基于选择性模型组合的三维荧光光谱水质分析方法

为提高三维荧光光谱水质分析的精度,提出一种选择性模型组合方法,采用相关系数法对三维荧光光谱激发波长进行选择,并将被选中的激发波长下的荧光发射光谱水质分析子模型采用岭回归法进行模型组合,得到对水质指标的组合模型。以一组总有机碳(TOC)范围在3.41～125.35 mg·L-1,化学需氧量(COD)范围在22.80～330.60 mg·L-1的32个地表水和城市生活污水水样做为研究对象,对其三维荧光光谱220～400 nm范围内的10个激发波长采用上述方法进行选择,分别针对TOC和COD指标筛选出260,280,400 nm和220,280,400 nm各3个激发波长。采用部分最小二乘方法建立上述激发波长下荧光发射光谱水质分析子模型,根据岭回归法计算各子模型的组合系数,分别得到对TOC和COD指标的组合模型。实验结果表明：采用该方法得到的组合模型对TOC和COD两种指标的预测误差均方根(RMSEP)相比精度最高的单一荧光发射光谱子模型分别减小了15.4%和17.5%,相比未经模型选择的组合模型分别减小了6.1%和10.9%。     

A New Solution to Detectable Byzantine Agreement Problem

We present a new quantum protocol for solving detectable Byzantine agreement problem between three parties by employing one quantum key distribution protocol. The protocol is suggested by a special four-qubit entangled state instead of singlet states, which shows that singlet states are not necessary to achieve detectable Byzantine agreement.     

结合背景差分和显著值筛选的运动检测算法

本文为降低背景干扰,提出了一种结合背景差分和显著值筛选的运动检测方法。该方法将VIBE运动检测方法看作一个前置处理过程,用于粗定位可疑目标区域。然后在这些可疑目标区域上,提出一种基于稀疏表示和组合Lasso回归的显著值计算方法,计算可疑区域图像块的显著值。最后通过滤除显著值过小的可疑区域图像块来降低背景干扰,提高运动检测的精确度指标。在Changedetection.net的数据子集上的仿真实验结果表明,该方法的召回率和精确度指标都较高,而且平均检测耗时少。     

反演波段对DOAS测量大气中O3的性能影响研究

臭氧(O3)浓度通常被认为是一个地方污染水平的基准,所以其绝对值的准确性至关藿要.在差分光学吸收光谱技术(DOAS)对O3的测量过程中,光谱反演波段的选择可直接决定O3浓度的测量准确度.文章主要研究了在不同光谱波段O3特征吸收结构和差分光学厚度(D')的不同,在不同光谱波段O3浓度反演的干扰来源以及影响程度,确定了实际检测时大气消光对不同波段光强的影响,最后通过对多种污染物标准气体进行了同时临测,计算出标准气体在不同光谱分辨率不同O3浓度时的测量误差,确定了对O3的最适用光谱波段范围.在此波段既能够实现对痕量气体的准确定性定量,又能达到测量所需要的高灵敏度,强选择性和适用的时间分辨率.     

X射线荧光光谱法测定碳酸锶产品中的主次组分含量

Mg,Ca,Sr,Ba同为碱土金属,性质相似,准确分析SrCO3产品中的Sr,Ca,Mg,Ba难度大,分析繁杂.文章采用人工合成配制系列标准样,以硼酸镶边垫底的粉未压片法制样,建立了准确分析SrCO3产品中主次组分的定垦分析曲线,可同时测量SrCO3产品中的Sr,Ba,Ca,Mg,Si,Fe,Al,S等组分.由于SrCO3产品中Sr含垦高,按照仪器给定的测量条件进行测量产生谱峰饱和现象,造成计数率溢出,分析误差较大,文章对Sr的分析条件进行了分析,提出通过降低Sr的测定功率来降低计数率,达到测量目的;粉末压片制样分析SO4时,随着测量次数的增加,SO42的结果呈递增趋势.在文中提出了解决方法;同时对自成特性很差的SrCO3产品的压片条件进行了讨论.使用a经验系数法校正基体效应,经对配制的合成样进行检验,测最值与标准仉结果吻合.方法的检出限和准确度满足分析要求,除SO42-的RSD＜9.0%,其他主次元素RSD＜2.5%.     

X射线显微CT用于大鼠骨小梁结构分析的研究

应用X射线显微CT(X-μCT)对正常及骨质疏松大鼠的骨小梁结构进行了分析,并与骨组织形态计量法的测量值进行了比较,探讨了X射线光谱技术在骨结构分析中的应用。实验对大鼠骨样品进行X-μCT扫描,扫描条件为 80 kVp,80 μA,360°旋转,帧平均4帧,角度增益 0.4°,分辨率14 μm。三维重建并分析了骨小梁结构,结构参数包括骨体积分数(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁数量(Tb.N)以及骨小梁间隔(Tb.Sp)。结果表明,采用X-μCT分析不同组大鼠的骨小梁结构参数值之间存在显著差异(P<0.05),测定值与传统骨组织形态计量法的测定值显著相关,其中胫骨骨小梁BV/TV,Tb.Th,Tb.N,Tb.Sp的相关系数r分别为0.984,0.960,0.995,0.988,腰椎骨小梁各结构参数的相关系数分别为0.938,0.968,0.877,0.951。因此,X-μCT可以较好地呈现并区分正常骨组织、骨质疏松骨组织以及经雌激素治疗后骨组织的微观结构,可以实现对骨小梁结构参数的分析测定,与骨组织形态计量法相比是一种更精确、立体、快速且无损测量骨微结构和评价骨质量的方法。     

儿茶酚胺类物质荧光分析方法研究进展

作为神经递质和激素,儿茶酚胺不仅直接参与行为活动以及血压,心率呼吸和睡眠等植物神经功能调控,而且还与一些功能性疾病如神经分裂症,忧郁症以及器官性病变的出现有关。荧光方法是儿茶酚胺定性定量分析的一种重要方法,本文介绍了近十几年来荧光方法在儿茶酚胺分析中的应用。     

基于超声红外技术对金属管内壁缺陷的检测

为提高管道的运送效率,及时检测排除管道内壁的缺陷非常重要。提出利用超声红外无损检测方法对管道内部进行检测。超声主动热激励试件,高频红外热像仪记录试件表面温度变化,结合了超声摩擦生热和红外热成像的优点。对壁厚约为3.3mm检测难度较大的金属管内壁缺陷进行了检测。通过对采集数据和热图的处理分析,准确快速地确定缺陷所在的位置。实物对比分析表明：超声热激励红外无损检测技术可以对金属管道内壁缺陷进行准确检测定位。     

基于石墨相氮化碳量子点直接荧光猝灭法检测碘离子的研究

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)荧光纳米材料具有原料便宜、制备容易、荧光量子产率高、光学稳定性好、毒性低等优点,并且避免有机荧光染料复杂的合成步骤或者金属半导体量子点对环境潜在的危害,这些优点使得g-C₃N₄纳米材料成为新兴的荧光探针用于检测金属离子。最近,已有文献报道重金属汞离子能够高灵敏高选择性地猝灭g-C₃N₄量子点的荧光,加入碘离子能够提取被键合的汞离子形成碘化汞(HgI₂)进而恢复g-C₃N₄量子点的荧光,从而建立一种高灵敏检测碘离子的荧光传感器。然而,该方法依然需要重金属汞离子的参与,限制了该方法的推广应用。通过硝酸氧化块体g-C₃N₄并结合水热法处理制备了一种水溶性好、荧光强度高的g-C₃N₄量子点。该量子点的荧光发射波长位于368 nm,且其荧光发射波长不随激发波长的改变而改变,表明该量子点的尺寸比较均一。笔者发现碘离子在220 nm处有一个较强的吸收峰,与该量子点的激发光谱(中心波长245 nm)具有较大的重叠,从而产生内滤效应引起该量子点的荧光发生猝灭。利用这一性质,构建了一种选择性检测碘离子的新型荧光传感器。在最优检测条件下,g-C₃N₄量子点的荧光猝灭强度(ΔF)与碘离子浓度(X,μmol·L-1)在10～400 μmol·L-1之间具有良好的线性关系,线性方程为ΔF=0.325 79X+6.039 05(R2=0.999 5),检出限为5.0 μmol·L-1。通过“混合即检测”并且不需要借助与重金属离子的配位作用就能够检测碘离子,因此该方法具有快速、环保以及操作简便等优点。     

荧光褪色效应与拉曼光谱基线干扰消除

荧光是直接测定的拉曼光谱中背景的最主要来源,需要采用真实、准确的方法消除,以得到纯净的拉曼响应。基线拟合消除和查找荧光贡献扣除是解决背景问题的两条思路,目前多采用基线拟合方法,其优点是满足用户“视觉”要求,无需额外硬件,但并非机理或实质上的解释,因而难以保证数据的真实性与合理性;查找荧光的方法,更为真实,但是目前提出的方法,需要增加光源等额外设计和成本。另外,在实验方法上,也有采用消荧光剂和长时间照射漂白的,存在操作繁琐、效率低等不足。利用稳定体系中拉曼和荧光的时间差异解决体系中荧光问题。在微小的时间段内,例如几个毫秒,激发光不会导致体系性质发生显著变化,荧光具有寿命周期,会随激发时间延长强度下降的“褪色”,“褪色”的强度差异可以被认为是整体荧光的一个微元;与此同时,由于体系组成未发生显著变化,拉曼光对于短时间照射可以保持稳定。利用此差异可以区分出混合信号中的荧光和拉曼光。根据该原理,提出了荧光褪色差分法(FBDA),实现拉曼光谱的背景校正。方法的主要步骤：测量微小时刻内的多张直接拉曼光谱,求取系列光谱的差分,对差分值作高频滤波降噪,可获得荧光强度微元;然后,多个荧光微元平均归一化后,得到荧光强度单元。以拉曼光谱2 000～2 500 cm-1的静默区,即通常不会出现拉曼信号的频段为基准,对荧光单元作逆差分,逆差分累计值与原始光谱在此频段一致时,得到整体荧光响应;最终,从原始光谱中扣除荧光成分,完成背景扣除和基线校正。以盐酸二甲双胍片的拉曼测量为例,说明和讲解了所提出的原理和方法,验证方法的有效性。与目前效果较好的基线校正方法(不对称最小二乘和自适应迭代再加权惩罚偏最小二乘)进行了对比,表明FBDA方法更为客观真实,FBDA的另一个优势是不需要额外的设计和成本,所有数据都是在现有设备直接采集和完成。需要说明的是,微小时刻光谱差异的要求,可以确保FBDA光谱实时性,长时间的光谱差异,将会影响结果的准确性;另外,对于光化学反应体系和其他非荧光引起的复杂背景,FBDA的适用性有待改善。