兔红细胞的共振散射光谱研究

研究了液相兔血红细胞的共振散射光谱 (RSS)及非线性分频散射和倍频散射。兔红细胞浓度在0 0 15～ 31 1× 10 6个·(mL) -1范围与共振散射光强度成线性关系。对非线性散射机理进行了探讨。     

用遗传算法反演类上皮组织模型的偏振散射光谱

基于生物组织的粒状模型以及光谱对米氏(Mie)散射体形态的灵敏性,构建了类上皮组织模型的偏振后向散射光谱反演模型。针对反演模型的多参量、多极值、非线性,涉及到非常复杂的三角函数计算,模型空间极小的特点,采用每代保留最优个体的浮点遗传算法对类上皮组织模型的偏振后向散射光谱反演。对编码策略、适值调整策略及选择策略进行了讨论。研究结果表明:经过70代反演迭代,每个参量的相对误差趋于稳定,最小的达到0.02%左右,最大的不超过3%。采用基于实数编码的遗传算法能从偏振散射光谱中同时反演获得表层粒子的形态参量,具有全局收敛性和良好的反演精度与抗噪声能力。     

铝试剂的共振散射光谱研究

研究了铝试剂 (ATA)的共振散射光谱、吸收光谱和荧光光谱。在pH3 7～ 1 1 0的溶液中 ,ATA的共振光散射 (RLS)信号很弱 ;当pH <3 7时 ,RLS随pH值减小而增强 ,pH 2 7时达到最大。RLS信号增强的原因是ATA由带负电荷的型体转变为中性分子并聚集形成超分子聚合体。RLS光谱图中 2 60和 340nm出现两个散射峰 ,30 0nm处为一峰谷 ,而在吸收光谱图中 30 0nm处为一吸收峰 ,由此可知ATA的RLS光谱与其吸收光谱有关 ,RLS信号强度随波长的变化不符合瑞利散射定律。ATA的荧光激发光谱和发射光谱不重叠 ,说明RLS光谱中没有共振荧光成分。在实验条件一定时 ,RLS强度与ATA浓度有关 ,但不是严格的线性关系。     

注射用针剂药物的拉曼散射光谱研究

本文从药品鉴别的角度出发,首先论述了拉曼光谱分析技术并测试了九种针剂药品的拉曼光谱,通过分析讨论相关药品的拉曼光谱得出了几点结论:(1)某些药品的拉曼峰较多,特征峰值较强,频移范围比较广,例如:氟尿嘧啶,依托泊苷,异烟肼,克林霉素磷酸酯。(2)某些药品拉曼峰较弱,或是没有明显的特征峰,例如:硫酸阿米卡星,甲氧苄啶,利巴韦林,葡萄糖依诺沙星,硫酸庆大霉素。(3)在分析频率及其相对强度时发现,在某一频率下正对的峰高和面积较大,则其相对强度较大,例如:氟尿嘧啶,异烟肼,硫酸阿米卡星,甲氧苄啶,葡萄糖依诺沙星。虽然得到的结论还不能满足对药品的品质鉴定,但通过拉曼光谱分析技术在药品鉴别中的应用,给出了一些药品的拉曼特征谱,为药品的鉴别提供了参考依据。可以说利用光谱分析技术对药品进行鉴别是完全可行的。     

高荧光及强背景噪声情况下表面增强拉曼散射光谱提取方法研究

试提出一种高荧光及强背景噪声情况下表面增强拉曼散射光谱的提取方法。该方法从分析荧光谱及背景噪声信号的组成入手,构建相应模型对荧光谱及噪声信号进行估计,通过比较估计结果与实际数据的差别识别谱峰信号,并定位谱峰的基底位置。通过在若丹明6G、前列腺特异抗原测量及pH值传感实验中的实际应用检验可知,该方法可提高表面增强拉曼散射光谱信号的分辩率和测量准确度,在微量物质鉴别及物质含量定量测量方面有较好的应用前景。     

鄱阳湖水体悬浮颗粒物散射光谱分解方法研究

内陆水体复杂性为水体悬浮颗粒物散射光谱分解带来难题,也制约着水色遥感理论算法的发展。以2009年鄱阳湖秋季观测数据为基础,提出一种二元简化主轴(ranged major axis,RMA)方法的水体悬浮颗粒物散射光谱分解模型,对鄱阳湖水体中悬浮无机颗粒物与有机颗粒物的散射光谱进行了提取研究。结果表明采用RMA方法建立的悬浮颗粒物散射光谱分解模型在鄱阳湖具有很好的分离效果,在高浑浊水体区域总悬浮颗粒物散射系数预测误差在15%以内,与现有方法相比具有明显优势。分解结果显示鄱阳湖悬浮颗粒物散射主要来自以伊利石/蒙脱石为主要成分的无机颗粒物,RMA方法能够反映占主导地位悬浮颗粒物的散射特性,可以为高浑浊水体散射模型与水色遥感反演算法的研究提供重要依据。     

罗丹明B的共振散射光谱研究

研究了罗丹明B(RhB)的共振光散射的特性与机理。在 pH =- 0 38至 pH 4 10的酸性溶液中 ,共振光散射信号随pH值增大而增强 ,近中性时散射强度达到最大。散射强度随波长的变化不符合瑞利散射定律。RhB的荧光激发光谱与发射光谱有部分重叠 ,共振散射峰处于荧光激发峰和荧光发射峰之间。在三维荧光等高线光谱图中 ,瑞利散射线与荧光等高线相交。在光偏振实验中 ,测得共振散射光的偏振度P≈ 0 1。上述实验结果揭示RhB的共振散射光主要是共振荧光。共振光散射信号随 pH值增大而增强的机理是RhB酸碱平衡移动导致荧光型体的形成。RhB的共振散射峰位于吸收曲线轮廓之中 ,共振光散射受光吸收的影响 ,因此 ,散射光强度与浓度之间不是严格的线性关系。     

基于散射光谱的空间碎片分类研究

采用地基光谱探测技术,观测到了最低亮度为4.2星等的空间碎片其分辨率为0.5 nm的高精度散射光谱。并对卫星残骸和火箭残骸的光谱数据进行了归一化处理和离散率分析,得到了不同类别目标的明显区别。火箭残骸的多帧散射光谱归一化后线型一致,而对于卫星的多帧散射光谱归一化后线型不一致,对归一化的空间碎片的每一帧光谱求离散率,得到的结果为火箭残骸的离散率低,都在0.978%～3.067%之间,且波动差值及平均值较小;而卫星的每帧归一化散射光谱的离散率高,在3.1184%～19.4727%之间。且波动差值及平均值较大。原因是火箭残骸的结构简单,组成材料较单一,卫星的结构复杂,组成材料较多。因此散射光谱分析可以应用于空间碎片分类的研究。     

杜仲胶的高压喇曼散射光谱研究

测定了常压到5.45GPa压力范围内杜仲胶(反式聚异成二烯)的激光喇曼散射光谱,讨论了相关碳骨架原子团喇曼振动模式随压力线性变化的规律。从聚合物分子链的化学结构、化学键性质分析了产生不同压力效应的原因。同时,对高压下喇曼谱带强度的变化和某些弱谱带的出现进行了讨论。     

水体细菌微生物多波长散射光谱快速定量检测

通过分析细菌细胞的结构特征,将细菌菌体的多波长散射分为外部结构散射和内部结构散射两个部分,建立了细菌菌体前向散射光谱解释模型。利用该模型对大肠杆菌400～900 nm波段的前向散射光进行了快速解析,得到了大肠杆菌外部结构、内部结构的平均粒径大小及两结构占细菌体前向散射的比例;基于单细胞的散射光密度与整体细菌悬浮液光密度之间的关系可以快速检测出细菌的浓度。多次细菌浓度测量结果之间的最大差异为1.83%,且与平板法相比较,测量结果在同一量级,相对误差为3.44%。对不同生长时期的大肠杆菌和肺炎克雷伯菌进行了光谱解析,得到了两种细菌浓度及菌体大小随时间的变化曲线。研究结果不仅为细菌微生物生长过程的科学研究提供了一种快捷方法,而且为水体细菌微生物的快速检测与预警提供了技术手段。     

单金纳米棒远场散射光谱技术

单金纳米棒(gold nanorod AuNR)的远场光学技术在近几年引起了相当大的关注。由于金纳米棒(AuNRs)独特的局部表面等离子体共振(localized surface plasmon resonance LSPR)特性,金纳米棒颗粒非常适合高度传导定域在表面的化学或物理刺激产生的光信号。根据该课题组的研究经验,对AuNR的光学探测和光谱学方法的原理、应用、进展和纳米系统表现出新奇的光学特性进行了综述。较为全面地介绍了：(1)AuNR散射光谱相关的各类技术,包括：暗场技术,零差和外差技术,光子晶体技术,空间调制和偏振调制技术等;(2)AuNR散射光谱特性,包括：光谱线形函数,线宽,衬底对光谱的影响以及理论和实验光谱的对比等;(3)相关光谱技术近年来的发展。重点研究了基于LSPR的远场光学散射方法。主要是基于AuNR线性的方法,如直接和间接的散射检测方法。注重强调了介质环境(如底物,表面结合的分子或其他纳米材料等)的重要性以及对散射光谱和消光幅度的影响。特别注重的是AuNR表面及形貌的定量方法及其相关性研究,无论是直接的还是间接的散射的方法,大都给出实验与理论模型精确的比较。这些实验和理论工具的结合可以详细解释单金纳米棒的光学性质。     

Effects of Scattering on THz Spectra of Granular Solids

Experimental studies of granular solids have shown that significant scattering effects restrict the accurate determination of material absorption in the terahertz (THz) region. The present work investigates the grain size dependent scattering contribution on the extinction spectra of Ammonium Nitrate, flour and salt between 0.2 to 1.2 THz using THz time-domain spectroscopy. The scattering contribution can be estimated by applying Mie theory for spherical grains. The approach essentially separates the independent contributions of true absorption and scattering losses and thus determines the total extinction for different grain sizes of various materials. The separation of the intrinsic material absorption from scattering losses shows that the frequency dependence in weakly absorbing materials is predominantly particle size dependent. Consequently, that range of THz frequencies cannot be used to differentiate granular solids having no intrinsic absorption.     

基于牛顿迭代法高温光谱温度和发射率的反演研究

针对基于光谱数据进行温度与发射率分离过程中存在的n个方程包含n+1个未知数这一欠定问题,提出利用牛顿迭代法来实现材料表面真温及发射率的反演计算,通过给定温度和发射率初值,利用泰勒级数的线性项建立迭代公式,通过迭代得到温度和发射率的近似解。分别利用理论热辐射谱和腔黑体的实验数据进行验证,结果表明,任意给定温度和发射率初值均可获得与真实温度接近的计算温度值,相对误差小于0.09。发射率反演结果与真实发射率线形一致,当温度和发射率初值越接近真实温度和发射率时,发射率反演结果越精确。该方法消除了发射率假定模型限制,有望应用于高温及超高温下各种材料真实温度和光谱发射率研究。     

基于偏振技术的藻类水体散射光中叶绿素荧光分离方法研究

浮游藻类细胞内的叶绿素分子吸收光能后,会以释放能量的形式发射叶绿素荧光。水中颗粒物的弹性散射光是部分偏振光,而叶绿素荧光则是非偏振光,因此利用这一特性可以从总散射光谱中分离出荧光,从而达到反演叶绿素浓度的目的。但对于近岸等复杂水体,该方法能否适用并不清楚,基于此,实验通过测量分别分析了不同无机颗粒物浓度和叶绿素浓度对偏振分离方法的影响。结果表明,对含不同浓度无机颗粒物的藻类水体,分离出的荧光峰会随浓度增加有降低趋势,但是当颗粒物浓度达到300 mg·L-1时,反演结果仍然可靠。对含不同浓度叶绿素的藻类水体,叶绿素浓度越高,偏振方法分离荧光的效果越好,对低浓度正常水体,仍能识别。实验证明了利用偏振方法分离叶绿素荧光对复杂水体仍然有效,对进一步遥感探测近岸水体的叶绿素浓度具有重要意义。     

曲利本蓝与硫酸奈替米星和硫酸依替米星相互作用的共振瑞利散射光谱及分析应用

在酸性条件下,曲利本蓝(TB)、硫酸奈替米星(NETS)或硫酸依替米星(ETS)各自的共振瑞利散射(RRS)强度十分微弱,但TB与NETS或ETS相互作用形成离子缔合物时能使RRS强度显著提高并产生新的RRS光谱.TB-NETS和TB-ETS体系均有两个强的散射带,最大散射峰位于717nm处.分别在0.2-8.0μg·mL-1和0.4-7.0μg·mL-1范围内RRS强度与NETS和ETS浓度呈线性关系,据此建立了NETS和ETS的测定方法.方法有较好的选择性,可用于市售NETS和TES注射液中药物含量的快速测定.     

硫化银体系共振散射光谱研究及分析应用

Triton X- 1 0 0存在下 ,在碱性介质中 ,Ag 与 S2 -形成 Ag2 S微粒 ,Ag 与 S2 -反应体系的共振光散射(RLS)明显增强 ,建立了水中痕量银的测定方法。Ag 浓度在 0 .0 1 1— 6 .0 0 μg/ m L范围内具有良好的线性关系 (r=0 .9992 )。方法检出限 3.5 6 ng/ m L;相对标准偏差 0 .5 3%— 1 .97%;样品加标回收率 92 .82 %—1 0 6 .0 0 %。方法简便 ,测定体系抗干扰的效果好 ,灵敏度高。     

角度组合对多角度动态光散射测量的影响

针对多角度动态光散射中角度组合对颗粒粒度分布测量的影响,对5组模拟的双峰分布颗粒体系(114/457 nm,202/800 nm,307/541 nm,433/721 nm和600/900 nm)分别选取3、4、5和6个散射角,采用不同角度组合进行测量.粒度反演结果表明,在选取同样数量散射角条件下,不同的角度组合会得到不同的测量结果.当选取的各散射角对应的Mie散射光强差异显著,特别是对应光强值包含了Mie散射光强曲线的极大值和极小值点时,测量结果更准确.采用标准聚苯乙烯乳胶颗粒进行的测量实验,实验结果与反演结果一致.这种角度组合影响的原因在于,随着散射角的增多,得到的颗粒粒度信息也相应增加,但只有增加的散射角所对应的散射光强显著不同时,才会较多地增加颗粒粒度信息,从而改善测量效果;否则,增加的信息会被增加的角度校准噪声所抵消.