几种常见树种叶片光谱秋季变化特征分析

叶片随着时间生长产生变化,其光谱特征也会发生变化。研究相同树种叶片不同时间条件下的光谱变化规律以及不同树种叶片相同时间条件下的光谱特征,不仅为植被叶片光谱随时间变化的规律研究提供理论基础,也是高光谱遥感精确识别植被信息的关键。选取北京市10种常见树种,利用地物光谱仪观测各树种不同时间叶片光谱,同时将观测的光谱进行一阶微分处理和典型波段分析,对比相同时间不同树种叶片光谱的差异,分析相同树种不同时间的光谱变化规律,探索不同时相条件下高光谱遥感识别树种的有效波段。结果表明：不同树种叶片光谱均随时间的改变而产生显著变化,但差异规律各不相同;不同树种相同时间叶片光谱在部分波段存在显著差异,为高精度树种识别提供了理论依据和叶片基础光谱数据。     

基于线性回归算法的春玉米叶面积指数的冠层高光谱反演研究

利用辽宁锦州地区2013年生长季不同土壤水分控制条件下的春玉米冠层高光谱数据,及对应的植株叶面积指数(leaf area index,LAI)数据,分析在不同发育期内不同生长状况下的春玉米冠层高光谱特征及其与植株叶面积指数的关系。采集并计算共313组有效样本,包括350～2 500 nm波段范围光谱的反射率、反射率倒数的对数、反射率一阶导数及LAI,应用多元逐步线性回归法和偏最小二乘回归法,对剔除了受大气水分影响较为严重光谱波段的其他波段数据进行降维,构建叶面积指数的全波段冠层高光谱数据模型,并进行精度检验与比较。结果表明,春玉米LAI与光谱反射率在可见光波段(350～680 nm)、红外波段(1 430～1 800和1 950～2 450 nm)均呈显著的负相关;反射率倒数的对数在对应区间为显著的正相关;反射率一阶导数则在可见光和近红外波段(350～1 350 nm)存在较显著相关波段。三种全波段冠层高光谱数据在春玉米LAI的线性回归中,偏最小二乘法在以冠层反射率为自变量的模型构建中,比多元逐步线性回归拟合度好,其总均方根误差为0.480 7;以冠层光谱反射率的倒数的对数及一阶导数为自变量,应用逐步线性回归法建模,拟合度较好,其总均方根误差分别为0.333 5和0.348 8;三种光谱数据的春玉米LAI两种回归算法中,以冠层反射率倒数的对数为自变量,应用逐步线性回归方法建模的拟合度最佳。     

吡喃酮型花色苷衍生物的制备、光谱特性及抗氧化活性研究

吡喃酮型花色苷衍生物是一类具有非氧鎓离子结构和内酯型吡喃环结构的新型多酚类化合物。本研究以植物花色苷为原料,通过羧基吡喃花色苷形成及微氧化等两步反应法,结合柱色谱分离纯化技术,制备高纯度的吡喃酮花色苷衍生物A (Oxovitisin A)标准品;高效液相色谱-光电二极管阵列检测器-串联质谱法(HPLC-DAD-ESI-MS/MS)分析鉴定出纯化后反应产物Oxovitisin A的纯度达99%以上。利用荧光光谱仪、紫外可见光谱仪及超微弱化学发光光谱仪研究了Oxovitisin A及其前体物质花色苷(锦葵素-3-葡萄糖苷,Mv-3-gluc)与羧基吡喃花色苷A(Vitisin A))的光谱特性、色泽稳定性及抗氧化活性。结果表明：Oxovitisin A在440 nm激发波长下有最大荧光峰,最大发射波长490 nm,而具有氧鎓离子结构的两种前体物质无荧光特性。紫外光谱结合LAB色泽空间表征参数显示Oxovitisin A在不同pH值条件下具有不同的结构稳定性和色泽稳定性。Mv-3-gluc,VitisinA和Oxovitisin A在不同体系中均表现出良好的抗氧化活性,清除超氧阴离子自由基的IC₅₀值分别为71.4,30.7和19 μg·mL-1(抗坏血酸28 μg·mL-1),清除羟自由基的IC₅₀值分别为1.68,3.524,2.854 μg·mL-1(抗坏血酸8.441 μg·mL-1),对双氧水清除率的IC₅₀值分别为1.311,0.4098和0.288 μg·mL-1(抗坏血酸3.265 μg·mL-1),表明Oxovitisin A清除自由基和抗氧化的能力均高于反应前体物Mv-3-gluc和VitisinA及抗坏血酸。     

基于光谱信息的空间碎片材料种类数目估计方法仿真研究

在观测空间碎片时,受碎片结构紧凑、组成材料复杂,以及地基观测设备空间分辨率的限制,同一像元中通常会包含多种材料的信息,即产生"混合像元"。目前国内外对混合像元的研究主要集中在获取混合像元的纯物质光谱以及丰度上,往往忽略了高光谱数据中纯物质个数的确定对于没有任何先验信息的混合像元分析是至关重要的。如果估计的材料数目过少,将会导致解混出的材料光谱仍然是混合状态的像元;如果估计的材料数目过多,提取出的端元中将很有可能包含冗余噪声成分。基于光谱线性混合模型,提出一种改进的p范数纯像元辨识算法。主要利用光谱数据具有近似于低维流形的特性,首先采用正交投影的原理,将提取的端元扩充至正交投影算子中,然后分析投影后各个像元向量的p范数值,最终将p范数值高于阈值的向量个数作为材料种类数目。对实测碎片常用材料和美国地质勘测局数据库分别进行仿真实验,实验结果表明:提出的方法在估计材料种类数目的同时,还能提取出目标所包含的材料光谱,这在一定程度上提高混合光谱分解过程的自动化程度;相对于现有的一些主流算法,该方法有较强的鲁棒性,并且在信噪比不高的情况下仍能正确地估计空间碎片材料种类数目。     

四苯基卟啉锌-单壁碳纳米管复合薄膜的制备与光电特性研究

使用喷涂法制备了四苯基卟啉锌(ZnTPP)薄膜及ZnTPP-单壁碳纳米管复合薄膜。采用金相显微镜、扫描电子显微镜、台阶仪、四探针测试仪、紫外-可见光分光光度计、傅里叶红外光谱仪对薄膜的形貌、电学及光学性能等进行了系统的测量,研究了ZnTPP薄膜及ZnTPP-碳纳米管复合薄膜的太赫兹响应特性。结果表明,ZnTPP的太赫兹指纹谱峰为44,57,77,88,95和102 cm-1,与文献[3]报道的棕树叶中叶绿素的指纹谱峰基本一致。重要的是,通过与碳纳米管相复合的方法,不仅使ZnTPP有机薄膜的均匀性及致密性得到了改善,还使后者的导电性及在紫外到太赫兹波段的光吸收性能获得明显增强。此外,还发现了复合薄膜在47及66 cm-1处出现新的太赫兹吸收峰,证明了碳纳米管和ZnTPP之间存在的相互作用。这种作用使复合薄膜的综合性能得到提高。结果表明,通过加入碳纳米管,能够对ZnTPP的薄膜质量以及电学和光学性能等进行有效的改善,使之具有综合优良的物理性能、具备光电器件的应用前景。研究成果对促进有机物的太赫兹光谱研究以及寻找新型太赫兹有机敏感材料等具有重要意义。     

Scale invariance rule in electromagnetic scattering

The volume integral equation formalism is used to prove the scale invariance rule for an arbitrarily sized scatterer with an arbitrary shape, morphology, and orientation. The only assumptions are that the scatterer is made of optically isotropic linear materials and is embedded in a homogeneous, linear, isotropic, and nonabsorbing infinite medium.     

TOF-SIMS imaging of chlorhexidine-digluconate transport in frozen hydrated biofilms of the fungus Candida albicans

The diffusion of the anti-microbial chlorhexidine digluconate (CHG) has been studied in C. albicans biofilms by time-of-flight secondary-ion mass spectrometry (TOF-SIMS). C. albicans has been shown to become resistant to common anti-microbial agents, including CHG, when growing as a biofilm. Mass transport resistance within biofilms has commonly been suggested as a resistance mechanism, but measurement of transport for most anti-microbial agents in biofilms has proven extremely difficult because of the heterogeneity of the biofilms and the difficulty in detecting these agents within an intact biofilm. In this study, TOF-SIMS has been used to study the transport of CHG and glucose in a frozen hydrated biofilm. The TOF-SIMS images reveal a progression of CHG from the top of the biofilm to its base with time. Images suggest that there are channels within the biofilm and show preferential binding of CHG to cellular components of the biofilm. Additionally, both living and dead cells can be identified in the TOF-SIMS images by the sequestration of K⁺ and the presence of cell markers. This study demonstrates that TOF-SIMS has the unique potential to simultaneously observe the presence of an antimicrobial agent, concentration of nutrients, and the viability of the cell population.     

三基色计算全息图

介绍了三基色计算全息图的设计与制作，用白光光源照明该全息图，可以演示光的叠加，再现彩色图像并给出了理论分析和相应的实验结果。     

Quantitative study of the temperature dependence of normal LWIR apparent emissivity

In a previous work, a method of measurement of apparent emissivity in situ was implemented. This approach has the decisive advantage of being suitable for any commercial infrared systems. It was tested successfully to characterize the normal LWIR apparent emissivity of an aluminium nitride plate in the temperature range [40–550 °C]. Apparent emissivity exhibits a tight temperature dependence. By using the classical model of apparent emissivity and taking into account the spectral emissivity of aluminium nitride ceramic and the spectral response of the IR sensor, we modelled our apparent emissivity measurement with 5% of accuracy and with dispersion better than 1% within the overall temperature range. The effect on the apparent emissivity of both the detection window and the temperature dependence of the spectral emissivity are highlighted.