二维相关光谱的猪肉TVB-N特征变量优选研究

为了探讨利用二维相关可见/近红外光谱法优选猪肉挥发性盐基氮(TVB-N)特征变量的可行性,以贮藏时间为外扰,研究了不同新鲜程度猪肉样本的二维相关光谱特性。首先,获取56个猪肉样本在贮藏1～14 d的400~1 000 nm范围的可见/近红外反射光谱,经过标准正态变量变换(SNV)处理后,基于全波段光谱建立TVB-N的偏最小二乘回归(PLSR)模型。然后,依据TVB-N实测值,从中挑选出10个具有一定浓度梯度的样本(贮藏时间分别为0,36,72,108,144,180,216,252,288和324 h),利用一阶导数对光谱进行预处理后,根据不同样本之间的光谱差异,选取7个波段用于二维相关光谱解析。分析各个波段的二维相关同步谱和自相关谱,从7个波段范围内共选取23个变量作为不同贮藏时间下与TVB-N相关的敏感波长,并建立简化的PLSR模型。相较于全波段光谱数据所建模型,模型效果有所改善,预测集决定系数R2_p由0.792 1上升至0.865 8,误差从3.658 2 mg·(100 g)-1下降至3.246 0 mg·(100 g)-1。表明基于二维相关光谱对猪肉TVB-N特征变量进行优选的思路是可行的,该方法能够从全光谱数据中筛选出与目标物质相关的敏感变量,这也为近红外光谱特征波长选择提供了一个新的方法。     

琅琊山景区不同叶绿素条件下树种叶片光谱差异分析

叶绿素含量高低反映植物健康状况,研究景区树种叶片叶绿素绝对值(SPAD)不同的光谱变化规律能为叶绿素高光谱监测波段识别与景区树种管理提供理论支撑。从琅琊山景区灌木和乔木类选取9个常见树种,探讨相同树种叶片SPAD值变化时的光谱差异,同时,横向对比相同SPAD值不同树种叶片的光谱特征,并深入分析不同树种叶片SPAD值与单波段原始光谱、光谱倒数、一阶微分、二阶微分及波段组合差值指数、归一化指数、比值指数、一阶微分归一化指数、一阶微分比值指数之间的关系。结果表明：9个所测树种叶片随着叶绿素SPAD值的升高,光谱变化规律各不相同,在可见光波段区分明显,总体上,光谱反射率最高的样本组SPAD值较低;叶绿素SPAD值相同时,在可见光波段,桂花较其余树种反射率整体较高; 在780~1 350 nm波段,广玉兰叶片反射率始终排前三,其余波段变化规律不明显;原始光谱反射率的二阶微分与海桐叶片SPAD值相关系数最大,一阶微分与其余8种相关性最高;与灌木、落叶乔木叶片SPAD值相关系数最大的光谱指数分别为差值指数、一阶微分归一化指数,与常绿乔木、不分树种相关系数最大的为一阶微分比值指数。     

基于拉曼光谱的PE膜包装食用农产品品质检测误差的校正方法

透明保鲜膜包装以其方便、经济、卫生的特点被广泛应用于超市卖场及日常生活中,却也给食品农产品的检测增加了难度,所以急需一种能够隔透明薄膜无损检测农产品的方法。叶绿素是影响黄瓜品质的重要因素之一,该研究主要探讨了拉曼技术检测黄瓜品质时,食品保鲜膜层数对叶绿素特征峰的影响,并通过对菠菜、油菜和芹菜对得出的结论进行验证。采用点检测拉曼光谱系统,采集无保鲜膜包装以及多层包装下黄瓜的拉曼光谱。拉曼信号经Savitzky-Golay(SG) 5点平滑和自适应迭代惩罚最小二乘法扣除荧光背景,探究不同层数(1~6层)的PE保鲜膜对黄瓜叶绿素特征峰的影响。采集被保鲜膜覆盖的黄瓜的拉曼信号并处理,即可建立叶绿素的特征峰(1 158和1 528 cm-1)减少值与保鲜膜层数之间的变化规律,并对规律的预测效果进行评价。随着保鲜膜层数的增加,透明包装层数与黄瓜叶绿素特征峰强度之间呈现良好的线性相关关系。提取出单层透明包装对叶绿素在1 158和1 528 cm-1处特征峰强度的降低值分别为81.4和103.1,分别占未加保鲜膜时叶绿素特征峰强度值的7.98%和8.56%,多组验证结果的相关系数达到0.95以上,验证的相关系数达到0.94。随着样品浓度增高,线性递减效果越明显。作为验证,通过透明保鲜膜检测菠菜、油菜和芹菜叶片中的叶绿素表明,每加一层膜叶绿素在1 158和1 528 cm-1处的特征峰强度会比覆膜前分别降低7.9%～8.6%和8.1%～8.6%;导致检测信号强度呈线性降低是由于保鲜膜使激发光分散不聚焦导致,保鲜膜成分对检测结果无影响。该研究为拉曼光谱隔透明包装检测拉曼光谱特征峰强度,进而获得农产品品质信息提供了一种新的分析方法。     

基于XRD-Rietveld全谱拟合技术定量分析花岗岩风化壳中矿物组成

XRD-Rietveld全谱拟合方法突破了传统XRD定量分析的众多技术局限,在解决复杂多相混合物的定量问题方面具有显著优势。将XRD-Rietveld全谱拟合方法引入风化壳矿物学研究,有助于解决长期以来地学界对风化壳中矿物组分缺乏准确定量认知的技术瓶颈。在制定专门针对风化样品的全谱拟合精修策略基础上,以广西玉林大容山地区的花岗岩风化壳为研究对象,对发育在两组不同岩性之上的风化剖面(剖面A和剖面B)进行了对比研究。结果表明,风化剖面A(母岩为粗粒黑云母花岗岩)的矿物组合及含量变化范围为：高岭石(6.05%～44.67%)+伊利石(15.85%～49.59%)+石英(29.72%～46.15%)+钾长石(12.04%～22.85%)+斜长石(24.33%～32.70%);风化剖面B(母岩为细粒黑云母花岗岩)的矿物组合及含量变化范围为：高岭石(3.12%～11.47%)+伊利石(13.95%～31.94%)+石英(26.60%～58.05%)+钾长石(13.70%～43.47%)+斜长石(17.95%～23.47%)。两组剖面的全谱拟合修正因子R_wp值<15且gof值<5,计算谱与原始谱拟合效果好,指示矿物定量数据可靠,且能与地质规律较好匹配。在地质意义上,本研究通过母岩原生矿物与次生矿物的含量同步变化,深入揭示了研究区内花岗岩的化学风化过程,厘定了长石类矿物在亚热带气候环境下所经历的长石→伊利石→高岭石演变序列。基于剖面A与剖面B中粘土矿物总量和矿物构成出现显著差异,研究认为在研究区内粗粒黑云母花岗岩比细粒黑云母花岗岩更易遭受强烈的化学风化作用。     

旋涂法制备氧化锆介质层及其在薄膜晶体管中的应用

采用旋涂法制备了氧化锆介质层薄膜,重点讨论了退火温度以及旋涂转速对薄膜性能的影响及作用机制。研究发现高温后退火一方面使得氧化锆水合物脱水形成氧化锆,另一方面促使氧化锆薄膜结晶。此外,转速较高时,其变化对薄膜厚度及粗糙度无显著影响。当转速为5 000 r/min、退火温度为300℃时,制备的绝缘层厚度具有良好的厚度均匀性,粗糙度为0.7 nm,漏电流为3.13×10^-5 A/cm²（电场强度1 MV/cm）。最终,利用ZrO₂薄膜作为栅极绝缘层,在玻璃基板上制备了铟镓锌氧化物-薄膜晶体管（IGZO-TFT）,其迁移率为6.5 cm²/（V·s）,开关比为2×10⁴。     

基于CdSe@ZnS量子点水溶性纳米粒子的制备及荧光性能

作为一种新型的荧光探针,量子点（QD）已经受到越来越多的重视,制备工艺也显得格外重要。水相中合成的量子点效率低,油相中的量子点经过转相以后效率也大大衰减。本论文利用再沉淀包覆的方法制备了具有良好的水溶性的掺杂绿光CdSe@ZnS的纳米颗粒G-NPs（534 nm）和掺杂红光CdSe@ZnS的纳米颗粒R-NPs（610 nm）,具有窄的半峰宽（G-NPs~29 nm,R-NPs~31 nm）,较小的粒径（45 nm）,并在此基础上通过发射光谱与荧光衰减研究了量子点之间的能量传递现象。该方法保留了量子点原来的性质,基于其优良的光学性质,对人类肝细胞肝癌细胞株（HepG2）进行了荧光标记,从共聚焦成像实验结果看出,纳米颗粒得到了良好的吞噬效果。     

LBM伪势MRT三维模型GPU并行计算的性能优化

格子Boltzmann方法伪势模型算法中的格点间计算未完全局部化,因此在并行计算时需要更多次的全局内存读写、使用更多数量的寄存器和线程同步操作,从而导致GPU并行计算效率下降.本文针对伪势模型并行计算的局限性,基于三维十五速格子结构的多松弛时间伪势模型,以气液相分离为算例,通过合并访问的方式提高全局内存的读写效率;并提出一种"定向转移"算法,提高格子边界格点获取邻居格点数据的效率;最后探索不同资源分配中各种因素对计算效率的影响,总结最优资源分配的方法.     

桂花酒中山梨酸钾拉曼表面增强预测模型在其他果酒中的传递

自行搭建的拉曼光谱点扫描系统,以柠檬酸钠还原法配制的SC银溶胶为表面增强剂,建立了桂花酒中山梨酸钾的定量预测模型,模型校正集决定系数(R2_C)和均方根误差(RMSEC)分别为0.978 9和0.070 3 g·kg-1,验证集决定系数(R2_P)和均方根误差(RMSEP)分别为0.934和0.165 7 g·kg-1。桂花酒中山梨酸钾的定量预测模型为主光谱模型,结合K/S算法,探讨了基于DS算法和PDS算法将桂花酒主光谱模型向杨梅酒的修正传递方法。结果显示,用K/S算法选取4个杨梅酒样品,基于DS算法传递桂花酒主光谱模型验证结果R_P和RMSEP值分别为0.906 1和0.215 0 g·kg-1。K/S算法选取3个杨梅酒样品(窗口宽度为5),基于PDS算法传递桂花酒主光谱模型验证结果R_P和RMSEP值分别为0.905 5和0.225 0 g·kg-1。DS算法和PDS算法均可以用少量样品将桂花酒中山梨酸钾的主光谱预测模型有效传递给杨梅酒,实现了一种被测物预测模型在同类物种间的传递,具有重要实用意义。     

多波长半导体激光阵列端泵Nd:YAG脉冲激光器

研制了无温控多波长激光二极管阵列端面泵浦Nd：YAG电光调Q激光器。采用4 000 W多波长准连续激光二极管阵列作为泵浦源,快轴准直镜与透镜导管作为泵浦耦合系统,端面泵浦φ6 mm×60 mm的Nd：YAG晶体,并采用RTP晶体进行电光调Q实验。在重复频率5 Hz、室温（25℃）时,激光器获得了最大输出能量74.4 mJ、脉宽15 ns的1 064 nm脉冲激光输出,光光转换效率达到11%。在25~55℃的工作温度下,对多波长LDA的光谱特征与激光器的输出特性作了测试,激光器输出能量随着工作温度的上升而先迅速下降再逐步保持稳定,当重复频率分别为5 Hz和10 Hz时,激光器对应的最低输出能量分别为48 mJ与37 mJ。     

烟草花叶病毒在受限空间下的自组装行为

以烟草花叶病毒(TMV)为基本构建单元,研究了其在毛细管、载玻片-载玻片和柱透镜-硅片3种不同受限空间下的自组装行为。 结果表明,由于接触线有规律、重复性的粘滑运动,在3种受限体系下TMV均可组装得到高度规整的条带结构。 在毛细管内组装可得到垂直于管的长轴方向的有序条带。 随接触线深入管中心,条带跨距(l)与带宽(w)均逐渐增大。 在2个平行载玻片所构成的可控空间内所得到的条带以2条互相垂直的中心线为轴对称排列,并沿从载玻片边缘至轴向中心方向条带跨距和带宽梯度增大。 同样,利用柱透镜 硅片所组成的体系可得到类似平行线状条带,其跨距、带宽及条带高度沿从外部边缘至柱透镜/硅片接触中心方向逐渐减小。 在3种体系下,棒状TMV粒子均平行于接触线的方向取向。 TMV浓度对组装结构具有显著影响,随着浓度的增加,条带跨距和带宽均增加,直至条带结构消失形成连续膜。