近红外光谱研究水与甲醇混合溶液的氢键作用

对于浓度为0～100wt％(浓度间隔为5wt％)的水-甲醇混合溶液的近红外光谱,通过分析OH组合谱带和倍频谱带随浓度的变化,探索了水-醇溶液中的氢键作用。由于OH谱带在近红外区域重叠比较严重,采用了不同的光谱分析方法——二阶导数、主成分分析和二维相关分析来提高光谱分辨率,进而达到从水-甲醇溶液的近红外光谱获取有用信息的目的。定性地阐述了水-醇混合溶液中的水和醇之间通过氢键的可能结合方式,为探索水-醇混合溶液中的氢键作用提供了一种新的可能性。     

受干扰光谱信息中矿物颜料粒径信息的获取

矿物颜料的准确配色是实现文物壁画高品质修复,颜色高保真还原的关键技术。矿物颜料颗粒的粒径大小是影响矿物颜料颜色信息和光谱反射率信息的一个重要因素。准确获取壁画表面的矿物颜料光谱反射率信息,是实现颜料颗粒粒径信息识别的有效途径。但是,由于壁画表面矿物颜料部分采样点的光谱信息受到了干扰,无法与不同粒径的矿物颜料的光谱数据库准确匹配,因此也无法从采集的光谱信息中获取有效的粒径信息。针对受干扰的颜料光谱信息,提出利用比值导数法对其进行处理。把光谱信息从光谱反射率空间转换到比值导数光谱空间进行匹配,降低光谱中的干扰信息,增强矿物颜料颗粒本身的光谱特征信息。以壁画中常用的不同粒径的石青和石绿矿物颜料为实验对象,制成色块样本,以基底和白色颜料为主要影响因素,对文中提出的方法进行测试。光谱角度量的结果和光谱曲线图的匹配结果显示,在比值导数光谱空间,获得了满意的光谱匹配精度。验证了文中提出的分析方法可以解决实验中受干扰颜料光谱匹配不准确而无法获得粒径信息的问题,能够为壁画修复过程中矿物颜料的配色提供准确的粒径信息参考。     

不同方法提制的茶叶粗多糖的光谱分析

以低档绿茶为原料采用煎煮法提制得茶叶粗多糖CTPS-Ⅰ,用复合酶法提制得CTPS-Ⅱ,采用复合酶法从茶树鲜叶中提制得茶叶粗多糖CTPS-Ⅲ。测定了各茶叶粗多糖的糖含量和蛋白质含量。用HPGPC-ELSD法分析了各茶叶粗多糖中均一性组分分布及其质量比例,CTPS-Ⅰ,CTPS-Ⅱ和CTPS-Ⅲ各含有5,4和7种均一性组分;GC-MS法测得三种茶叶粗多糖均由鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖六种单糖组成, 并分析了其摩尔比例;紫外-可见吸收光谱显示CTPS-Ⅰ在257 nm处有吸收峰, CTPS-Ⅱ在240～270 nm区段有一吸收肩峰, CTPS-Ⅲ在250～360 nm区段有微弱的“双波浪状”特征吸收, 并分析了其游离蛋白质和核酸的含量关系,红外光谱研究了茶叶粗多糖的糖类复合物的特征;圆二色谱分析表明三种茶叶粗多糖在水溶液中呈现不同的构象。     

近红外光谱谱线特性对物质浓度分析误差影响的研究

为解决近红外光谱法分析物质浓度过程中缺乏可测度分析而导致测量过程存在一定盲目性问题,研究在已知测量条件、样品种类、被测组分以及建模分析方法的条件下,利用近红外光谱谱线特性作为参数,在大量样品近红外光谱采集和标准法测得浓度数据等工作前,对被测物质浓度的分析误差做大致估算。经过大量尝试和试验提出等效信噪比（ESNR）和谱线重叠系数（OC）两个重要参数,其中ESNR反映待测组分吸光度占总吸光度的比重,而OC则反映待测组分近红外光谱曲线间的重叠程度。通过理论仿真得到光谱分析中用经典的偏最小二乘回归建立定量分析模型时谱线特性与物质浓度分析误差的关系,分别计算ESNR和OC与被测组分浓度分析误差（RMSE）的关系,并且研究两个谱线参数的独立性。利用理论分析得到结果对浓度为8%~12%乙醇水溶液进行可测度分析,并与近红外光谱法分析的实际结果进行比较。研究通过理论仿真得到使用光谱分析中经典的偏最小二乘回归建立定量分析模型时谱线特性与物质浓度分析误差的关系,其中ESNR与RMSE成反比关系,而OC与被测组分分析误差成非线性的单调关系,并且验证了ESNR和OC两个参数的独立性。通过理论计算和乙醇水溶液近红外光谱检测实验对等效信噪比和谱线重叠系数与光谱分析浓度误差的定量关系进行讨论,通过理论分析得到的乙醇浓度RMSE预估值为0.30%,近红外光谱分析实际RMSE为0.32%,相对误差6.67%,二者结果相符。实现了在测量条件、样品种类、被测组分以及建模分析方法已知的条件下基于近红外光谱分析的待测组分含量理论误差的定量计算和实验验证。该研究明确了对近红外光谱法分析物质浓度有明确定量关系的两个谱线参数,给出了使用光谱分析中经典的偏最小二乘回归建立定量分析模型时的分析误差经验曲线,以及利用曲线进行近红外光谱法待测组分浓度可测度分析方法。结果表明所提出的ESNR和OC两个谱线特性参数的有效性,以及分析误差预估方法的有效性。为近红外光谱法待测组分浓度定量分析提供了有效、快捷的预估方法,完善了近红外光谱法成分含量可测度分析理论,对近红外光谱法物质浓度定量分析研究具有一定指导意义。     

DNA Binding and Photocleavage Study of Cationic Metalloporphyrins by Spectral Methods

The DNA binding and photocleavage specificities of the Zn(II), Cu(II), Co(III), Mn(III) complexes of 5,10,15-tris(1-methylpyridinium-4-yl)-20-(4-propionoxyphenyl)porphyrin have been studied by using a combination of absorption, fluorescence titration, surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS), induced circular dichroism (ICD) spectroscopy, thermal DNA denaturation as well as gel electrophoresis experiment. It is found that Cu(II) porphyrin has comparable binding ability with the free base porphyrin while the axial-coordinated Zn(II), Co(III), and Mn(III) porphyrins have lower K_b because of the molecular steric hindrance. However, those metalloporphyrins with lower K_b have similar DNA cleavage efficiencies with the free base porphyrin. This could be best understood by the enhancement of the ¹O₂ productivity which may also result from the steric hindrance of the axial-coordinated metalloporphyrins.     

Some Methods for Determining Pre-Explosive Concentrations of Gas Mixtures

Journal of Applied Spectroscopy - A theoretical study of infrared and interferometric methods of gas analysis has been carried out. Circuit implementations of devices have been developed, and an...     

光谱反射比的实际删节方法研究

为了将测量间隔较小的光谱反射比数据删节或者压缩成间隔较大的数据,给出了三种方法,即：直接选取法、线性删节法和三阶删节法,并对其特性进行了仿真验证.从仿真的结果可以看出：若将测量间隔为5 nm的数据压缩成间隔为10 nm、20 nm或30 nm的数据,则采用三阶删节方法误差最小;若将测量间隔为10 nm的数据压缩成间隔为20 nm或30 nm的数据,则直接选取法似乎结果更好一些.另外,还给出了三阶删节方法与"向量子空间法"在光谱图像压缩方面的特性比较,比较的结果发现,三阶删节方法要比"向量子空间法"更好一些.可以看出,删节方法无论是对光谱反射比的删节还是对光谱图像的压缩,其结果都能很好的满足工业需求.     

Black Hole Scattering via Spectral Methods

We present an alternative method to solve the problem of scattering by a black hole by adapting the spectral code originally developed by Boyd (Comp Phys 4:83, 1990). In order to show the effectiveness and versatility of the algorithm, we solve the scattering by Schwarzschild, standard acoustic, and charged black holes. We recover the partial and total absorption cross sections and, in the case of charged black holes, the conversion factor of eletromagnetic and gravitational waves. We also study the exponential decay of the reflection coefficient, which is a general feature of any scattering problem.     

不同干燥法制备纳米TiO2光催化剂的光谱研究

本文分别用常态、超临界乙醇和超临界CO2干燥法干燥钛酸正丁酯的醇凝胶，制备纳米TiO2光催化剂。应用XRD，FTIR，FT－Raman和Fluorescent spectrum(FS)等光谱技术对催化剂进行了表征。以光催化降解罗丹明B为模型反应，比较所得样品光催化活性。实验结果表明，不同干燥方法对催化剂的晶相结构、半导体能带结构、光吸收性能、表面性质及光催化活性均产生显著的影响，用超临界CO2干燥法制备的TiO2光催化剂具有较好的光催化活性。     

基于光谱识别技术的土壤铁锰结核对镉的吸附行为研究

铁锰结核是具有高反应活性的矿物复合体;与海洋铁锰结核不同,土壤铁锰结核常在干湿交替、水气干扰条件下存在,形成了独具特色的地球化学特征.作为土壤"新生体",不同地区铁锰结核常表现出较大差异.研究典型区域土壤铁锰结核与重金属的结合行为,有助于深入了解铁锰结核的微生态属性,对于后续土壤的开发利用、保育改良、污染修复等都具有战...     

平顶型蚀刻衍射光栅波分复用器优化设计

本文对利用多模干涉(MMI)结构实现解复用器蚀刻衍射光栅(EDG)频谱平坦化的设计方法进行了改进.通过使用预展宽输入结构把带间串扰降到很低值;通过使用抛物线型多模干涉区,把带通纹波减小到接近于零的同时,大大增加了1dB带宽,最终得到了平坦化效果最佳的设计方法.作为例子,最后给出了两种不同频带间隔下的最优设计尺寸.     

特征谱区筛选在多元混合物的太赫兹光谱定量分析中的应用

用特征谱区筛选法结合太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术对多元混合物成分含量进行了定量分析研究。实验利用太赫兹时域光谱系统测量了由乳糖一水合物(LAC)、对乙酰氨基酚(APAP)、可溶性淀粉(starch)以及微晶纤维素(MCC)四种材料组成的混合物样品的太赫兹吸收光谱,并分别尝试采用常规区间偏最小二乘(iPLS)、向后区间偏最小二乘(biPLS)、联合区间偏最小二乘(siPLS)和移动窗口偏最小二乘(mwPLS)四种特征谱区筛选法对多元混合物的太赫兹吸收光谱进行特征子区间优选,建立了太赫兹吸收谱与四元混合物中乳糖一水合物含量之间的定量回归模型。通过比较四种谱区筛选算法模型及全光谱偏最小二乘(PLS)模型所得结果,表明采用移动窗口偏最小二乘法建立的谱区筛选模型得到的结果相对最优,其交互验证均方根误差(RMSECV)、预测均方根误差(RMSEP)、校正集相关系数(R_C)和预测集相关系数(R_P)分别为0.980 3,1.114 1,0.996 0和0.995 1。实验结果表明,采用特征谱区筛选方法可以有效选择多元混合物太赫兹吸收光谱的特征区间,提高模型精度和降低模型复杂性,为实现多元混合物成分含量的快速检测提供了一种有效的方法。     

叶绿体不同浓度下光诱导延迟荧光光谱研究

针对《光子学报》文献［1］中实验结果与已有报道相关光谱特征的显著差异,利用多种光谱学手段对不同浓度下叶绿体延迟荧光行进了研究.实验结果表明：PSⅠ反应中心叶绿素P700对PSⅡ所发685 nm成份的吸收随叶绿体浓度的增加而增强,从而导致PSⅠ发出的730 nm成份增强,而使得延迟荧光光谱中730 nm成为主峰,甚至685 nm成份的消失.该研究结果表明：叶绿体延迟荧光光谱中730 nm成份,是由PSⅠ作用中心叶绿素P700对PSⅡ中所发685 nm成份延迟荧光的重吸收,产生激发态所发出的荧光.该结论有助于延迟荧光光谱中各成份产生机理的进一步研究.     

铜(Ⅱ)配合物与DNA作用的光谱法研究

采用紫外光谱和荧光光谱研究了配离子[Cu(A)₂]2＋(其中A=邻菲络啉(phen),联吡啶(bpy),乙二胺(en))与小牛胸腺DNA的相互作用。实验发现配合物的存在使DNA碱变性的pH增大,变性后增色效应减小。EB-DNA体系的荧光强度随[Cu(phen)₂]2＋的加入迅速减弱。在DNA存在下,配离子被猝灭剂[Fe(CN)₆]4-的发光猝灭程度减小。进一步研究了配体分子平面的大小对配合物与DNA作用的影响。结果表明,铜配合物与DNA之间发生了插入作用,且该作用随配体芳环平面的减小而减弱, 即[Cu(phen)₂]2＋＞[Cu(bpy)₂]2＋＞[Cu(en)₂]2＋。     

光谱法研究芹菜素与牛血清白蛋白的相互作用

在模拟人体的生理条件下（pH=7.40,Tris-HCl）,采用荧光光谱研究了牛血清白蛋白与芹菜素的相互作用。研究结果表明牛血清白蛋白与较小浓度的芹菜素间的相互作用属于静态猝灭过程;随着芹菜素浓度的增加,与牛血清白蛋白间的相互作用为静态猝灭和动态猝灭共同作用,但仍以静态猝灭为主。进一步求出了在287K和310K温度条件下静态猝灭的猝灭常数,由求得的热力学参数,证明了芹菜素与牛血清白蛋白之间主要依靠静电引力结合,采用同步荧光光谱技术探讨了芹菜素对牛血清白蛋白构象的影响。     

光谱数据解析中的变量筛选方法

如何从海量或高维数据中“提纯”出有用的信息,这是当前数据分析面临的一个巨大的挑战,也是当前研究的一个热点。变量筛选技术能够从众多、复杂的量测数据中提取出特征信息变量,达到简化多元模型乃至提高模型预测性能等目的。在光谱分析中,来自噪声等诸多因素的影响,量测数据会不可避免地包含干扰和无关信息变量,以及变量间存在的多重共线性,这些都会影响模型的稳健性和预测能力。近年来变量（波长）筛选方法在光谱解析领域的研究与应用中取得了较大的进展。结合国内外相关研究文献和作者的研究体会,不仅仅综述了近红外光谱,还综述了中红外光谱、拉曼光谱等众多筛选变量的方法的提出、特点、发展、类别、比较和近五年来在不同领域的应用进展。其中,评价变量重要性的参数及其标准或阈值的选择、搜索变量的策略和途径是变量筛选方法的关键。而且每种方法都具有各自的优势和局限性,实际使用中要根据方法自身特点结合目标体系的特征选择合适的方法。重点内容：（1）对比了光谱数据分析中常用的波长筛选和波段筛选方法;（2）对比了基于PLS模型参数的不同变量筛选方法的原理和特点;（3）根据搜索和筛选变量策略的不同将变量筛选方法进行分类评述。最后,围绕在解析实际复杂体系中变量筛选方法出现的过拟合、不稳定等问题进行了讨论并提出相应的解决措施,同时对变量筛选方法的研究趋势、发展前景和应用方向进行了展望。其中,新的评价变量重要性的判据和搜索变量的策略等工作仍需要展开深入地研究。期望本综述能够对光谱变量筛选的后续研究及应用起到积极的推动作用。     

光谱预处理方法选择研究

复杂样品光谱信号往往会受到杂散光、噪声、基线漂移等因素的干扰,从而影响最终的定性定量分析结果,因此通常需要在建模前对原始光谱进行预处理。目前已有的光谱预处理方法包括很多种,如何寻找合适的预处理方法是很棘手的问题。一种途径是观察光谱信号特点选择预处理方法（visual inspection）,另一种途径是根据建模性能的优劣反过来选择预处理方法（trial-and-error strategy）。前者无需建模,更具有解释性,但是有时会由于选择者主观的因素导致错误的结果;后者无需观察光谱特点,但需要考察大量的预处理方法,对大数据集比较费时。因此需要探讨哪种选择方式更科学与合理。本研究采用9组数据,通过对10种预处理方法的120种排列组合来探讨预处理的必要性及预处理方法的选择。首先,优化偏最小二乘（PLS）的因子数及一阶导数、二阶导数、SG平滑的窗口参数,连续小波变换（CWT）的小波函数和分解尺度。然后把无预处理及一阶导数、二阶导数、CWT、多元散射校正（MSC）、标准正态变量（SNV）、SG平滑、中心化、Pareto尺度化、最大最小归一化、标准化10种预处理方法按照背景校正、散射校正、平滑和尺度化的顺序进行排列组合,得到120种预处理及其组合方法。最后对不同数据及相同数据的不同组分分别进行120种预处理,分析光谱信号特点及预处理后PLS建模的预测均方根误差值（RMSEP）。结果表明,相比观察光谱信号特点,根据光谱与预测组分的建模效果可以更为准确地选择最佳预处理方法。对于多数数据,采用合适的预处理方法可以提高建模效果;对于不同的数据集,因为其数据集信息和复杂性不同,所以其最佳预处理方法也不同;对于相同数据集,即使光谱相同,但不同组分的预处理方法也不相同。因此,不存在普适性的最佳预处理方法,最佳预处理方法除了与光谱有关,还与预测组分有关。通过对已有预处理方法按照预处理目的进行分类再排列组合是选择最佳预处理方法的一种有效途径。     

基于光源相对光谱功率分布的颜色真值获取方法

嫦娥三号全景相机具有彩色成像模式,在发射前需先进行彩色定标,样本真值的获取是彩色定标的前提。传统方法获取的颜色真值在色差值和视觉感知上都与实际值存在明显的偏差。若直接采用该颜色值作为真值进行彩色定标,影响定标后的色差大小和定标校正后颜色的人眼视觉感知效果。为探索更好的颜色真值获取方法,利用实验室内测得的D65定标光源的相对光谱功率分布,重新定义了转换矩阵中的白点坐标,然后基于CIE颜色计算公式,根据格拉斯曼颜色混合定律,对XYZ与sRGB颜色空间之间的转换矩阵进行了修正,提高了样本真值获取的准确度。另外利用修正后的转换矩阵对sRGB空间的三刺激值曲线进行了重新计算,对标准转换值偏离实际值的原因进行了分析。通过地面试验验证,相对于传统样本真值获取方法,利用该真值获取方法定标后A,B两相机的色差值分别降低了0.8和0.73;定标矩阵校正在轨图像时,色差分别降低了26.50%和34.47%,且校正后的颜色与人眼的视觉感知效果更接近。     

Comparative Analysis of Methods for Obtaining the Yarkovsky Effect Parameter from Observations

Russian Physics Journal - The paper presents the Yarkovsky effect parameter determined by fitting orbits of some asteroids with small perihelion distances using two methods based on minimization of...     

光谱法研究细胞色素c氧化酶CuA结构域蛋白的稳定性

利用荧光光谱和圆二色谱研究了细胞色素c氧化酶CuA结构域蛋白的稳定性.结果表明,随着溶液pH值的升高,CuA结构域蛋白的稳定性降低.随着温度的升高,CuA结构域蛋白的二级结构遭到破坏.脱金属形式蛋白的热稳定性减小,表明双核金属铜中心的存在对CuA结构域蛋白的稳定性起重要作用.