损压缩,最后利用JPEG2000有损压缩方法对高光谱图像的所有单波段图像进行空间维大比例有损压缩。AVIRIS高光谱图像的仿真结果表明,压缩比得到大幅度提高,光谱信息得到有效恢复。在实现压缩比为50∶1时,大部分像元的光谱角误差在2%左右。     

海南草豆蔻及其主要活性组分、金属元素含量的谱学测定

采用红外光谱、紫外光谱、荧光光谱及微波消解电感耦合等离子体质谱法对海南白沙和霸王岭两个产地的草豆蔻进行了分析。其乙醇提取物的红外光谱都具有1 051,1 390,2 976及3 300cm~(-1)左右表征黄酮类成分的特征吸收峰,二阶红外导数谱图显示了在2 977.72及2 899.94有相似吸收峰,在1 922.36及1 650.87cm~(-1)有显著差异吸收峰,可以鉴定区分海南不同产地的草豆蔻。利用紫外光谱法表征了两个不同产地草豆蔻的特征谱图,并根据有关的吸收原理,建立了测定草豆蔻植物中主要组分山姜素与豆蔻明含量的方法,获得了良好的分析精密度(0.42%~0.29%)和回收率(84.28%~117.41%)。测得白沙草豆蔻中山姜素和豆蔻明的含量分别为4.23%和3.83%,而霸王岭的分别为3.72%和3.34%。荧光测定结果表明,不同产地的草豆蔻乙醇提取物具有相似的荧光发射及激发光谱谱图,荧光强度的差别也再次证明白沙草豆蔻乙醇提取物的浓度大于霸王岭的。利用微波消解电感耦合等离子体质谱法分析了草豆蔻中的K,Ca,Mg,Na,Al,Fe,Mn,Cu,Zn等十七种金属元素及其含量。该研究为定性、定量地鉴定区别不同产地或不同种植批次的草豆蔻及测定其中主要活性组分的含量建立了简单可行的方法;根据实验测得的金属元素种类及含量的结果,可为进一步开发利用草豆蔻及提高食品安全意识提供更好的理论依据。     

Raman spectra and structure of a 25mer HCV RNA

We have employed Raman spectroscopy to investigate the conformation of an (Hepatitis C virus) HCV RNA 25mer (1–25 nucleotides) in solution. The principal findings of this study are (1) the A‐form secondary structure involving C3′‐ endo/anti ribofuranose pucker is predominant; (2) some uridine and guanosine nucleoside residues adopt the C2′‐ endo/anti and C3′‐ endo/syn conformations, respectively, which appear in looped nucleotide sequences; and (3) six out of nine guanine residues are base‐paired probably forming a stem. These results are interpreted as formation of a hairpin whose secondary structure is consistent with that proposed on the basis of phylogenetic comparisons with other viral RNAs. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

益智红外指纹图谱的研究

益智产区的鉴别对于药材市场的质量控制以及提高药材的质量显得极为重要。益智为我国四大南药之一, 主要药效成分是诺卡酮和益智酮。红外指纹图谱用于中药质量控制研究有着良好的发展前景,借助红外光谱的指纹特性,以八种益智精油红外指纹图谱的共有峰率和变异峰率为指标,计算了样品相对于该标准品的共有峰率和变异峰率, 并按照共有峰率、变异峰率的大小建立了不同的序列。结果表明：广东、广西和海南的益智油红外图谱比较吻合,但也存在一定的差异。益智油的红外图谱特征峰为1 710和1 666 cm-1 ,广东和海南的益智油的红外指纹图谱(400～4 000 cm-1)共有峰率为62%,广西和海南的共有峰率为52%,海南的益智油共有峰率为66%～84%。从多维共有峰率和变异峰率双指标序列分析法可以对不同产地具有准确、精细且非常直观的鉴别能力, 该方法可以准确地区别不同产地的益智。     

基于键极化加和模型及其实验修正方法的超拉曼微观极化率张量元微分的简化方案-C2v对称性

相干反斯托克斯拉曼光谱(CARS) 和相干反斯托克斯超拉曼光谱(CAHRS)等高阶非线性光谱技术已经应用在动力学过程、基因表达谱筛选、高分辨率光谱分析等诸多领域。但因其涉及到的高阶微观极化率张量元数量众多,对其光谱信号进行定量分析非常困难。文献通过理论分析将CARS和CAHRS的微观极化率张量元分解为拉曼微观极化率张量元微分α′_i′j′和超拉曼微观极化率张量元微分β′_i′j′k′的乘积,将高阶光谱定量分析的困难简化为对低阶光谱的分析。该研究处理了具有C_2v对称性分子基团,提出一种利用键极化加和模型及其实验修正的方法简化超拉曼微观极化率张量元微分β′_i′j′k′比值的方案。首先利用键极化加和模型方法,在对C_2v分子基团局域模式假设的基础上,进行单键的局域模式假设,通过对单键伸缩振动进行简正振动模式的分析,并与单键的偶极矩表达式进行比较,得到单键的超拉曼微观极化率张量元微分β′_i′j′k′。在单键β′_i′j′k′结果的基础上利用键极化加和模型,对C_2v分子基团进行对称性分析,将基团中两个单键伸缩振动的β′_i′j′k′耦合,得到C_2v分子基团对称振动和反对称振动两种简正振动模式的超拉曼微观极化率张量元微分β′_i′j′k′的表达式。在此基础上对C_2v分子基团对称振动和反对称振动的β′_i′j′k′表达式进行理论推导,结合对应振动模式下不同偏振组合的超拉曼退偏率ρ_HR-SS和ρ_HR-AS及HV偏振组合时实验测量的超拉曼光谱强度比,得到超拉曼实验修正的C_2v分子基团β′_i′j′k′之间的比值。再结合文献中拉曼实验修正的拉曼微观极化率张量元微分α′_i′j′之间的比值,即可得到C_2v分子基团CARS和CAHRS的微观极化率张量元之间的比例关系,为定量分析高阶非线性光谱信息提供理论基础。     

Perturbations in the A1Π, v = 0 state of 12C18O investigated via complementary spectroscopic techniques

The A¹Π(v = 0) level of ¹²C¹⁸O has been reinvestigated using three different high-resolution spectroscopic methods: (1) 2 + 1′ resonance-enhanced multiphoton ionisation of the A¹Π ? X¹Σ⁺(0, 0) band using narrowband lasers in a Doppler-free geometry; (2) Fourier-transform emission spectroscopy in the visible range probing the B¹Σ⁺ ? A¹Π(0, 0) band in a discharge; (3) Fourier-transform absorption spectroscopy in the vacuum-ultraviolet range measuring the A¹Π ? X¹Σ⁺(0, 0) and B¹Σ⁺ ? X¹Σ⁺(0, 0) bands at multiple temperatures ranging from 90 to 900 K. An effective-Hamiltonian analysis of A¹Π, v = 0 levels was performed up to J = 44 which quantitatively addresses perturbations by the e?³Σ^?(v = 1), d³Δ(v = 4), a′³Σ⁺(v = 9), D?¹Δ(v = 0), and I?¹Σ^?(v = 0, 1) levels.     

振动光谱法研究布洛芬及其固体分散体

将拉曼光谱法与红外光谱法相结合,以期获得布洛芬更全面的结构信息.另外,为了验证Raman光谱法验证固体分散体的可行性,采用熔融法制备布洛芬固体分散体,并用Raman光谱法和红外光谱法研究其分散性.两种鉴别方法得到一致的结果——布洛芬与载体之间不存在相互作用,以微晶状态分散在固体分散体中,且拉曼光谱法简单易行、快速直接、...     

姜科植物长柄山姜及茴香砂仁精油原位拉曼光谱研究

常温下，将制备好的长柄山姜及茴香砂仁的水装片放在显微拉曼光谱仪的载物台上，寻找油细胞，并分析其中精油。长柄山姜油细胞上获得的拉曼光谱，较强峰出现在1 638，1 600，1 555，1 203和1 001 cm-1，次强峰出现在1 716，1 577，1 496，1 407，1 346，1 307，1 273，1 181，1 156，1 029，958，618和218 cm-1共获得26条光谱线，与肉桂酸甲酯拉曼光谱的29条谱线比较，长柄山姜油细胞有22条谱线与之有对应关系；茴香砂仁油细胞上获得的拉曼光谱较强峰出现在1 648，1 639，1 607，1 174，842和836 cm-1，次强峰出现在1 292，1 244，1 235，1 204和631 cm-1共获得24条光谱线，与4-烯丙基苯甲醚的拉曼光谱在300～1 700 cm-1区间内的29条谱线比较，茴香砂仁油细胞有23条谱峰与之有对应关系。说明长柄山姜挥发油的主要成分是肉桂酸甲酯，茴香砂仁挥发油的主要成分为4-烯丙基苯甲醚。用密度泛函理论计算了肉桂酸甲酯、4-烯丙基苯甲醚的拉曼光谱，并对谱线进行了初步的归属。姜科植物油细胞中精油不需提取就可直接快速的检测，用此方法可对姜科植物精油的提取进行质量控制及开发研究。     

In‐situ Raman spectroscopy of current‐carrying graphene microbridge

In‐situ Raman spectroscopy was performed on chemical vapor deposited graphene microbridge (3 μm × 80 μm) under electrical current density up to 2.58 × 10⁸ A/cm² in ambient conditions. We found that both the G and the G′ peak of the Raman spectra do not restore back to the initial values at zero current, but to slightly higher values after switching off the current through the microbridge. The up‐shift of the G peak and the G′ peak, after switching off the electrical current, is believed to be due to p‐doping by oxygen adsorption, which is confirmed by scanning photoemission microscopy. Both C–O and C=O bond components in the C1s spectra from the microbridge were found to be significantly increased after high electrical current density was flown. The C=O bond is likely the main source of the p‐doping according to our density functional theory calculation of the electronic structure. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

新型多氮杂环金属配合物的合成及其光谱研究

采用溶液析出法,合成了以2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三唑(HMPB)为配体的多氮杂环金属配合物M(HMPB)₂(M=Co, Ni),利用元素分析、激光解析飞行时间质谱等进行了表征,并研究了新配合物的红外特征光谱和紫外-可见电子吸收光谱。结果表明：HMPB配体通过N和O原子与中心金属以二齿形式配位,中心金属的配位数为4;配合物红外特征吸收谱带位于400～2 500 cm-1,形成金属配合物后,2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三唑的羟基的伸缩振动吸收、CN振动峰和C─O特征吸收有明显改变,同时确定了配位键M─N和M─O的特征峰位置;配合物在紫外区有强吸收,其最大吸收峰位于335～345 nm。