INAA for determination of trace elements in bottom sediments of the Selenga river basin in Mongolia

Instrumental neutron activation analysis (INAA) was used for the determination of major, minor and trace elements in samples of bottom sediments of the inflows of the Selenga river basin to assess the impact of the contamination from the industrial complex Erdenet and other industrial enterprises in Mongolia. A total of 42 elements (Na, Mg, Cl, K, Ca, Al, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Br, Sr, Rb, Sr, Zr, Nb, Sb, Cs, Ba, La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Tm, Hf, Ta, W, Au, Hg, Th, and U) was determined by combination of conventional and epithermal neutron activation analysis at the IBR-2 reactor, FLNP JINR, Dubna. For the first time such a large set of elements was used for characterization of the bottom sediments as accumulating media which may reflect industrial contamination of the water basin. The concentrations of heavy metals and other trace elements in the samples from three inflows of the Selenga river basin were compared with data from the previous studies. It was shown that the industrial zone of the Erdenet Mining Corporation (EMC) and gold mining zone Zaamar are the sources of strong environmental contamination. The concentrations of Cu and Sb determined in sediment samples of the River Khangal and Govil near the EMC exceed average crustal rock and soil values by factors of 50 and 15, respectively. In the area of the gold mining zone Zaamar concentrations of Au, As, and Sb exceed crustal rock and soil values by factors of 4, 25, and 6, respectively. The relatively high levels of As, V, Zn, V, and Sr in the sediments of the studied rivers are obviously due to the discharges of untreated wastewater of desalination plant, electrical power station, textile industry and mining activities as well as domestic wastewater.     

ICP-MS/ICP-AES测定小麦穗离体培养籽粒营养元素及重金属含量

环境中重金属污染会导致谷物营养缺乏、代谢紊乱.借助ICP-MS/ICP-AES系统和离体穗培养方法,准确测定灌浆期不同浓度铜、镉(0,5,15,45 mg·L-1)处理对籽粒营养元素及重金属元素含量的影响.结果显示,不司浓度铜、镉处理显著降低小麦粒重;外源铜促进了籽粒P,K,Mg,Ca,Na,Mn和Zn含量的增加,抑制了 Fe和B的吸收.镉的加入对小麦籽粒P,K,Ca,Mg和Mn的吸收起促进作用,然而对Na,Fe,Zn和B的吸收起拮抗作用.外源铜、镉抑制小麦籽粒对Hg的积累,但籽粒Cu和Cd含量最高分别超过国家食品卫生标准的55和62倍,存在极大安全隐患.     

塔河地区主要岩石金属元素含量、物性参数与光谱特征间的关系研究

测试了采集自黑龙江省塔河地区的300块并进行抛光处理后的岩石样本350~2 500nm间光谱反射率、磁化率、密度、孔隙率和金属元素含量(Fe,Mn,Ti,Zr,V,Zn,Pb,Nb,Co,Bi),并计算了其光谱吸收深度。在此基础上,以相关性分析方法为依据,探讨了所采集岩石样本的金属元素含量、物性参数、反射光谱间的特征响应关系,计算了岩石样本金属元素和光谱吸收深度间的相关性系数、物性参数与光谱反射率的相关性系数,获得成果如下:(1)在410nm附近,闪长玢岩各金属元素与吸收深度间的相关系数都存在尖锐的波峰和波谷,相关系数达到极值。(2)岩石样本金属元素和吸收深度的相关性研究中,侵入岩的相关系数则显著高于其他岩石类型。(3)1 400nm附近,岩石样本金属元素与吸收深度、各物性参数与光谱反射率的相关性都存在尖锐的波峰和波谷。其中磁化率、密度、视孔隙率与光谱反射率的相关系数在可见光范围内波动变化较大。(4)在1 900~2 500nm范围内,金属元素与光谱吸收深度、各物性参数与光谱反射率间的相关系数波动较大,其中金属元素和光谱吸收深度呈显著相关,相关系数达到极值。进一步研究了岩石金属元素和物理特性与其光谱特征的关系,对于不同岩性的不同波段的反射率与不同金属元素间分布状态的探测,具有一定意义。     

基于紫外光谱法和有监督模式识别技术对氯化钠、氢氧化钠和β-苯乙胺种类的鉴别

β-苯乙胺(PEA)是一种重要的有机合成中间体,在PEA生产过程中,最终的生成物中常常为含有氯化钠(NaCl)、氢氧化钠(NaOH)和PEA三者的混合物。因此,对NaCl,NaOH,PEA和混合物种类进行鉴别,有利于PEA的合成以及定性检测,需建立紫外光谱快速鉴别NaCl,NaOH,PEA和混合物种类的方法。利用紫外光谱法分别测量了NaCl,NaOH,PEA和混合物在190～400 nm范围的吸收光谱。首先,采用偏最小二乘法(PLS)提取紫外光谱的主成分信息,用少数的主成分信息取代原始变量,减少模型的复杂度。用PLS提取NaCl,NaOH和PEA在前三个主成分空间中得分向量值的分布。可知NaCl,NaOH和PEA前三个主成分累计贡献率分别是96.64%,99.44%和99.95%。因此,NaCl、NaOH和PEA的前三个主成分基本包含了大部分的光谱信息。其次,用获得的三个主成分作为输入变量,采用线性判别分析（LDA）,Sigmoid SVM,RBF-SVM,RBF-ANN,BP-ANN和人工蜂群(ABC)优化神经网络(ABC-BP-ANN)等模式识别方法对NaCl,NaOH和PEA种类进行判别,获得总的敏感性分别为95.6%,95.6%,95.9%,95.8%,96.9%和99.6%。由于NaCl和NaOH特征吸收峰很相似,主成分得分向量会出现重叠现象,导致NaCl和NaOH的种类鉴别出现误判。通过对比六种分类方法,可知ABC-BP-ANN效果最优,BP-ANN次之,RBF-SVM和RBF-ANN结果相似,但比BP-ANN稍差,LDA和Sigmoid-SVM效果最差。最后,配制7种不同摩尔分数的混合物(混合物摩尔分数是指PEA物质的量占混合物总物质的量百分比),浓度范围为0%mol·L-1～60%mol·L-1,然后采用RBF-SVM,BP-ANN和ABC-BP-ANN三种方法对混合物种类进行判别。从敏感性和特异性结果可以得知,ABC-BP-ANN分类效果最好,BP-ANN次之,RBF-SVM分类效果最差, 由混合物得到的结果与单组分的结果相一致。结果表明,紫外光谱结合ABC-BP-ANN模式识别方法可以成功区分NaCl,NaOH,PEA和混合物的种类。该方法可作为一种简便、快速、可靠的方法用于NaCl,NaOH,PEA和混合物的种类判别,并为PEA的合成和质量控制提供理论依据和技术支撑。     

电网智能单元加密算法效率评估

随着智能电网发展和电力终端设备智能化和网络化的提升,基于TCP/IP协议的数据通信面临着传统的网络安全隐患;智能电网单元是电网控制的关键组成部分,负责电网业务数据的采集处理、控制指令的收发和执行等工作,涉及大量数据传输,如何保证数据的机密性,是电网系统正常运作的关键因素之一;针对智能单元的传输规约和传输数据的特点,通过模拟智能单元计算环境,在保密性需求的基础上,结合智能单元计算资源的实际情况,综合分析电力行业和国内常见密码算法,包括对称算法和非对称算法,从运算时间及稳定性,数据长度相关性,密钥长度相关性和加密模式几个方面对算法的性能进行综合性评估;为不同智能单元的机密性保护尤其是加密算法的选取提供理论基础和实验数据。     

基于高光谱技术的酸奶中常见致病菌的快速鉴别及计数

酸奶是一种发酵型乳制品饮料,因其特殊的功能性和良好的口感而广受欢迎。但由于商业链的不正当运行,如奶源非法获取、灭菌不充分等原因,导致酸奶中致病菌大量滋生,酸奶中毒事件频繁发生。酸奶中常见的致病菌主要有大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和沙门氏菌,这三种致病菌由人体摄入并达到一定的数量时会产生腹痛、腹泻等严重的消化道疾病,并且会破坏人体肠道内的正常菌群平衡,因此国标对奶制品中这三种致病菌的数量已有明确的限量规定。由于酸奶的主要消费对象为老人和小孩,故其潜在危害不容小觑。传统菌落检测方法虽具有简单,灵敏、可操作性强等优点,但当不同菌落混杂在一起时无法同时进行定性定量的检测,且具有试剂成本高,检测周期长,人为因素影响较大等缺点。因此开发一种快速、简单、准确的混合鉴定计数方法为避免致病菌对酸奶的潜在危害提供了有效的途径。高光谱技术同时包含样本的光谱信息与图像信息,既能够根据化学组分的微小变化进行精确识别（光谱信息）,又能够反映出菌株在外部多层次的变化（图像信息）。因此该研究尝试对比高光谱图像技术和光谱技术,采用模式识别的方法,对比不同的模型识别结果,优选出最佳识别率的识别模型作为计数模型,最后通过最佳鉴别计数模型的识别分类结果来达到对酸奶中常见致病菌鉴定计数的目的。首先,购买酸奶中常见的乳酸菌种（保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌）和潜在污染的致病菌种（金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、沙门氏菌）等标准菌株进行培养,提取经过48 h培养后的菌落图像信息和光谱信息。采用几种不同的预处理方式（SNV,MC,MSC,1stDER,2ndDER）对所提取的光谱数据进行预处理,并应用遗传算法筛除光谱数据中冗余的波段,保留有效波段。利用图像处理技术对图像信息中的菌株与培养基背景进行去除,然后采用主成分分析法从每幅图中优选出3个特征波长,并运用图像处理技术从特征波长所对应图像中提取菌株的18个基于GLCM的纹理特征信息。挑选合适的主成分分别建立不同的鉴别模型（LDA,KNN,BP-ANN,LS-SVM）,通过其最终的鉴别模型的识别率来确定最佳鉴别计数模型。最后从标准菌株中分别挑选出30株进行计数测试,通过比较模式识别的分类数量结果与菌株的实际数量来验证模式识别效果的准确率。研究表明,运用SNV预处理后光谱数据在提高信噪比效果上明显优于其他几种预处理方式。745.790 8,773.098 4和779.207 0 nm为图像信息中方差贡献率最大的三个波长,运用从特征波长所对应的图像中所提取的纹理特征信息建立图像识别模型。通过对比图像信息和光谱信息的模式识别结果发现,光谱特征鉴别模型普遍优于图像纹理特征鉴别模型,且当主成分数为9时,运用光谱特征所建立的LS-SVM模型的校正集识别率为96.25%,预测集的识别率为91.88%,为最优模型。采用优选的最优模型对菌株进行识别计数,大肠杆菌计数的相对误差为3.33%,金黄色葡萄球菌和沙门氏菌计数的相对误差均为0,验证了高光谱技术应用于酸奶中常见致病菌的鉴别计数的可行性。     

盐浴复合热处理技术氮化盐研究与测定

盐浴复合热处理技术是一种新型表面处理技术,能增强工件的耐磨性、耐腐蚀性和耐疲劳性,在金属表面处理中得到广泛的应用。氮化盐中氰酸根、氰化物和铁离子的含量对该热处理技术的质量控制十分重要,因此需要准确测定该三成分的含量以保证金属表面处理的质量。针对目前业内所采用的化学滴定法难以满足自动化分析的技术要求,基于分光光度法,采用510,620和697 nm三个不同波长的单色LED光源、耦合光纤、光电二极管搭建了一台半自动氮化盐三参数分析实验装置,实现氰酸根、氰化物和铁离子的快速准确测试。该半自动实验装置除了光路系统外,还有搅拌控制系统、恒温控制系统、数据采集电路系统。氰酸盐检测采用间接检测方法,先通过化学方法把氰酸根转变为铵根,再根据标准GB 7481-1987水质铵的测定-水杨酸分光光度法,通过对铵离子的测定（检测波长697 nm）间接测量氰酸根。氰化物检测依据标准HJ484-2009水质氰化物的测定-异烟酸-巴比妥酸分光光度法（检测波长620 nm）。铁离子含量的检测依据标准HJ345-2007水质铁的测定-邻菲啰啉分光光度法,光谱检测特征波长为510 nm。对LED光源光强稳定性进行了测试,LED光源一开始工作光强即达到稳定值;测试了耦合光纤对LED光源的光谱影响,单色光源通过耦合光纤和单光纤的光谱没有发生变化,只是通过耦合光纤后光强值有所降低;测试了搅拌对LED光源光强稳定性影响,搅拌系统对光学系统没有影响。利用实验装置测量出不同浓度氰酸根标准样品氰酸钾、氰根标准样品氰化钾、铁离子标准样品硫酸亚铁的吸光度,基于朗伯比尔定律,建立氰酸根、氰化物和铁离子标样的拟合曲线,其线性相关度R2分别为0.990 7,0.999 6和0.998 1,线性度高;氰酸根、氰根和铁离子的预测样品均值最大相对误差和最大相对标准偏差RSD分别为4.53%和1.04%,2.29%和0.79%,4.2%和0.7%,说明三样品测试结果准确性高、重复性好;氰酸根、氰根和铁离子的最低检出限LOD分别为0.017,0.009和0.005 mg·L-1。比较了用设计的氮化盐三成分半自动检测装置与传统化学滴定法测得的氮化盐样品中的氰酸根、氰化物和铁离子含量,设计的检测系统测试结果优于传统的化学滴定法,其中测试的氮化盐样品的氰酸根、氰化物和铁离子均值相对误差和相对标准方差RSD分别为4.17%和0.69%,1%和0.58%,4%和0.29%。各项测试结果均达到设计要求,为盐浴复合热处理技术氮化盐三成分半自动分析仪提供了理论和技术支持。论文搭建的氮化盐三成分半自动检测装置的光路系统采用单色LED光源、多进一出耦合光纤对光源分光,实现多参数的快速准确检测,整套光学检测系统无任何活动部件,大大降低了光学检测系统带来的系统误差,保证了测试的准确度和重复性。     

光谱关键变量筛选在农产品及食品品质无损检测中的应用进展

农产品及食品的品质与安全一直以来都是人们关注的焦点,不仅关系着人们的身体健康,而且关系着社会稳定甚至国家安全。由于农产品及食品的品质不合格引发的安全事件备受社会各界的广泛关注。对农产品及食品的品质的监管长久以来都是分析检测领域的重点和难点。我国人口众多,对农产品和食品的消费量非常大。面对如此大量农产品及食品品质的无损快速检测需求,光谱法以其快速、无损、高效、环境友好、可现场检测等诸多特点,为农产品及食品品质的无损快速分析提供了良好的解决方案。然而,传统的光谱法在检测过程中所使用的数据量十分庞大,不仅在建立校正模型过程中会消耗大量时间,而且难以完成大量农产品及食品的品质在线高通量无损快速检测。大量数据的计算成为限制光谱类分析仪器工作效率的主要瓶颈之一,并且大量数据的计算对仪器设备的硬件配置也提出了非常高的要求,从而间接地提高了光谱分析技术的应用成本。近年来,关键变量筛选技术脱颖而出,并成为光谱分析的一个新热点。通过筛选,采用少量关键变量建立校正模型即可得到和全谱数据建模准确度相差无几的分析结果,从而可以有效提高分析仪器的工作效率并间接地降低光谱分析技术的应用成本,进而为农产品及食品品质的高通量检测提供了可靠的技术支持、为满足人民日益增长的美好生活需要提供科技保障。针对光谱关键变量筛选在粮食及粮食作物、蔬菜、水果、经济作物、肉类、食品品质与安全领域的无损检测应用进行综述,对光谱关键变量筛选技术的应用从筛选方法、应用范围、应用效果等方面进行了分类总结归纳,并就光谱关键变量筛选技术在农产品及食品品质无损检测中的应用从变量筛选方法特点及趋势、所选变量的稳定性和可靠性、所选变量的实际意义等方面进行了展望。     

基于高光谱成像技术的不同产地小米判别分析

高光谱成像技术被广泛应用于农产品的检测。基于高光谱成像技术结合机器学习算法无损鉴别不同地区的小米样本。将来源7个省份共计23份样品的小米样本根据地理区域划分为东北地区、河北、陕西、山东和山西共5大类，其中东北地区共6份样品，山西地区5份样品，河北、陕西和山东各4份样品。将每份样品均分为10等份并利用高光谱成像仪采集900～1 700 nm波段内小米的高光谱数据。为了减少光照不均匀和暗电流对实验的影响，对采集到的高光谱数据进行黑白校正。利用ENVI软件选取小米高光谱图像的感兴趣区域(ROI)，每份小米样品选取9个ROI。计算ROI内的平均光谱值，以此平均值作为该样本的一条光谱记录，最后共收集到2 070条光谱曲线，其中东北类540条，山西类450条，其他河北类、山东类、陕西类各360条。为了减少样品表面的不平整性引起的散射现象，进而影响小米的真实光谱信息，对收集到的原始光谱进行多元散射校正预处理(MSC)。采用随机划分法对校正过后的光谱数据划分训练集和测试集，测试集占的比例为0.3。利用线性判别分析(LDA)对不同产地小米的光谱数据进行可视化分析，将测试集代入训练好的LDA模型，做出预测结果的混淆矩阵(Confusion Matrix)，结果表明LDA对于陕西和山西类的预测准确率为0.84和0.99，对于东北、河北和山东的预测准确率仅为0.68，0.68和0.40。进而采用递归特征消除(RFE)对小米的光谱信息进行特征选择，去除冗余的信息，提高模型的预测准确率。将RFE分别与支持向量机(SVM)和逻辑回归(LR)结合，对不同产地小米的判别进行对比分析。将小米光谱数据的训练集分别代入SVM-RFE和LR-RFE模型并结合3折交叉验证技术，以模型F值的微平均(Micro-averaging)最优选择出相应的特征子集。结果表明，LR-RFE选择的波长数为74个，其模型的Micro_F为0.59；SVM-RFE选择的波长数为220，其模型的Micro_F为0.66。将选择后的特征子集应用到测试集并将测试集分别代入SVM和LR模型，采用模型预测结果的混淆矩阵和模型的受试者工作特征曲线(ROC)作为评价方法。结果表明SVM-RFE对东北地区、河北、陕西、山东和山西的预测准确率分别为1，0.37，0.72，0和1，其ROC曲线下面积(AUC)分别为0.82，0.92，0.93，0.70和0.99。LR-RFE的预测准确率分别为0.92，0，0.97，0和0.80，其AUC分别为0.72，0.74，0.94，0.66和0.88。从预测结果可以看出SVM-RFE模型的综合分类性能优于LR-RFE，而对陕西类的判别LR-RFE要优于SVM-RFE，对于河北类和山东类两个模型都不能有效判别。这两个模型的预测准确率相比LDA有了一定的提升。     

高功率高重复频率多波长飞秒激光系统的研究

以大模场面积光子晶体光纤飞秒激光系统为基频光源,利用非线性频率上转换的方法,获得了高功率高重复频率多波长的飞秒激光脉冲.理论分析并实验验证了聚焦透镜的焦距对倍频光横向模场分布的影响,透镜焦距越长,模场质量越好.在基频光平均功率为218 W,脉冲宽度为110 fs,重复频率为50 MHz的条件下,经过二倍频、三倍频和四倍频获得波长分别为520,347和261 nm的飞秒激光,其平均功率分别达105,47和214 W.二倍频和三倍频的转换效率分别为482%和216%,二倍频到四倍频的转换效率为20 关键词： 超快光学 紫外飞秒激光 频率上转换 光子晶体光纤激光器     

风力发电机偏航控制系统设计仿真技术研究

偏航控制系统是风力发电机的核心机构之一,其硬件设计、软件开发与控制算法的合理选用将直接影响偏航控制系统研发成本、周期,以及风力发电机的风能利用率和安全可靠性等。仿真技术作为一种有效的性能预测、试验验证和分析的综合性技术,其具有高效、安全、受环境条件的约束较少等优点,在复杂系统的研发过程中已成为不可或缺的重要手段。因此,偏航控制系统研发前期,为确保系统软硬件开发、控制算法设计的合理性,缩短研发周期、提高研制效率、降低资源成本,将仿真作为主要验证手段。利用Proteus对偏航控制系统的硬件电路和系统软件进行仿真验证,利用MATLAB对控制算法设计的合理性进行考核,为实际偏航控制系统研发提供依据和指导。     

ICP法和原子吸收光谱法测定褐马鸡羽毛中的10种元素

珍稀濒危鸟类-褐马鸡是中国特有的野生鸟类,是国家一级重点保护动物。采用ICP法和原子吸收光谱法对来自芦芽山、庞泉沟国家自然保护区的野生褐马鸡和太原市动物园圈养褐马鸡羽毛中Mo,Zn,Ni,Fe,Mn,Cr,Cu,K,Pb和Cd等10种元素的含量进行了测定,并对这3个不同地理分布区的样品中10种元素的含量进行了比较。结果表明,在所有羽毛样品中Fe元素含量最高,Mo和Cr含量较低,Cd未检出。动物园饲养的褐马鸡羽毛中除K和Cu外,其余八种元素的含量均低于芦芽山和庞泉沟国家自然保护区野生的褐马鸡羽毛中的含量。生境的不同对褐马鸡机体微量元素有一定影响,野生环境更有利于它们的生长发育。     

原子吸收法建立舒筋活血中成药的无机元素的控制方法的探讨

人们已认识到无机元素与中成药的疗效有密切相关。但是在研究舒筋活血中成药化学成分的质量控制时, 无机成分常被忽视。 文章用原子吸收光谱法,测定了中成药大活络丸和几种中药中15种无机元素Cu, Ca, Fe, K, Mg, Mo, Ni, Sr, V, Mn, Zn, Na, Cr, Cd和Hg的含量, 探讨了无机元素与中药的药效关系,并通过大活络丸与几种中药所含无机元素含量的对照比较, 得出大活络丸中Fe, Cu, Mn和Zn等与药效之间的关系。中成药大活络丸中所含一定量的Fe, Cu, Mn和Zn等微量元素与其祛风除湿,理气豁痰,舒筋活络等药效存在一定关联。对大活络丸的无机元素测定与分析可为今后其指纹图谱的建立提供数据和参考依据。     

The fractal energy measurement and the singularity energy spectrum analysis

The singularity exponent (SE) is the characteristic parameter of fractal and multifractal signals. Based on SE, the fractal dimension reflecting the global self-similar character, the instantaneous SE reflecting the local self-similar character, the multifractal spectrum (MFS) reflecting the distribution of SE, and the time-varying MFS reflecting pointwise multifractal spectrum were proposed. However, all the studies were based on the depiction of spatial or differentiability characters of fractal signals. Taking the SE as the independent dimension, this paper investigates the fractal energy measurement (FEM) and the singularity energy spectrum (SES) theory. Firstly, we study the energy measurement and the energy spectrum of a fractal signal in the singularity domain, propose the conception of FEM and SES of multifractal signals, and investigate the Hausdorff measure and the local direction angle of the fractal energy element. Then, we prove the compatibility between FEM and traditional energy, and point out that SES can be measured in the fractal space. Finally, we study the algorithm of SES under the condition of a continuous signal and a discrete signal, and give the approximation algorithm of the latter, and the estimations of FEM and SES of the Gaussian white noise, Fractal Brownian motion and the multifractal Brownian motion show the theoretical significance and application value of FEM and SES.     

土壤矿物对松嫩平原主要土壤类型反射光谱特征的影响机理

尽管纯矿物的反射光谱特征分析与数据库建设工作已经开展,但土壤中各原生矿物、粘土矿物的测试主要是定性的,即能测定土壤中含有何种矿物,但难以测定准确的矿物组分含量。土壤矿物是土壤学与地质学的交叉点,易被忽视,特别是已有研究忽略了土壤矿物对土壤反射光谱曲线的影响。探讨了土壤矿物在可见光-近红外光谱部分(400~2 500 nm)对土壤反射光谱特征的影响,明确影响土壤反射光谱特征的主要机理。土壤样本于2014年采集于松嫩平原黑龙江部分,包括4个土类和7个土属,共54个土壤样本。土壤样本通过研磨、过筛后,在室内暗室中测得反射光谱数据,土壤矿物的反射光谱数据在2017美国地质调查局(USGS)最新矿物光谱库Spectral Library Version 7中获得,对反射光谱数据进行九点平滑、10 nm重采样和去包络线处理。土壤矿物含量测试采用荷兰Philip X’ Pert Pro 型X射线衍射仪分析样品的矿物组成,测试了土壤中石英、长石、方解石和闪石等原生矿物和蒙脱石、伊利石和高岭石等粘土矿物的含量。首先分析7个土属的反射光谱特征,明确每个土属反射光谱曲线的形状特征和吸收位置,其次分析土属的矿物含量情况,找出不同土属各矿物含量的共性和差异;再次分析不同粘土矿物和原生矿物的反射光谱特征,确定不同土壤矿物反射光谱曲线的形状特征和特征吸收的位置;最后将不同土属的反射光谱特征、不同土属的矿物含量情况和土壤矿物的反射光谱特征结合,得到如下结论：(1)土壤矿物决定了土壤反射光谱的骨架特征,土壤矿物对土属的反射光谱影响最明显,由于土类存在多种反射光谱特征,土壤矿物对土类的影响不明显。(2)粘土矿物对土壤反射光谱特征的影响大于原生矿物,主要受蒙脱石和伊利石等粘土矿物的影响,但砂性土受部分原生矿物的影响,主要是长石类矿物和高岭石的影响。(3)蒙脱石和伊利石分别决定土壤反射光谱的第一个吸收谷和第二个吸收谷特征,高岭石决定1 400和1 900 nm前的两个小吸收谷特征,钾长石和钠长石决定了砂性土的前两个吸收谷特征。(4)蒙脱石含量足够高时,会完全掩盖高岭石和长石类的反射光谱特征,部分掩盖伊利石的反射光谱特征;随着蒙脱石含量降低,伊利石的反射光谱特征逐渐体现;蒙脱石和伊利石的含量降到很低时,高岭石和长石类矿物的反射光谱特征逐渐体现出来。研究结果揭示了不同土属反射光谱特征差异的原因,可以为土壤反射光谱分类、土壤精细制图和基于高光谱图像的矿物分布研究等提供理论依据。     

指纹识别技术的发展

指纹识别技术由于具有独特的防伪性、可靠性、方便性、实时性、灵活性、可接受性、安全性和兼容性，因而可广泛应用于公安、保安、机要军事、商业等领域。本文首先对指纹识别技术的技术背景做了较为详细的介绍，包括个人识别和特征识别、指纹识别及其优点、指纹识别的发展历史、其它识别办法的限制、指纹自动识别系统的发展现状等，然后对指纹识别技术的市场前景做了综述，包括指纹锁和指纹卡的潜在应用。总之，随着市场的推动和技术的提高，指纹识别应用领域将会越来越广泛，在人们生活中的作用也会越来越重要。     

大气湍流像差散焦和像散与高斯涡旋光束焦面光强

分别研究了构成大气湍流波像差中的散焦和像散两个低阶像差对高斯涡旋激光束传输和成像的影响.采用菲涅耳-基尔霍夫衍射积分理论和大气湍流波相位结构函数的平方近似研究了聚焦高斯涡旋光束在大气湍流中散焦和像散影响下焦面光强的分布特性.导出了斜程传输条件下接收面上平均光强分布的积分表达式,并采用数值模拟方法研究湍流强度、传输距离和拓扑电荷对焦面光强的调制规律.结果表明:在弱湍流起伏区域,散焦和像散两类像差对高斯涡旋光束的光强分布影响都很小,可以忽略;在中等湍流区域,随着光束传输距离和湍流强度的增加,两类像差都导致高斯涡旋光束的光强峰值降低、束径扩展、中心暗斑扩大.当单拓扑电荷高斯涡旋光束传输时,在同等传输条件下,像散导致的光强峰值降低比散焦更严重,主亮斑区域外的次级亮环强度更大,光斑和中心暗斑扩展更明显.与单拓扑电荷光束相比较,散焦和像散导致双拓扑电荷光束的扩展更加明显,中心光斑更大,亮环区域外的次级亮环更明显;但是,由于光的相干性的降低和光束的偏折效应,像散导致光束中心的暗斑变为次级亮斑.     

Features and states of microscopic particles in nonlinear quantum-mechanics systems

In this paper, we present the elementary principles of nonlinear quantum mechanics (NLQM), which is based on some problems in quantum mechanics. We investigate in detail the motion laws and some main properties of microscopic particles in nonlinear quantum systems using these elementary principles. Concretely speaking, we study in this paper the wave-particle duality of the solution of the nonlinear Schr?dinger equation, the stability of microscopic particles described by NLQM, invariances and conservation laws of motion of particles, the Hamiltonian principle of particle motion and corresponding Lagrangian and Hamilton equations, the classical rule of microscopic particle motion, the mechanism and rules of particle collision, the features of reflection and the transmission of particles at interfaces, and the uncertainty relation of particle motion as well as the eigenvalue and eigenequations of particles, and so on. We obtained the invariance and conservation laws of mass, energy and momentum and angular momentum for the microscopic particles, which are also some elementary and universal laws of matter in the NLQM and give further the methods and ways of solving the above questions. We also find that the laws of motion of microscopic particles in such a case are completely different from that in the linear quantum mechanics (LQM). They have a lot of new properties; for example, the particles possess the real wave-corpuscle duality, obey the classical rule of motion and conservation laws of energy, momentum and mass, satisfy minimum uncertainty relation, can be localized due to the nonlinear interaction, and its position and momentum can also be determined, etc. From these studies, we see clearly that rules and features of microscopic particle motion in NLQM is different from that in LQM. Therefore, the NLQM is a new physical theory, and a necessary result of the development of quantum mechanics and has a correct representation of describing microscopic particles in nonlinear systems, which can solve problems disputed for about a century by scientists in the LQM field. Hence, the NLQM built is very necessary and correct. The NLQM established can promote the development of physics and can enhance and raise the knowledge and recognition levels to the essences of microscopic matter. We can predict that nonlinear quantum mechanics has extensive applications in physics, chemistry, biology and polymers, etc.      

Features and states of microscopic particles in nonlinear quantum-mechanics systems

In this paper, we present the elementary principles of nonlinear quantum mechanics (NLQM), which is based on some problems in quantum mechanics. We investigate in detail the motion laws and some main properties of microscopic particles in nonlinear quantum systems using these elementary principles. Concretely speaking, we study in this paper the wave-particle duality of the solution of the nonlinear Schrödinger equation, the stability of microscopic particles described by NLQM, invariances and conservation laws of motion of particles, the Hamiltonian principle of particle motion and corresponding Lagrangian and Hamilton equations, the classical rule of microscopic particle motion, the mechanism and rules of particle collision, the features of reflection and the transmission of particles at interfaces, and the uncertainty relation of particle motion as well as the eigenvalue and eigenequations of particles, and so on. We obtained the invariance and conservation laws of mass, energy and momentum and angular momentum for the microscopic particles, which are also some elementary and universal laws of matter in the NLQM and give further the methods and ways of solving the above questions. We also find that the laws of motion of microscopic particles in such a case are completely different from that in the linear quantum mechanics (LQM). They have a lot of new properties; for example, the particles possess the real wave-corpuscle duality, obey the classical rule of motion and conservation laws of energy,momentum and mass, satisfy minimum uncertainty relation, can be localized due to the nonlinear interaction, and its position and momentum can also be determined, etc. From these studies, we see clearly that rules and features of microscopic particle motion in NLQM is different from that in LQM. Therefore, the NLQM is a new physical theory, and a necessary result of the development of quantum mechanics and has a correct representation of describing microscopic particles in nonlinear systems, which can solve problems disputed for about a century by scientists in the LQM field. Hence, the NLQM built is very necessary and correct. The NLQM established can promote the development of physics and can enhance and raise the knowledge and recognition levels to the essences of microscopic matter. We can predict that nonlinear quantum mechanics has extensive applications in physics, chemistry, biology and polymers, etc.     

Optical Coherence Tomography: its role in the non-invasive structural examination and conservation of cultural heritage objects—a review

A brief introduction to Optical Coherence Tomography (OCT) is presented, stressing the origin of the tomographic signal and the detection methods defining various modalities of the technique. The parameters of the tomographs, such as axial and lateral resolution, wavelength and intensity of the probing light, imaging range, time of examination, and sensitivity are then defined, and a paradigm for interpreting the OCT tomograms provided. The second part of the article comprises a review of the utilisation of OCT for structural examination of artworks, illustrated with some representative results. Applications to the structural imaging of semi-transparent subsurface layers such as varnishes and glazes, of underdrawings and of reverse painting on glass, are described first, and then applications in the examination of the structure and state of preservation of historic glass, jade, glazed porcelain and faience are discussed. Finally, the use of OCT combined with LIBS analysis and laser ablation of surface layers is presented.