Triplet states of humic acids studied by laser flash photolysis using different excitation wavelengths

The spectra and kinetics of short-lived intermediates formed from aqueous (0.1 N NaOH) solutions of the natural mixture of humic and fulvic acids (HFA) were studied by laser flash photolysis using excitation wavelengths of 337, 390, 470, and 520 nm. Laser photolysis of HFA with light of 520 and 470 nm results in the formation of triplet excited states (T_HFA) characterized by the broad absorption spectrum with a maximum near 630 nm and lifetimes of 0.15 ms in deoxygenated solutions. The formation of two types of T_HFA with lifetimes of 0.1 and 2 ms and absorption spectra with maxima at 570 nm is observed under photolysis with light of 337 and 390 nm. The estimation of quantum yields of T_HFA gives 1 and 0.3% under photolysis with excitation wavelengths of 337 and 520 nm, respectively. The rate constants of T_HFA quenching by molecular oxygen are equal to (7—8)·10⁸ L mol^–1 s^–1.     

高准确度的钙离子光频标

近年来,冷原子技术和激光技术促进了高精度光频标的发展,有望在建立时间基准、推动基础研究和满足国家需求等方面发挥重要的作用.本文介绍了中国科学院武汉物理与数学研究所近年来在高准确度钙离子(~(40)Ca~+)光频标研究方面的进展:采用新的ULE腔系统,实现了729 nm钟跃迁激光器1—100 s的频率稳定度均优于2×10~(-15),通过对外场和环境效应的控制及克服,特别是囚禁离子运动效应的抑制,获得单个钙离子光频标的不确定度优于5.5×10~(-17);通过两台光频标的比对,测得20000 s的稳定度也进入10~(-17)量级;基于高精度钙离子光频标平台,进行了相关精密测量的工作,包括:基于全球定位系统的超高精度远程光频绝对值测量方案,第二次测量了钙离子的光频跃迁绝对值,该测量结果再次被国际时间频率咨询委员会采纳,更新了钙离子的频率推荐值;精确测量了钙离子的钟跃迁魔幻波长,由此提出新型的全光囚禁离子光频标的方法;精密测量了钙离子的亚稳态寿命等参数.以上工作推动了基于冷原子的精密测量工作.     

蜂蜜中果糖和葡萄糖近红外检测的差异性分析及优化研究

采集了来自全国20种单植物源和其它多植物源的101份的蜂蜜样品,分别运用傅立叶型近红外光谱仪采用光纤透反射(800～2500nm,2mm光程)和透射(800～1370nm,20mm光程)采集方式获得近红外光谱,来预测蜂蜜中结构和含量都很相近的果糖和葡萄糖含量。结果发现,两种测量方式下果糖、葡萄糖的预测准确度存在着较大的差异。为了分析这种差异产生的原因,采用支持向量机分析其非线性信息,采用遗传算法分析其特征波长,结果表明:这种差异主要来自两种糖分特征波长分布不同所导致。通过对两种糖分的检测方案进行优化,得出在利用近红外光谱技术检测蜂蜜中葡萄糖成分含量时应尽量采集短波区、长光程的光谱,或者对全谱区、短光程的光谱,进行特征波长的提取,避开水分的干扰,从而提高其预测精度;而对于果糖,则应尽量采集全谱区、短光程的光谱;采用常用线性定量建模方法PLSR就可以得到很好的预测模型,非线性的支持向量机模型未能明显提升模型性能。     

Rapid Sample Pretreatment,Identification and Determination of Active Constitutents in Water‐soluble Radix isatidis Extract via MAE,ESI‐MS and RODWs‐HPLC

In this study, we successfully studied water‐soluble extract from Radix isatidis. Optimized conditions of MAE were listed, the sample can be extracted completely in 10 minutes under microwave power of 400W and solid/liquid ratio of 1:80. Active compounds in water‐soluble extract from R. isatidis were identified with HPLC‐DAD/ESI‐MS, these compounds followed by cytidine, uridine, guanosine, (R,S)‐goitrin and adenosine. RODWs–HPLC as a new sensitive chromatography were also first proposed and investigated, we favoringly used this method for simultaneous determination of these active constitutents in water‐soluble R. isatidis extract. Chromatographic separation was performed on a Diamonsil C18 column (5 μm, 150 mm × 4.6 mm) with a mobile phase gradient consisting of methanol and water at a flow‐rate of 1.0 mL/min, detection wavelengths 240, 250, 260 and 270 nm, the retention times of the tested five compounds were about 4.2, 5.8, 11.1, 14.2 and 20.8 min respectively, the limits of detection were 15, 12, 20, 5.8 and 24 ng/mL for cytidine, uridine, guanosine, (R,S)‐goitrin and adenosine respectively, their linear ranges were between 0.045 and 350 μg/mL with correlation coefficient (R) of 0.9998‐0.9999. The relative standard deviations (RSDs) of intra‐day and inter‐day assays were 0.30‐2.36% and 0.86‐2.54% respectively. Extraction recoveries were 94.25‐106.21%. This novel analytical method was shown to be simple, low‐cost, sensitive and reliable for multiple components in complex or undeveloped materials via MAE, ESI‐MS and RODWs‐HPLC.     

Rh ⅩⅢ,Pd ⅪⅤ和AgⅩⅤ离子4s~24p~3—4s~24p~25s跃迁的扩展分析

用相对论HartreeFock方法对YⅦ—AgⅩⅤ离子4s24p3和4s24p25s组态的能级结构进行了系统的理论计算.通过分析能级结构的Slater径向积分参数沿等电子序列的变化规律,运用参数拟合外推(或内插)的方法计算了上述离子组态的能级结构参数.在此基础上,计算了Rh,Pd和AgⅩⅤ离子4s24p3(4S32,2P12,32,2D12,32)和4s24p25s(4P12,32,52,2P12,32,2D32,52,2S12)组态的精细结构能级以及这两个组态之间电偶极允许跃迁的全部35条谱线波长与相应的振子强度,其中Pd和AgⅩⅤ离子的所有数据纯属目前的预测计算值.     

Frequencies and wavelengths from a new, efficient FIR lasing gas: CD2F2

We report for the first time wavelength, relative polarization, and frequency measurements for 47 new cw FIR laser lines in the wavelength region from 120 to 1714 m, all obtained by optically pumping CD₂F₂ with a CO₂ laser. Relative output powers were also measured. For comparison, the 189.8 m line pumped by R_I(34) is nearly five times as efficient as the 118.8 m methyl alcohol line.Contribution of the U.S. Government, not subject to copyright.     

高光谱图像和叶绿素含量的水稻纹枯病早期检测识别

基于高光谱成像技术和化学计量方法,实现了对水稻纹枯病病害的早期检测识别。以幼苗时期的水稻植株为研究对象,对其进行纹枯病病菌侵染,获得染病植株,采集358～1 021 nm波段范围的高光谱图像,三次实验共240个样本,包括染病植株120个样本和健康植株120个样本。根据高光谱图像的光谱维,对染病水稻叶片和健康水稻叶片提取感兴趣区域（ROI）,利用感兴趣区域的光谱数据,对其进行Savitzky-Golay（SG）平滑、Savitzky-Golay（SG）一阶求导、Savitzky-Golay（SG）二阶求导、变量标准化（SNV）和多元散射校正（MSC）预处理,建立线性判别分析（LDA）和支持向量机（SVM）分类模型,结果表明：采用SG二阶求导预处理后的线性判别分析（LDA）模型取得了较好的性能,正确识别率在建模集达98.3%,在预测集达95%;利用载荷系数法（x-loading weights, x-LW）对原始光谱和5种预处理的光谱数据进行特征波长提取,然后根据选取的特征波长建立线性判别分析（LDA）和支持向量机（SVM）分类模型,其中采用SG二阶求导预处理后提取的12个特征波长的线性判别分析（LDA）模型取得了较好的性能,其正确识别率在建模集达97.8%,在预测集达95%,而且基于载荷系数法建立的模型性能与全波段相当,可以通过载荷系数法减少数据量对水稻纹枯病病害进行识别;根据高光谱图像的图像维,研究了基于图像主成分分析、基于概率滤波和基于二阶概率滤波的图像特征提取方法,利用提取的特征变量建立反向传播神经网络(BPNN)和支持向量机（SVM）分类模型,其中基于图像主成分分析的反向传播神经网络（BPNN）模型取得了较好的性能,建模集准确识别率达90.6%,预测集的准确识别率达83.3%;根据高光谱图像光谱维和图像维的最优模型,特将叶绿素含量作为建模的另一个特征,分别与光谱特征、图像特征组合,建立反向传播神经网络（BPNN）和线性判别分析（LDA）模型,提出基于光谱特征加叶绿素含量、图像特征加叶绿素含量和光谱、图像特征加叶绿素含量三种组合方式,其中,光谱特征和图像特征分别与叶绿素组合的方式比之前单独的光谱和图像特征建模性能都有所提升,而且三种组合方式中光谱特征加叶绿素含量的反向传播神经网络（BPNN）建模方式取得本研究所有建模方式中较优的性能,其准确识别率在建模集达100%,在预测集达96.7%。以上研究表明,基于高光谱图像和叶绿素含量对水稻纹枯病病害进行早期识别是可行的,为水稻病害的早期识别提供了一种新方法。     

基于高光谱成像的小麦白粉病与条锈病识别

小麦白粉病和条锈病是我国两种最普遍、最具破坏性的小麦病害,且田间常常混合发生。由于病源和发病机理不同,有必要对这两种病害进行准确区分和识别,以采取不同的防治措施。基于ImSpector V10E高光谱成像系统采集的条锈菌侵染叶片、白粉菌侵染叶片和健康叶片(共计320个)在375～1 017 nm范围内的高光谱图像,利用高斯平滑等预处理方法得到三种小麦叶片的平均光谱曲线,发现小麦白粉病和条锈病的敏感波段均集中在550～680 nm的色素强吸收位置,且趋势基本一致。针对两种病害的响应波段交叉重叠的问题,通过主成分分析-载荷法(PCA)、连续投影算法(SPA)和竞争性自适应重加权算法(CARS)对小麦叶片的光谱信息进行有效降维,分别优选出3、6、30个敏感波段和特征波长;在此基础上,采用最小二乘-支持向量机和极限学习机两种分类算法分别基于全波段、PCA、SPA和CARS的优选波段,建立白粉病、条锈病和健康叶片的判别模型。结果表明,8种模型的准确识别率均在94.58%以上。其中,主成分分析-载荷法结合极限学习机模型最优,训练集与校正集的正确识别率分别为99.18%和100%,且结构简单,仅含有三个变量(占全波段的1.1%)。最后,通过对小麦白粉病、条锈病以及健康叶片的显微结构分析,发现病菌入侵叶片,破环细胞结构,导致叶绿素含量减少,光合作用效能降低,进而使得小麦在可见光波段光吸收程度减弱,反射率增大。可见,利用作物的高光谱图像信息能够准确地识别不同类型的小麦病害,为研发作物病害在线识别的多光谱系统提供重要的理论依据。     

LS-SVM的梨可溶性固形物近红外光谱检测的特征波长筛选

为提高梨可溶性固形物含量(soluble solids content,SSC)的近红外光谱模型的精度和稳定性,以160个梨样品为实验对象,分别对原始光谱、多元散射校正(MSC)和标准正态变量变换(SNV)处理后的光谱,经无信息变量消除算法(UVE)挑选后,再结合遗传算法(GA)和连续投影算法(SPA),筛选梨可溶性固形物的近红外光谱特征波长。将筛选后的波长作为输入变量建立梨可溶性固形物的最小二乘支持向量机(LS-SVM)模型。结果表明经过SNV-UVE-GA-SPA从全波段3112个波长中筛选出的30个特征波长建立的梨可溶性固形物LS-SVM模型效果最好,该模型的预测集相关系数(R_p)和预测均方根误差(RMSEP)分别为0.956和0.271。该模型简单可靠,预测效果好,能满足梨的可溶性固形物含量的快速检测,为在线检测和便携式设备开发提供了理论基础。     

双零色散光子晶体光纤中超连续谱的产生及控制

 通过数值模拟飞秒脉冲在具有双零色散波长的光子晶体光纤中的传输过程,详细分析了超连续谱的产生和控制机制.结果表明：中心波长处于反常色散区的泵浦脉冲在高阶非线性和高阶色散等作用的调制下,将演化为基孤子和正常色散区的两个色散波|该色散波进而经与之相位匹配的基孤子相干加强而使频谱展宽形成超连续谱,同时两个色散波上出现了干涉引起的振荡现象.进一步对比三种结构的光子晶体光纤中超连续谱的特点,定量分析了两色散波对超连续谱的限制作用,阐述了结构参量对超连续谱的影响.基于上述结论,结合对色散波的中心波长与光子晶体光纤的色散曲线、结构参量之间关系的分析,提出了设计光子晶体光纤的结构来控制超连续谱的方法.作为例证,通过优化光子晶体光纤结构理论上实现了频谱分量覆盖可见光区的平坦超连续谱.