地球化学样品中有机碳的光谱分析

有机碳已成为多目标地球化学调查、土地质量地球化学调查等项目研究的必测指标,对有机碳的准确定量是地球化学调查工作的重要内容,准确测定有机碳含量具有重要意义。然而传统的重量法、容量法流程长、速度慢,已经不能满足大批量及快速测定地球化学样品的要求。采用稀盐酸去除样品中的无机碳,应用高频红外碳硫分析仪对不同类型地球化学样品中有机碳的测定进行了研究,着重从称样量、酸的选择、最佳浓度及用量、助熔剂的选择和最佳加入量进行对比实验,优化出适合分析地球化学样品中有机碳含量的条件,并采用国家一级地球化学标准物质建立校准曲线,建立盐酸预处理-红外吸收光谱法测定地球化学样品中有机碳含量的分析方法。结果表明：陶瓷坩埚经1 200 ℃灼烧处理可以有效降低碳空白,减小对分析结果的影响;选择50.0～70.0 mg称样量,测试准确度高且样品熔融时不易喷溅;0.40～0.60 mL稀盐酸（1+7）除尽样品中的无机碳同时减少有机碳流失损失;0.40～0.50 g纯铁屑和1.50～1.70 g钨粒作为助熔剂,助熔效果稳定;采用国家一级地球化学标准物质建立校准曲线,校准曲线线性良好（R2=0.998 5）。该方法的检出限为69 μg·g-1,测定结果的相对标准偏差（RSD,n=12）均小于8%。经63个不同类型国家一级地球化学标准物质（土壤、岩石、水系沉积物）验证,测定结果与标准值相符。本方法操作简便,检出限低,灵敏度高,结果准确可靠,适用于地球化学样品中有机碳含量的测定。     

光纤传能的移动式激光诱导击穿光谱钢铁快速检测与分类

为了实现工业现场对特种钢材的快速检测与种类识别,采用基于光纤传能的移动式激光诱导击穿光谱（LIBS）样机对14种特种钢材进行光谱数据的采集与分析,采用预选谱线并遍历组合的降维方法与支持向量机(SVM)相结合的算法对特钢材料的光谱进行快速分类。分别将原始光谱数据、归一化处理后的光谱数据、归一化处理+遍历组合优选谱线数据作为SVM分类模型的输入向量,并对比了不同输入向量下模型对特钢识别的准确度。结果表明：在事先选出的51条特征谱线作为输入变量的基础上,归一化光谱数据作为SVM分类模型的输入特征时,识别准确度达到95.71%,明显高于使用原始光谱数据作为输入向量时SVM分类模型的准确度11.43%。进一步地,使用MATLAB程序遍历谱线组合,通过遍历各种谱线组合选出最优的输入谱线组合,当优选6条特定的谱线时,对特钢种类识别的准确度达到100%,且建模速度也有相应提升。可以看出,当预选出大量常见特征数据时,机器自动选取特征与人工挑选谱线相比,具有明显优势,基于此降维方法的SVM算法模型在LIBS快速分类技术中具有很好的工业应用前景。     

依据光谱研究闪电回击通道核心的特征参数

闪电回击通道核心中的大电流及其强电磁辐射是引发多种雷电灾害的主要根源。随着现代科技的飞速发展,闪电防护工作显得越为重要。为了完善闪电防护系统,需要从描述闪电回击通道核心的特征参数入手深入研究闪电通道形成和发展过程的微观物理机制。截至目前,光谱观测是获取闪电通道核心特征参数的最佳手段。2015年夏天在青海高原地区的野外试验中,利用由高速摄像机作为记录系统组装的无狭缝光栅摄谱仪,结合快天线地面电场测量仪,记录到一次包括四个回击的云地闪电放电过程的光谱以及与之同步的快电场变化信息。依据光谱,结合等离子体理论计算得到闪电回击通道核心的电导率。在此基础上,应用闪电电动力学模型计算了闪电回击速度、峰值电流、贯穿通道核心的电磁场以及通道核心单位长度的峰值功率等特征参数。结果表明,回击速度在(1.2～2.3)×108 m·s-1的范围内;贯穿回击通道核心的轴向电场、径向电场和磁感应强度的最大值分别在(1.42～1.74)×105 V·m-1,(8.22～9.99)×108 V·m-1和(1.51～2.83) T的范围内。当闪电回击的峰值电流在(7.52～24.05) kA的范围内时,回击通道核心的峰值功率在(0.63～1.92)×109 W·m-1的范围内。另外,分析了电导率、起始电场峰值、回击速度和峰值电流与峰值功率之间的相关性,结果发现峰值电流和峰值功率具有良好的线性关系。研究结果可为探索闪电回击通道形成和发展过程的微观物理机制提供参考依据。     

不同水文情形下巢湖有色可溶性有机物来源及分布特征

于2018年1月(枯水)、4月(平水)、7月(丰水)对巢湖开展野外观测,探讨不同水文条件下有色可溶性有机物(CDOM)的光谱组成结构及分布特征。结果表明丰水期巢湖溶解性有机碳(DOC)均值(3.90±0.40) mg·L-1与枯水期均值(3.89±0.19) mg·L-1无显著差异(t-test, p>0.05),丰水期S_275～295均值(21.48±1.56) μm-1显著大于枯水期均值(19.24±0.98) μm-1(t-test, p<0.001)。平行因子分析得到了4个荧光组分,分别为短波类腐殖质组分C1、类色氨酸组分C2、类酪氨酸组分C3和长波类腐殖质组分C4。TP,TN,Chl-a和DOC浓度与短波类腐殖质组分C1、长波类腐殖质组分C4都呈显著正相关(p<0.01);DOC与类色氨酸组分C2也存在一定正相关(p<0.05)。此外巢湖CDOM的组成与来源有明显的季节差异性,丰水期陆源类腐殖酸输入是巢湖西部湖区CDOM库主要贡献源;平水期湖泊藻类生物降解为重要贡献源。为有效保护巢湖水质,应对十五里河及南淝河流域实施一定的管控措施。     

高岭石粒度对Pickering乳液稳定性的影响

固体乳化剂颗粒粒径是影响Pickering乳液稳定性的重要因素.本文以去离子水为水相,液体石蜡为油相,高岭石为乳化剂制备水包油型Pickering乳液,研究了高岭石粒度对乳液稳定性的影响.结果表明:高岭石颗粒与乳液液滴大小之间的匹配特征不仅影响乳化剂与乳液分散相表面之间的作用强度,而且影响其在连续相中形成网络结构的特征,进而影响乳液稳定性.高岭石粒度对乳液稳定的影响存在最佳值,当高岭石颗粒粒度D90值为1.42μm时,乳液粘度为378 mPa·s,乳液液滴粒径均匀,乳化剂颗粒在油水界面有序紧密分布,颗粒在连续相所形成三维网络结构趋于牢固,乳液稳定性好.当乳化剂颗粒粒度较小时,体系中的颗粒易受布朗运动因素影响,乳液液滴聚并速度快,乳液粘度低;而当乳化剂颗粒粒度较大时,油水界面上以及连续相中的颗粒易受自身重力的影响发生沉降,破坏三维网络结构,导致乳液粘度降低,乳液稳定性变差.     

Viscosity and stress autocorrelation function in supercooled water: a molecular dynamics study

Following Guo, G.-J., and Zhang, Y.-G., 2001, Molec. Phys., 99, 283, which calculates the bulk and shear viscosities of SPC/E water at 30°C and 0.999 g cm^?3, further molecular dynamics simulations have been performed at state points of 0°C, ?20°C, ?40°C, and ?60°C along an approximate isobar with the previous state point. SACF and BACF (stress autocorrelation functions related to shear and bulk viscosities, respectively) of high precision have been obtained and compared for their similarities and differences. Shear and bulk viscosities calculated from them showed an increased deviation from real water with decreasing temperature. These correlation functions were then fitted using a uniform two-step relaxation function including a fast oscillatory Kohlrausch law and a slow straightforward Kohlrausch law. The fitting parameters of SACF and BACF have been analysed in detail, and several interesting dynamic phenomena were observed. (1) The oscillation frequency of SACF (44 ~ 48ps^?1) for short time intervals agrees with the stretching mode of hydrogen bonds, while that of BACF (7 ~ 12ps^?1) agrees with the bending mode of hydrogen bonds. (2) With decreasing temperature, the slow relaxation fraction of the BACF increases, while that of the SACF remains constant. (3) The exponents β in the Kohlrausch laws with values greater than 1 are obtained for BACF at ambient temperatures. (4) With regard to both shear and bulk viscosities, the slow relaxation time largely increases with decreasing temperature, while the fast relaxation time slightly decreases. These phenomena are qualitatively explained and discussed.     

TDICCD拼接相机的像元响应非均匀性校正方法

为了解决光学TDICCD成像系统在拼接模式下的像元响应非均匀性问题,研究了TDICCD像元校正的原理和实现方法。提出了视频处理器在不同增益、不同偏置和TDICCD在不同积分时间下进行像元校正的方法,设计了在现场可编程门阵列（FPGA）平台下进行了程序实现和验证的方法。实验数据分析表明：成像系统单片TDICCD的非均匀性由4.72%降低到0.27%,恶劣环境下TDICCD成像系统的图像非均匀性可以降低2.55%。该像元级校正算法简单,可靠性高,能够满足星上成像的要求;在不同的增益、偏置和积分时间下能够很好地解决TDICCD成像系统的像元响应非均匀性问题。     

一氧化硅电致激发光谱理论研究

采用含时密度泛函(Time-dependent density functional theory)TDDFT/6-311++g(d,p)方法研究了一氧化硅分子能量最低的10个单重激发态的激发波长和跃迁振子强度等激发光谱参数.同时利用原子与分子物理相关理论分析了外电场对一氧化硅分子激发光谱的影响规律.得到的结论是,随外电场强度增强,一氧化硅分子激发态跃迁光谱向可见光区域发生红移.该结果为通过外电场调制材料发光特性提供了理论支持.     

不同光谱成分条件下叶用莴苣矿质元素吸收分析

以叶用莴苣为试验材料,应用ICP-AES等技术,研究了不同光谱成分及其组合条件下生菜对矿质元素的吸收特性。结果显示:(1)生菜常量、微量矿质元素含量比约为Ca:Mg:K:Na:P=5.5:2.5:2.3:1.5:1.0,Fe:Mn:Zn:Cu:B=25.9:5.9:2.8:1.1:1.0,且LED及荧光灯处理下的生菜各元素含量均高于自然光,差异显著;(2)生菜在红蓝组合LED光R/B=1:2.75处理下对K,P,Ca,Mg,B元素的吸收量及累积量均达最大,LED及荧光灯红光均可显著促进生菜对Fe和Cu元素的吸收;(3)矿质元素含量较高及干物质积累量较高的处理均为LED灯R/B=1:2.75和B/W=1:1。     

金岛膜表面二硫双琥珀酰亚胺基丙酸酯分子吸附行为的表面增强红外光谱分析

二硫双琥珀酰亚胺基丙酸酯(dithiobis-succinimidyl propionate,DTSP)是一种重要的同源双功能偶联分子,广泛地应用于蛋白质在载体表面的共价固定。研究利用表面增强红外光谱分析了DTSP分子在真空蒸镀金岛膜表面的吸附特性。首先通过密度泛函理论对吸附于金表面的DTSP分子进行了结构优化,计算了该分子的振动模式和红外强度。表面增强红外吸收和变角偏振反射吸收测量结果表明TSP分子在金表面有序排列,其五元杂环平面与金表面法线成65°左右的二面角。此外,表面增强红外光谱还成功地监测到了TSP分子和Nα′,Nα″二(羧甲基)-L-赖氨酸在金表面的实时组装过程。