地表发射率的机载傅里叶变换红外光谱反演方法研究

介绍了利用机载傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪测量地球、大气辐射的实验过程,并对由光谱仪测得的辐射与地表光谱发射率、大气透过率等参数的关系进行了深入的分析,给出了理论表达式。提出了一种基于梯度搜索的优化方法,即由机载FTIR光谱仪测得的辐亮度光谱反演得到方差最小的光谱发射率最优解。反演结果表明,在中红外波段,沙地平均光谱发射率为0.70,裸土地表平均光谱发射率为0.95。     

基于FTIR光谱辐射测量分析大气透过率

提出了一种利用FTIR光谱仪进行大气透过率测量的方法。通过黑体对系统的光谱响应进行标定,由两点温度校准得到测量光谱的辐射亮度谱。在一定的距离内实测并分析计算出了CO2红外吸收波段的大气透过率谱。采用非线性最小二乘方法将测量的CO2透过率谱与HITRAN数据库中的光谱拟合得到了干洁大气中的CO2浓度值。实验结果表明,该方法是测量大气透过率和定量分析气体组分的可行性方法。     

傅里叶变换红外光谱（FTIR）非线性多点定标方法研究

给出了线性定标和非线性多点定标的具体算法,并且应用加拿大BOMEM公司的MR-154傅里叶变换红外光谱仪,液氮制冷型中红外MCT探测器测量了中国科学院上海技术物理研究所研制的HFY-300A型黑体在几种不同温度下的辐射谱,其中的一些辐射谱用于定标,用其中的一个特定温度下的辐射谱来检验定标结果。结果表明这种非线性多点定标方法非常可靠,理论辐射谱与定标后辐射谱相对偏差集中在0.2%附近,最大相对偏差仍小于0.4%。     

傅里叶变换红外光谱在大气遥感监测中的应用

傅里叶变换红外光谱遥感技术是一门综合探测技术，它可以对气体组分分进行远距离，实时，多组分同时监测。本文介绍了遥感傅里叶变换红外谱光在遥测大气层中痕量气体，污染源排放的废气，灭火过程产生的有毒气体、气体空间分布等方面的应用现状。     

辐射损伤小鼠胸腺组织的FTIR光谱变化与辐射剂量的关系

应用傅里叶变换红外(FTIR)光谱分析辐射损伤小鼠胸腺组织随辐射剂量增加的生化变化过程,为临床评估患者辐射剂量提供新的研究思路。结果表明,随着辐射剂量的增加,辐射损伤小鼠胸腺组织FTIR光谱的主要吸收峰位变化表现在照射2,3,5Gy时,在1 550,1 460,1 400及1 640 cm-1处峰位发生移位(P<0.05),峰高差异表现在：(1)与核酸有关的谱带1 085和1 236 cm-1的峰强比呈下降趋势,(2)与蛋白质有关的谱带1 640与1 550 cm-1的峰强比随剂量增加明显下降,(3)与脂类有关的谱带2 958,2 925,1 460及1 400 cm-1未发生明显的变化。研究结果表明傅里叶变换红外光谱有望成为临床估算受照剂量的新方法。     

食管癌患者指甲的红外光谱研究

利用傅里叶红外光谱对正常人,食管癌患者,食管癌术后5个月者的指甲进行了研究。发现他们指甲的红外光谱在频率,强度,峰形等方面均有差异。主要表现在:食管癌患者νs(PO2-)和νas(PO2-)的振动峰均向高波数偏移,术后者回落;癌患者蛋白质C—O基团峰强度增强,术后者峰强度有所减弱,但仍比正常人强;癌患者角蛋白脂质CH2和CH3伸缩振动峰波数有所下降。术后者介于癌患者与正常人之间;食管癌患者角蛋白脂质CH2和CH3弯曲振动峰稍向高波数偏移,术后者恢复至正常人水平;癌患者酰氨Ⅰ带和Ⅱ带都向低波数偏移,术后者介于两者之间。这些差异是应用红外光谱诊断食管癌的基础,表明FTIR光谱在食管癌的早期诊断和快速诊断方面有着十分美好的前景。     

色谱—傅里叶变换红外光谱联用技术

色谱和傅里叶红外光谱的联用是现代分析化学中重要的联用技术之一。本文介绍了最常用的气相色谱(GC)、高效液相色谱(HPLC)以及最近发展的超临界流体色谱(SFC)与傅里叶变换红外光谱(FTIR)联用技术的最新进展,并对联用中常用的两种接口方式,即流动池法和色谱流动相消除法的优缺点作了讨论。     

几种花粉的傅里叶变换红外光谱研究

本文利用傅里叶变换红外光谱技术(FTIR)对7种植物[玉兰、香水百合、天竺葵(粉红,红色)、兰花、菊花、马蹄莲]花粉进行了研究。结果显示,花粉样品的红外光谱主要由蛋白质、多糖、脂类物质的特征吸收峰组成。不同种花粉的红外光谱的差异表现为脂类物质的特征吸收峰强度的变化,多糖特征吸收峰峰形的区别,以及蛋白质和多糖的特征峰强度比的不同。不同颜色的天竺葵光谱差异较小,仅脂类特征吸收峰略有差异。研究表明,利用红外光谱建立数据库,有可能依据花粉的傅里叶变换红外光谱鉴别植物。     

鼻咽癌患者指甲的红外光谱研究

利用傅里叶红外光谱研究了20例正常人和3例鼻咽癌患者手指甲的红外光谱,结果表明：癌指甲样品与正常指甲样品的红外光谱在峰形、峰强度、峰频率等方面均存在明显差异;它们的最大区别是：酰氨Ⅱ带峰形的变化,δ_s(CH₃)峰的消失,以及874.0 cm-1附近有无吸收峰。还着重研究了磷酸二酯基团的对称和反对称伸缩振动;以及C—O基团伸缩振动峰的变化。并从蛋白质、核酸氢键的角度以及膜脂碳氢链排列及构像变化角度等方面分析了发生变化的原因。磷酸二酯基团的对称伸缩振动峰呈现有规律的变化, 即癌样品由1 080.0位移到1 077.6 cm-1, 反对称伸缩振动由1 239.4位移到1 238.4 cm-1, 表明指甲核酸分子内磷酸二酯键骨架的结构发生了改变。另外, 膜脂分子中的CH₂弯曲振动 δ(CH₂)的波数也有些改变, 即癌样品由1 453.1位移到1 453.7 cm-1。而且,峰的强度也有所增强, 说明癌患者指甲的膜脂中亚甲基链的无序状态较正常人的大。     

红外反射光谱的原理和方法

固体的光学性质是凝聚态物理学中的一类重要问题,它可以用一系列的光学常数进行描写.在实验上,最常用的方法是,测量材料在一个尽可能宽的频率范围内的正入射反射率,然后通过Kramers-Kronig(KK)变换的方法来得到光学常数.文章介绍了傅里叶变换红外反射光谱的原理、仪器组成和一种原位蒸发镀膜技术.这样的方法可以很好地测量包括小尺寸和不规则样品在内的材料从数个毫电子伏至数个电子伏范围内的反射率,因而在研究固体的各种不同的单粒子激发（或集体激发）中起重要的作用.     

辐射背景对岩石受力热红外光谱变化影响的实验研究

研究表明,岩石在加载过程中表面的红外辐射随应力发展而变化,而辐射信息的有效提取与辐射背景存在密切关系。通过理论分析不同实验环境对岩石受力热红外光谱变化影响,开展了花岗岩在室内外环境下的受力热红外光谱观测实验,分析了不同辐射背景下岩石红外辐射与应力的相关性以及由应力引发的辐射变化信息的强弱差异,并对两种环境下岩石应力热红外探测的优势波段进行了对比分析。结果表明,辐射背景对岩石受力热红外光谱探测结果有重要影响,室外环境因背景辐射较弱,相同应力作用下的红外辐射变化更加显著,与应力之间的相关程度更高,优势波段区间更宽,更加有利于岩石应力的热红外探测。8.0~11.8 μm波段是利用热红外遥感监测地表花岗岩应力变化的优势波段。     

中阶梯光栅光谱仪谱图背景去除算法

中阶梯光栅光谱仪凭借交叉色散特性实现全谱瞬态直读,面阵探测器接收的二维光谱图像需要还原成一维谱图以提取有效波长。由于二维谱图含有庞大的数据,且有效信息仅占极小比例,因此在谱图还原前进行背景去除能够减小数据量、提高运算速度。详细分析了中阶梯光栅光谱仪二维图像的特点,并针对其特点提出了背景去除算法。将图像边缘检测方法应用于弥散光斑的检测中,选择合适的边缘检测算子与原始图像卷积得到边缘图像,设置边缘图像的全局阈值对其进行二值分割,最终利用二值边缘图像映射原始图像得到去除背景的二维谱图。依据不同元素灯在不同积分时间下所拍摄的谱图,对比不同边缘检测算法的背景去除效果,分析了各算子对算法速度、精度的影响。实验结果表明本文提出的算法运算简单、边缘图像阈值易于计算、目标提取精度高,处理后的图像可以与谱图还原算法有效对接,谱图处理速度显著提升。     

干涉成像光谱仪的通量特性分析

针对高分辨率成像光谱仪的应用要求,对大孔径静态干涉成像光谱仪在不同光照条件下进行了计算分析,表明这种成像光谱仪在能量利用率方面有明显优势.研制仪器的机载飞行试验结果表明,虽然机载试验在2004年12月份进行,太阳高度角在全年中最小,但是图像的个别地方仍会饱和.机载飞行试验进一步验证了干涉成像光谱仪的高通量特性,同时也说明,仪器的地元分辨率指标还有提高的潜力.     

FTIR监测金刚石薄膜生长的研究

用电子回旋共振等离子体（ECR）系统, 在气压、衬底温度以及微波功率等外界条件不变的情况下,仅改变甲烷浓度制备金刚石薄膜,利用傅里叶红外吸收光谱仪（FTIR）对甲烷浓度为6％的ECR系 统进行实时监测,分析研究了不同沉积时间条件下,甲烷和氢气产生的等离子体对薄膜早期成核、生长过程以及衬底的影响,并结合Raman光谱X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）对金刚石薄膜进行 了分析。     

FTIR光谱仪中基于定镜调整的动镜运动控制研究

动镜是FTIR光谱仪中唯一不断运动的部件,动镜的匀速运动性能以及动镜与定镜的准直性好坏影响干涉效果和光谱图质量,直接制约着仪器的精度和分辨率,对仪器整体指标起着重要作用。文章围绕FTIR光谱仪中干涉仪动镜运动的匀速性以及其与定镜的准直性展开研究,使用相位检测技术对定镜的姿态作出动态调整以补偿动镜与定镜间的倾斜夹角,并且设计了具有磁悬浮特点的动镜支撑系统。文章采用改进的模糊PID控制算法实现动镜运动速度的精确调节,对该控制方案从硬件设计和算法上实现。结果表明所研发的动镜运动控制系统具有足够的精度和实时性,能够保证FTIR光谱仪中干涉仪所需的准直性及动镜匀速性的要求。     

傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪在抗红外发烟材料的选择和评价中的应用

使用傅里叶变换红外 (FTIR)光谱仪选择抗红外发烟材料 ,采用 2种方法 :计算机检索法和固体压片法 ;并量化评价了 FTIR光谱仪和烟箱对不同材料的消光能力 ,介绍了相应的评价原理和实验方法     

傅里叶变换红外光谱法被动遥测大气中VOC

采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)对大气中挥发性有机物(VOC)进行了被动遥测实验,提出了在复杂背景下定量遥测污染气体光谱的算法,讨论了被动FTIR的探测极限。这种测量技术和数据分析方法可在不预先测量背景光谱的情况下得到目标气体柱数密度和目标气体等效辐射温度。     

机载FTIR被动遥测大气痕量气体

介绍了以各种地物为背景的机载傅里叶变换红外光谱法(FTIR)被动遥测大气中痕量气体飞行测量试验,讨论了相应的被动下视遥测技术,复杂背景下大气痕量气体红外特征光谱信息获取方法和浓度反演算法模型,定量分析了飞行试验区域内高度1 000 m以下边界层内大气中痕量气体CO和N₂O的平均浓度。这种遥测量技术和数据分析方法可在不预先测量背景辐射光谱的情况下对大尺度区域内大气痕量气体进行快速、机动遥感遥测,以及突发性大气污染事故的应急监测。     

傅里叶变换红外光谱测量热气体温度新方法初步研究

详细地讨论了分子转振光谱理论,总结了影响分子转振光谱结构和强度分布的因素,得知各谱线相对光谱强度(即归一化光谱)只与温度有关,其分布结构与温度一一对应。根据这种特性,文章提出了一种利用傅里叶变换红外光谱测量热气体温度的新方法。从HITRAN标准数据库中提取数据建立了一个测温数据库,并用4个不同温度的实测光谱数据对建立的测温数据库进行定标和检验。用定标后的测温数据库所得的测量温度与实测温度吻合得非常好。与目前常用的两种遥感测温方法(分子发射基带最大强度光谱测温法,分子转振光谱测温法)相比,该方法的优点是：物理过程简单,容易计算,精度高,是一种简单实用的方法。