线吸收系数能谱效应解析法研究

 用数值模拟的方法研究了FTO客体材料的线吸收系数随着穿透材料深度的变化关系，并拟合出材料有效线吸收系数与厚度之间的函数表达式。研究结果表明，在闪光照相中X光能谱发生了硬化，并随着穿透材料深度的增加谱平均线吸收系数会随之减小。FTO客体中钨的平均有效线吸收系数0.838（4.53%）cm^-1，铜的平均有效线吸收系数0.297（4.96%）cm^-1，能谱效应对有效线吸收系数的影响小于5%。在图像重建中利用上述的线吸收系数能够反演出精度达5%的材料密度。     

闪光照相条件下相对质量吸收系数的测量

X光穿透物质时符合指数衰减规律，原则上，给定闪光照相光源能谱以及照相物质已知的情况下，可以计算出透射X光的照射量，但事实上X光光源能谱测量十分困难，因此，实际上照射量的计算无法实现。所谓的“等效单能模型”就是将上述全能谱照射量等效成某一“单能”的照射量，在实际实验测量中经常需要的物理量是数种材料等效质量吸收系数的比值，称之为相对质量吸收系数，一般情况下，     

密度提取中吸收系数的使用

研究了能谱效应的影响,进行了理想的蒙特卡罗(MC)数值闪光照相。在密度提取中使用了3种不同的吸收系数——MC谱光子平均能量对应的单能质量吸收系数、波恩近似公式谱有效质量吸收系数和MC谱有效质量吸收系数。研究结果表明,使用MC谱有效质量吸收系数有效地减小了密度提取中能谱效应的影响。粗略的波恩谱使密度均方根误差小于1.5％,精确的MC谱则获得了均方根误差小于0.5％的理想结果。     

密度提取中吸收系数的使用

 研究了能谱效应的影响,进行了理想的蒙特卡罗(MC)数值闪光照相。在密度提取中使用了3种不同的吸收系数——MC谱光子平均能量对应的单能质量吸收系数、波恩近似公式谱有效质量吸收系数和MC谱有效质量吸收系数。研究结果表明,使用MC谱有效质量吸收系数有效地减小了密度提取中能谱效应的影响。粗略的波恩谱使密度均方根误差小于1.5％,精确的MC谱则获得了均方根误差小于0.5％的理想结果。     

密度提取中吸收系数的使用

研究了能谱效应的影响，进行了理想的MC（Monte Carlo）数值闪光照相。能谱效应是由不同能量的X光与材料发生作用的微观截面不同引起的。能谱效应降低了密度提取的精度，因而在密度提取中需要考虑能谱效应，即使用反应能谱效应的有效吸收系数，而不是单能吸收系数。在闪光照相中能谱效应体现为：光路上面质量ρ（l）l越大，有效质量吸收系数μρ^-（l）越小；面质量越大，对应的自洽光程也越大，即μρ^-（l）ρ（l）l越大。     

闪光照相中X光能谱对有效吸收系数的影响

研究闪光照相中影响材料有效吸收系数的两个主要因素,即X光的能谱效应和散射影响。用Monte-Carlo方法对闪光照相系统的客体各种组成材料的有效吸收系数进行数值模拟;求出不考虑散射而仅受能谱影响的有效吸收系数及其空间分布,发现该分布类似于医学CT数的分布规律,在高光程数对应的位置上该吸收系数较低;也得到了在20MeV闪光机情况下,客体各种组成材料的单个平均吸收系数。结果表明：钨、铝和铁的平均等效吸收系数分别近似为0.830,0.080和0.265cm-1。     

闪光照相中X光能谱对有效吸收系数的影响

 研究闪光照相中影响材料有效吸收系数的两个主要因素，即X光的能谱效应和散射影响。用Monte-Carlo方法对闪光照相系统的客体各种组成材料的有效吸收系数进行数值模拟；求出不考虑散射而仅受能谱影响的有效吸收系数及其空间分布，发现该分布类似于医学CT数的分布规律，在高光程数对应的位置上该吸收系数较低；也得到了在20MeV闪光机情况下，客体各种组成材料的单个平均吸收系数。结果表明：钨、铝和铁的平均等效吸收系数分别近似为0.830，0.080和0.265cm ^-1。     

闪光照相条件下相对质量吸收系数的测量

 介绍了闪光照相中X光传播规律的等效单能模型。针对闪光照相出光重复性差、能谱测量困难的特点提出了相对质量吸收系数的概念。阐述了闪光照相中相对质量吸收系数的测量原理和方法。在闪光照相实验设备上采用整条D～L曲线对钨材料相对质量吸收系数进行了测量，得到的实验结果为1.23，与数值模拟结果1.26符合较好。     

高能闪光照相中的能谱优化

在高能闪光照相技术中,提高图像接收平面上直穿与散射的比值有利于有效信息的提取。利用蒙特卡罗方法对法国实验客体的照相过程进行模拟,得到图像接收区域直穿分量与散射分量的能谱分布,依据其分布的特点提出了利用能谱优化来提高接收区域直散比的方法,指出添加衰减屏可以达到能谱优化的效果。依据线吸收系数的变化趋势以及实际加工的难度选择钽作为优化能谱的材料,并根据最小照射量的限制得到了最大的衰减屏厚度。最后通过蒙特卡罗模拟,指出添加9 mm的衰减屏能够对照相结果的优化程度最好,照射量满足要求,而直散比上升到原来的3倍左右。     

高能闪光照相中的能谱优化

在高能闪光照相技术中,提高图像接收平面上直穿与散射的比值有利于有效信息的提取。利用蒙特卡罗方法对法国实验客体的照相过程进行模拟,得到图像接收区域直穿分量与散射分量的能谱分布,依据其分布的特点提出了利用能谱优化来提高接收区域直散比的方法,指出添加衰减屏可以达到能谱优化的效果。依据线吸收系数的变化趋势以及实际加工的难度选择钽作为优化能谱的材料,并根据最小照射量的限制得到了最大的衰减屏厚度。最后通过蒙特卡罗模拟,指出添加9 mm的衰减屏能够对照相结果的优化程度最好,照射量满足要求,而直散比上升到原来的3倍左右。     

X射线管激发X荧光光谱连续本底扣除方法研究

X射线管是目前X射线荧光光谱分析中最常采用的激发源,它所产生的原级谱成为了X荧光光谱中本底成分的主要来源,在对这种光谱进行进一步的分析处理之前需要对其本底进行扣除,对本底估计的准确性直接影响后续处理步骤的效果。对射线管激发X荧光光谱的成分进行了分析,针对其本底特点构造了一种本底强度的估计方法,并根据实测谱线构建了理论测试谱线以便对光谱处理算法的效果进行评价。该方法利用测得X射线荧光光谱中不包含特征峰的谱段对X射线管原级谱造成的本底成分进行估计,使用只包含连续本底的谱段对整个测量谱段进行插值,从而避免了谱线特征峰重叠或对半高宽估计不当时所产生的影响。利用构建的测试光谱对SNIP法、傅里叶变换法和本文的本底估计方法的使用效果进行了比较,使用该方法估计的本底与理论本底更加接近。结果表明使用的方法对X射线管激发的X荧光光谱的本底估计准确,可以采用这种方法对连续本底进行扣除,在对实际测得的X射线荧光光谱的本底扣除中取得了较好的应用效果。     

基于小波系数图和卷积神经网络的太赫兹光谱物质识别

许多太赫兹光谱物质识别方法依靠寻找该物质在太赫兹波段范围内不同光谱表现出的不同特征来识别特定物质。吸收峰提取法是常用的光谱特征提取算法,但当光谱无明显特征吸收峰或峰位、峰值相近或难以识别时,难以利用吸收峰特征辨别物质。将机器学习和统计学习技术用于太赫兹光谱的识别中虽减少了吸收峰的干扰,但常常需要人为定义特征而导致分类误差。深度学习法能自动提取特征,但在识别前往往需要进行复杂的预处理操作,并且在特征提取的过程中容易丢失部分特征从而导致分类误差。针对以上问题,提出了一种基于小波系数图和卷积神经网络的太赫兹光谱识别方法。利用太赫兹光谱信号进行小波变换时,由于小波系数矩阵的每一行系数与原始光谱信号存在着对应关系,因此将太赫兹光谱的吸收系数通过小波变换在频率域上展开,能得到不同的二维的频率-尺度分布图,又称小波系数图。然后构造一个卷积神经网络(CNN)对小波系数图进行分类,可得到太赫兹光谱物质的分类结果。为了验证所提出算法的有效性,将三组小波系数图数据与原始光谱数据分别输入CNN、Support Vector Machin (SVM)、Multilayer Perceptron (MLP)三种不同的分类器作对比,从实验结果可以发现本文算法在三组数据中的识别率均达到了100%,说明相比于传统方法,本文方法能准确分类没有明显特征吸收峰的光谱,证明了使用卷积神经网络识别小波系数图的有效性。为了体现本文算法的优势,与小波脊线寻峰识别算法作对比,实验结果表明本文算法几乎不受峰频、峰位、峰值的影响,无论是识别不存在吸收峰的淀粉,还是识别相似度高的蔗糖和葡萄糖,都具有较高的识别率,分类准确率达97.62%,证明了所提算法的优越性。该算法为太赫兹光谱数据识别提供了一种新思路,同时也可以推广运用到其他谱图物质的识别中。     

基于三光谱带的大气散射效应校正方法

大气散射效应作为CO₂反演的主要误差源,严重影响了全球大气CO₂卫星产品的应用研究。气溶胶作用以及气溶胶与地表综合作用是大气散射的重要来源。基于O₂-A,CO₂ 1.6和2.06 μm三个光谱带中的强、弱吸收峰和连续谱,从大气气溶胶光学厚度和地表反照率的角度,分析三光谱带具有的相关信息,提出改进的全物理反演方法,对相关性很强的气溶胶光学厚度和地表反照率这两个散射相关参数进行同步反演,实现大气CO₂反演中的散射效应校正。模拟计算气溶胶影响、气溶胶和地表反照率两者综合影响导致的CO₂反演误差,并进行校正,极端情况下导致的8% CO₂反演误差可校正到1% 内,气溶胶类型差异导致最高达10%的散射影响可校正到2%内,显示了方法的有效性,同时通过对校正效果的评估,表明该方法应用于卫星数据高精度反演的潜力,也指出了实际应用时需要关注的问题。     

荧光光谱成像法在板蓝根颗粒质量评价的应用研究

板蓝根颗粒的质量直接影响其疗效,选择一种有效的板蓝根颗粒质量检测方法至关重要。传统的检测方法需要对板蓝根样品进行化学预处理,是一种对样品有损的检测方法。为解决这一问题,采用了一种安装液晶滤波器件的荧光光谱成像实验装置对板蓝根样品的荧光光谱特性进行测试,以中国食品药品检定研究院提供的板蓝根标准物质的光谱曲线作为对照品,通过获得不同原材料、不同厂家和不同批次的板蓝根颗粒的荧光特征光谱曲线,并对其进行归一化处理后,与对照品的荧光光谱特征曲线进行对比分析及聚类分析,从整体上探讨了荧光光谱特征曲线与板蓝根颗粒质量的关系。实验结果显示,不同厂家生产的颗粒之间质量存在较大差异,主要体现在荧光的强弱和波峰位置的变化上,通过与标准物质的光谱曲线做进一步对比,可初步判断板蓝根颗粒质量的优劣。这表明了采用荧光光谱成像的方法对板蓝根质量进行检测是一种简便、快捷、无损的检测手段。     

基于无人机红外光谱技术的影像数据匹配方法研究

无人机加载红外光谱载荷对区域内影像进行获取现已成为遥感领域一种重要的技术手段,可通过对携带位置信息的影像进行分类提取,得到植被盖度、温度指数等一系列因子指标。利用FREE BIRD(自由鸟)小型低空无人机系统挂载Tetracam红外相机(310万像素)对新疆玛纳斯县一河道进行影像获取。无人机飞行面积约为20.5 km2,为了得到更加精确的植被、温度等因子,需要对无人机红外影像进行配准,通过优化SIFT匹配参数和RANSAC粗差剔除后,获取了可靠的匹配结果,即经过算法匹配后的影像与原影像进行了误差比对,能够满足后期的应用需要, 这也是本文的创新点之一。将影像进行配准后进行二维影像拼接,将多张红外影像按照航向重叠度不低于60%,旁向重叠度不低于50%的概率进行拼接,得到拼接后的红外影像图。另外比较了SIFT和SUFT两种算法,利用优化的SIFT算法及改进的FLIR传感器获取1 600张热红外影像,利用地面同步测量数据对拼接后的红外影像进行算法匹配,并利用ENVI(完整的遥感图像处理平台)软件进行温度及植被盖度的影像反演,得到了研究区域的单一影像及红外影像的温度反演图及植被反演图。通过对两种算法的对比得到更加优化的算法模型,并对该模型进行回归分析和精度检验,得到该模型的相关系数R2为0.767,匹配精度为81.51%,模型精度较高。本模型的建立对日后无人机红外影像的配准及提取反演奠定了理论和实践基础。     

泡沫塑料线膨胀系数的处理方法

对于一些诸如泡沫塑料等的非均匀材料，其长度随温度变化的规律并非直线性，在以往的试验中，是先将温度曲线人为地分为若干段，并给出各段的材料平均线膨胀系数。为了更加精确地反映和处理这类物质的温度行为，本文提出了一种数学处理方法，以此来拟合材料的实际温度行为。根据此拟合式可给出材料在实际温度变化内的每一温度下的线膨胀系数。     

基于变温紫外分光光度法研究温度对DNA凝聚过程影响

荧光单分子实验结果表明温度能够促进DNA凝聚,随着温度升高,精胺(亚精胺)-DNA凝聚体系中DNA凝聚构象趋于更加紧致、有序。为探究温度对不同高价离子-DNA凝聚体系的影响,利用自行搭建的变温紫外分光光度计,通过系统研究荧光单分子实验中采用的精胺(亚精胺)-DNA凝聚体系及去离子水中DNA在260 nm处特征吸收值随温度变化情况,确定了DNA凝聚构象与其260 nm处特征吸收值之间的对应关系为：DNA凝聚构象越紧致、有序,其对应的260 nm处紫外吸收值越低。在此基础上,系统地研究了DNA凝聚实验中常用四种钴胺化合物-DNA凝聚体系随温度变化情况,结果表明三氯六胺合钴与精胺(亚精胺)类似,其对应的DNA凝聚体系在260 nm特征吸收值,随着温度升高而逐渐降低,即DNA凝聚构象趋于更加紧致、有序。而三(乙二胺)氯化钴、反式双(乙二胺)氯化钴、五胺氯化钴的情况却不同,与其对应的DNA凝聚体系在260 nm特征吸收值,随着温度升高,呈现先增加,再降低,然后再增加的规律。     

基于光谱线性拟合的宽波段光源波动补偿方法

宽波段光源在工作过程中,光强通常会随供电电源输出功率的变化而波动。宽波段光源波段内各个波长的光谱强度将会发生不同程度的波动。为解决光源光强波动时其波段内各个波长光谱强度的补偿问题,提出了一种基于光谱线性拟合的补偿方法。使用这种方法,只需测量光源波段光强的变化,就可以补偿各个波长光谱强度的波动。通过分析理想黑体全波段辐射出射度与光谱辐射出射度的近似线性关系。建立了宽波段光源波段光强与光谱强度的线性模型。实验装置主要由卤素灯珠、光源电源、光阑、光谱仪及计算机构成。调节电源的输出功率,得到一组卤素灯珠在不同输入功率下的相对光谱强度。测量不同功率下卤素灯珠光谱强度来验证该方法补偿效果。按线性关系拟合了卤素灯珠光谱强度与其波段光强关系式,并分析了拟合误差。实验表明：卤素灯珠的光谱强度与其波段光强具有很好的线性关系,可以用波段光强按线性关系来补偿其光谱强度的波动。随着卤素灯珠输入功率的增大,补偿后的光谱强度的相对误差绝对值下降。在卤素灯珠输入功率范围内,使用该方法补偿的光谱强度在绝大部分(92%)波长下相对误差绝对值可在5%以内。     

X射线荧光光谱结合CARS变量筛选选择方法用于土壤中铅砷含量的测定

X射线荧光光谱分析作为一种以化学计量学为基础的定量分析技术,所建立模型优劣对结果的预测准确性显得十分重要.竞争性自适应重加权算法(CARS)采用自适应重加权采样技术,利用交互验证选出互验证均方根误差(RMSECV)值最低原则,寻出最优变量组合.为了进一步提高PLS模型的解释和预测能力,将竞争性自适应重加权算法(CARS...     

Studies on the Electronic Absorption Spectrum and Photoacoustic Spectrum of [Cu(L-ArgH)2(Ac)2] 3H2O Crystal.

The crystal of [Cu(L-ArgH)₂(Ac)₂]3H₂O was synthesized and its electronic absorption spectrum and photoacoustic spectrum were recorded under room temperature. The spectrums were compared with each other. A semi-empirical method of coordinate-field-theory PLFT was utilized to calculate the transition energy. With the results, we satisfactorily resolved the spectrums, and the resolution was discussed.