稀土反射波谱特征及高光谱提取研究进展

稀土是一种重要的战略资源,由于稀土资源的稀缺,近年来对其反射波谱特征与高光谱信息提取的研究较为薄弱。笔者首先从稀土电子层构型和能级跃迁的层面阐述了其光谱机理。稀土由于其特殊的电子构型,它们的4f电子的f-f组态之内容易跃迁,在可见光-近红外有其特有的波谱吸收特征。其次结合自己开展的一些工作,系统总结了15种稀土单元素、稀土矿物(含稀土的氟碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐矿物)、稀土溶液的反射波谱特征,可见15种稀土单元素的反射特征差异较大,稀土矿物及溶液的波谱特征是化学组成中优势稀土元素的体现,吸收强弱随着稀土浓度的降低逐渐减弱甚至消失。由于稀土信息提取对高光谱传感器要求较为苛刻,目前的研究主要集中于近距离高光谱传感器探测,航空及航天高光谱遥感探测存在一定困难,根据单元素的波谱吸收特征,近距离高光谱传感器目前可成功提取Nd,Er,Dy,Ho,Sm和Tm等的分布信息;最后文章展望了稀土反射波谱及高光谱稀土找矿研究的难点和重点,旨在为今后研究提供新的思路。     

不同浓度下溶液的色散研究

改进了测量液体色散的棱镜法,并用于测量水的色散,得到了与文献一致的结果．利用该方法测量氯化钠和葡萄糖在不同浓度下的色散曲线,按照Cauchy经验公式拟合实验数据,得到了拟合常数与浓度的关系．通过理论分析,实验规律得到了合理的解释．     

基于光纤光谱仪的溶液浓度测量系统

设计了一种基于光纤光谱仪的溶液浓度测量系统。利用该系统对已知浓度的KMnO_4溶液进行吸收光谱测量,探究溶液浓度与吸光度之间的关系。结果表明吸收光谱中的三个波峰处,吸光度数值与溶液浓度之间的线性相关程度均大于0.99,与理论有着良好的一致性。本系统同时具有结构紧凑与测量精确可靠的特点,可有效提高溶液浓度测量效率,非常适用于本科教学和科研工作。     

溶液折射率公式的一种验证方法

给出了通过阿贝折射仪测溶液折射率和百分比浓度来验证其折射率公式的一种方法。     

石榴子石热红外波谱特征研究

近年来短波红外高光谱技术已成功应用于含水含羟基蚀变矿物及矿床学研究,但是对于不含水不含羟基矿物探测效果不好,而热红外高光谱技术可以弥补这一技术缺陷,对于含Sin Ok,SO4,CO3和PO4等原子基团的矿物具有良好的应用前景.石榴子石是一种重要的含Sin Ok基团的岛状结构硅酸盐矿物,根据成分可分为钙铝榴石、钙铁榴石、...     

超声波在不同浓度NaCl溶液中传播速度的研究

利用超声波声速测定仪测定出超声波在不同浓度NaCl溶液中的传播速度.实验给出,超声波在NaCl溶液中的传播速度与溶液浓度呈线性关系.溶液温度对超声波波速也有影响,并从理论作了分析研究,给出了合理的解释.     

太湖不同叶绿素a浓度水体荧光特征分析

利用2008年太湖蓝藻爆发的5-8月实测的27个站点水体光谱反射率和水质参数,分析了不同叶绿素a浓度等级下太湖水体光谱的荧光特征.结果表明,荧光峰位置和荧光峰高度都与叶绿素浓度呈显著正相关,且荧光峰峰值位置和半宽度与叶绿素a浓度的拟合度要高于基线荧光峰高度和归一化荧光峰高度.荧光峰特性用于二类水体中高浓度叶绿素探测较传...     

相对反射深度的秦皇岛海域叶绿素浓度反演

海水中的叶绿素浓度是描述海洋初级生产力、获知浮游植物丰度及变化规律、评估环境质量、预报生态灾害的主要参数.国内外卫星遥感叶绿素产品的通用反演模型是利用不同波段上遥感反射光谱的强度比值来构建的OC x(x=2～6)算法,应用在一类水体中,全球尺度上的平均相对误差在35％ 左右.但对于固有光学特性复杂且具有较大区域差异性的...     

超声传感器测不同浓度溶液中的声速及研究

介绍了超声传感器等的应用,得出了通过相位比较法测量在不同浓度溶液中的声速并进行研究的一种新方法。同时利用C语言编程进行数据处理,避免了烦琐的计算且误差较小,使结论更合理。     

基于生物阻抗谱的细胞悬浮液浓度识别方法研究

基于生物阻抗谱技术提出一种细胞悬浮液浓度自动识别方法,该方法结合了多元线性回归算法和生物阻抗谱技术,能够快速准确地识别细胞悬浮液的浓度.首先,提出一种细胞位置随机分布策略,模拟细胞的真实存在状态;其次,采用数值仿真的方法生成2400组不同浓度的正常、癌变以及混合的细胞模型并计算生物阻抗谱数据;然后,利用多元线性回归、支持向量机和梯度提升三种回归算法分别对癌变细胞浓度进行鉴别,仿真结果表明,多元线性回归算法为最佳回归模型,其平均拟合优度和均方误差分别是0.9997和0.0008;最后,将多元线性回归算法应用于不同浓度的红细胞悬浮液的识别中,实验结果显示其平均拟合优度和均方误差分别是0.9998和0.0079,说明该方法具有较高的细胞悬浮液浓度识别能力.     

稀土氨羧络合物的吸收光谱研究

本文系统地研究了EDTA,NTA,CyDTA,TTHA与镨,钕,钐,铕,锹,铒络合物的可见光吸收光谱及三阶导数光谱,并以Nd,Ho-TTHA体系测定了混合稀土氧化物中的Nd,Ho,首次以Sm-DTPA体系的三阶导数我谱成功地进行了纯氧化镧中杂质氧化钐的测定。     

稀土荧光特性与温度关系

为研究稀土荧光特性与温度关系,从典型稀土材料的能级结构出发,根据激发态多能级间的玻尔兹曼热平衡分布理论,对激发态能级的粒子数分布情况与温度关系进行研究.发现随着温度的上升稀土发光荧光寿命变短,激发态高能级辐射荧光比例增大;而荧光强度由于受到非辐射跃迁系数和能量传递效率的双重影响将会呈现先上升后下降的变化.以钒磷酸钇铕Y(P,V)O4∶Eu3+荧光粉材料为例进行实验研究,测量了95K到510K温度范围内Y(P,V)O4∶Eu3+荧光材料在395nm紫外光激励下所发荧光的荧光寿命、荧光强度和荧光分支比随温度的变化规律,实验结果与理论相符合.     

离子型稀土矿含量高光谱定量反演研究

运用光谱测量技术来测量土壤、矿物、植物的光谱吸收特征,并将其用于物质成分的分析中,是高光谱遥感技术近些年来的一个新的发展方向,具有速度快、效率高、费用低、损耗少的优点。稀土是战略元素,因具有特殊的物理化学性质,在多个领域都能发挥其独特的作用。近年来对稀土资源需求量的不断增加使得稀土价值不断提高,使得如何快速大面积探测稀土资源,合理对稀土矿进行布设开采成为了当前社会面临解决的重要科学问题。通过对稀土矿物进行光谱采集与分析从而对稀土元素及其化学特征之间的相关性进行研究分析展开了一系列的工作。在研究过程中,实地采集了广西崇左市六汤稀土矿区内的12个稀土矿样,并在实验室控制环境内使用SVC HR1024I便携式地物波谱仪测得其对应的反射光谱数据。对所测得的矿样波谱特征进行了连续统去除处理,并对凸显的特征吸收波段进行相对吸收深度的计算分析,从而运用其波谱特征建立起波谱与矿样稀土总含量、各稀土元素含量间的线性关系。通过实验发现,稀土元素的五个特征吸收波段在可见光和近红外波长分别为370,950,1 400,1 900和2 200 nm。这五个吸收带的强度与总稀土含量呈线性相关,R2达到0.69,同时发现稀土含量值与可见光波段相关性较大,对可见光波段与样本稀土总含量进行相关分析,提取出部分可见光波段中与稀土总含量建模相关性最强的10个波段,分别为340,350,360,370,390,400,420,480,550和760 nm。运用线性回归的方法得到上述波段处的反射率值与样本总稀土含量值的预测模型精度较高,R2大于0.95。运用可见光波段与15种稀土元素含量值也进行了线性建模,相关系数均可以达到0.89以上,表明各单一稀土元素与可见光波段之间的相关性同样较好。通过研究稀土矿样的光谱特性及化学分析,通过5个稀土特征吸收波段和可见光波段与矿样的稀土总含量、15种稀土元素含量进行回归建模,得到了矿样稀土含量的定量预测模型,对稀土矿快速定量-半定量评估具有一定参考价值,同时为进行稀土矿物及其元素高光谱遥感信息提取研究提供了科学启发,为最终实现对稀土资源高效开采的基础上,从源头上降低消耗和生产成本,减少对环境的破坏和污染,为促进中重稀土资源的战略开发和使用提供了科学有效的理论依据。     

硝酸稀土组氨酸配合物的拉曼光谱

研究了组成为ＲＥ（Ｈｉｓ）（ＮＯ３）３·Ｈ２Ｏ（ＲＥ＝Ｌａ～Ｎｄ,Ｓｍ～Ｌｕ,Ｙ;Ｈｉｓ＝Ｌ～ａ－ｈｉｓｔｉｄｉｎｅ）固态配合物的拉曼光谱。结果表明,配合物中ＲＥ＾３＋与羧基氧原子配位,氨基和味唑环均未参与配位,ＮＯ３＾－为双齿配位。配合物羧基振动峰的ΔυＣＯＯ＾ａｓ－ｓ－与镧系离子的原子序数作图服从Ｏｄｄｏ－Ｈａｒｋｉｎｓ规律。     

铽-聚N-乙烯基乙酰胺体系中镧钆掺杂稀土配合物谱学研究

在乙醇溶液中合成了掺杂镧和钆的铽-聚N-乙烯基乙酰胺(PNVA)的掺杂稀土配合物, 并通过红外光谱、紫外光谱、 XPS光电子能谱和荧光光谱研究了该配合物的光谱性质. 结果表明: 掺杂稀土配合物中的稀土离子都与高分子配体PNVA产生配位作用. 配合物的最佳激发波长为303 nm;在此波长激发下, 配合物发出较强铽的特征荧光, 说明非荧光稀土离子(La3 和Gd3 )对Tb3 离子的发光有显著的增强作用, 而对Tb3 的发射峰位影响不大.     

稀土配合物Eu(asprin)3phen发光特性的研究

将稀土配合物Eu(asprin)3phen掺杂到导电聚合物PVK中，制成结构分别为ITO/PVK：RE配合物／LiF／Al(1)，ITO／PVK：RE配合物／PBD/LiF/Al(2)的电致发光(EL)器件。发现二者的电致发光谱存在着较大的差别：在器件(1)中，来自Eu^3 的位于594nm(^5D0→^7F1)和614nm(^5D0→^7F2)处的发光强度大致相当，而在器件(2)中，EL主要来自Eu^3 位于614nm的发光，594nm处的发光很弱，与薄膜状态下的光致发光谱(PL)一致。并针对此现象进行了初步讨论。     

热致可逆变色的聚二炔/稀土离子纳米复合物

将Dy⁺或Sm⁺掺杂到具有层状结构的10,12-二十五碳二炔酸(PCDA)纳米粒子中,得到二炔酸/稀土离子(PCDA-RE)纳米复合物．随后在稍微高于二炔酸熔点的温度下对PCDA-RE纳米复合物进行退火处理,退火后的PCDA-RE纳米复合物发生拓扑聚合反应得到聚二炔酸/稀土离子(PDA-RE)纳米复合物．虽然纯聚二炔酸的热致变色过程是不可逆的,但是PDA-Sm纳米复合物和PDA-Dy纳米复合物分别具有不完全和完全热致可逆变色的性能．研究表明,PDA-RE纳米复合     

稀土配合物Eu(asprin)_3phen发光特性的研究

将稀土配合物Eu(asprin)_3phen掺杂到导电聚合物PVK中,制成结构分别为ITO/PVK:RE配合物/LiF/AI(1),ITO/PVK:RE配合物/PBD/LiF/AI(2)的电致发光(EL)器件。发现二者的电致发光谱存在着较大的差别:在器件(1)中,来自Eu~(3 )的位于594nm(~5D_0→~7F_1)和614nm(~5D_0→~7F_2)处的发光强度大致相当,而在器件(2)中,EL主要来自Eu~(3 )位于614nm的发光,594nm处的发光很弱,与薄膜状态下的光致发光谱(PL)一致。并针对此现象进行了初步讨论。     

丙酮酸稀土配合物的红外光谱研究

研究了Ｙ,Ｌａ,Ｃｅ,Ｐｒ,Ｎｄ,Ｓｍ,Ｅｕ,Ｇｄ,Ｄｙ和Ｈｏ等１０种丙酮酸稀土配合物的ＦＴ－ＩＲ光谱;对４００～２０００ｃｍ＾－１的主要红外吸收谱峰进行了归属;２００～４－ｃｍ＾－１有３个随稀土原子序数递增峰位向高波数位移的谱带,可指认为ＲＥ－Ｏ伸缩振动吸收。红外光谱表明,丙酮酸以酸根形式采用螯合桥式三齿方式与稀土配位,某些谱峰有裂分或拓宽现象。配位键以离子键成分为主。     

硅中稀土掺杂层的光致发光研究及其关键问题

利用离子注入技术,对稀土掺杂到半导体单晶硅中的光致发光行为进行了研究。室温下得到了La,Ce和Nd稀土掺杂层的蓝紫色光致发光光谱,并首次观测到硅中稀土掺杂层室温下的光致上转换发光现象。光致发光强度随着稀土掺杂量的增加和热处理温度的上升急剧增强。在紫外光激发下,发光强度随着激发光波长的减小而增大;在光致上转换过程中,发光强度随着激发波长的增加而上升。这表明光致发光强度与稀土元素的掺杂量、掺杂层的结构与热处理温度有密切的关系。文章对在室温下这些稀土掺杂层的光致发光行为进行了分析,并提出了硅中稀土掺杂层光致发光行为研究今后需要重点解决的几个主要问题。