大气气溶胶光学参数的高光谱分辨率激光雷达探测研究

系统地介绍了国内第一台基于碘吸收滤波器的高光谱分辨率激光雷达系统,及有关的数据处理和测量结果．该系统以种子激光注入的窄带Nd：YAG激光器作为发射光源,利用碘吸收滤波器作为高光谱分辨率滤光器件,将接收到的激光后向散射信号分成能量监测和光谱监测两个探测通道,实现对大气气溶胶散射和分子散射的光谱分离．在没有其他假设、仅利用标准大气模型计算结果的情况下,直接测量得到气溶胶后向散射比、后向散射系数．与以往米散射激光雷达大气气溶胶参数提取方法如Klett方法相比,该测量方式无须激光雷达比即气溶胶消光系数对后向散射系数之比的假设．     

谱域光学相干层析成像的图像重构

谱域光学相干层析成像是通过对样品后向散射的光谱干涉数据进行相关处理后获得重构图像的技术,因此图像重构是其重要的环节.具体介绍了信号重采样、消除寄生项、灰度图绘制等相关原理与方法,还介绍了对非理想光源的修正补偿方法,并通过实验验证了该方法的可行性.     

单层光学薄膜中薄膜-衬底体系的三光束干涉效应

从高斯光束的传输规律出发,研究了单层光学薄膜中薄膜-衬底体系的反射光干涉问题.给出了聚焦激光束照射单层膜系时反射光干涉的光强分布,分析并讨论了干涉条纹的特点和几个主要因素对干涉条纹的影响.以ZnS薄膜-玻璃单层膜系和未蒸镀薄膜的同性质衬底为样品进行了实验,理论和实验测量结果一致.     

新型半导体纳米材料:让待检分子的拉曼信号放大1000万倍

正1928年印度物理学家Raman在研究液态苯的光散射现象时首次发现了物质的拉曼散射光谱.拉曼散射光谱清晰、信噪比高、峰形尖锐、分辨率高,而且不受光源频率的限制,不受样品状态(气体、液体、固体)的限制,也不受样品中水分的干扰限制(因为水的拉曼散射很弱).20世纪60年代采用激光作为     

椭偏法研究ZrO2薄膜的宽光谱特性

为了获得ZrO2薄膜的光学常数,采用了德国SENTECH生产的SE850宽光谱反射式光谱型椭偏仪,测量和分析了用光控自动真空镀膜机沉积在K9玻璃基底上的两个单层ZrO2薄膜样品,得到了ZrO2薄膜在380nm"2300nm宽光谱上的光学常数曲线和薄膜厚度.结果表明:样品1采用Cauchy模型和Tauc-Lorentz模型得到的厚度和光学常数结果一致;对样品2把单层ZrO2薄膜分成三层得到的均方差(MSE)比没有分层的均方差少0.381,分层得到的ZrO2薄膜的厚度的测量值与TFCalc软件的计算值非常接近,同时得到薄膜的折射率曲线.测量结果对ZrO2薄膜的薄膜设计和多层膜的制备有一定参考价值.     

基于全场光学相干层析术的猪肝组织亚细胞成像

 建立全场光学相干层析系统(OCT),可对生物细胞进行高分辨率层析成像.该系统基于Linnik 干涉结构,采用低相干白光光源卤钨灯照明和大数值孔径的显微物镜,理论分辨率可达0.7 μm × 0.7 μm(横向× 轴向).系统采用电荷耦合元件(CCD)采集数张样品和参考镜的干涉图,通过三步移相算法获取层析图,最后合成三维图像.与荧光标记细胞等其他生物组织成像的方法相比,全场OCT 成本低廉、对细胞无损伤、分辨率高.该系统能够完成对洋葱表皮细胞和猪肝组织切片细胞等生物组织实现层析成像,且分辨率高、成本低、结构简单便于调节,为实现高分辨率光学相干层析成像提供了简单易行的方法.     

TAPP与DNA作用的共振光散射光谱校正

用吸收装置改变荧光分光光度计入射光的光路,获得光源的强度光谱和样品的透光光谱,并在同一台仪器上建立一种简单的分离表观吸收光谱中吸收和散射成分的方法.通过对TAPP(α,β,γ,δ-四-(对三甲氨基苯基)卟啉)与DNA作用的共振光散射光谱进行校正,结果表明,校正表观分子吸收后,灵敏度提高了2倍左右.校正仪器影响后,从F-2500和F-4500荧光分光光度计获得表观吸收光谱中分离出的TAPP与DNA作用的散射成分,其形状基本一致.     

基于高光谱图像和逐步回归的新疆新鲜牛肉颜色分析

由于高光谱图像可同时获得样品的图像和光谱信息,近年来在现代检测技术上得到广泛关注,本文探讨了高光谱图像技术对新疆新鲜牛肉颜色检测的可行性.本研究采集了78个牛肉背脊样品的高光谱图像,并测量其亮度(L*)、红度(a*)、黄度(b*)和饱和度(C*)等颜色参数.选取感兴趣区域获取样品代表性光谱,通过选择多元散射校正Savitzky-Golay平滑、一阶导数和中心化等预处理方法,建立并评价了预测各颜色参数的逐步多元线性回归校正模型.对于L*、a*、b*和C*,模型选择的波长点数分别为7、11、4和9,校正集的相关系数分别为0.92.0.85、0.86和0.81,校正标准差分别为1.55、1.54、0.83和1.83,预测集的相关系数分别为0.91、0.84、0.92和0.86,预测标准差分别为1.71.1.62、0.81和1.68.结果表明,高光谱图像技术可用于快速无损地检测新疆新鲜牛肉的颜色.     

高时间分辨率加湿浊度计系统设计研究

为了研究华北地区气溶胶吸湿性的日变化特征, 独立设计并搭建一套高时间分辨率的加湿浊度计系统。该系统首次采用两台水浴来交替控制样气加湿过程, 将循环周期由先前的2~3小时缩减至约1小时。系统中TSI3563型浊度计的光源功率由75W 调整至25W, 并在光源前方安置一片热镜, 腔体内升温由4.3ºC降至2.3ºC, 提升了系统加湿效率。由于浊度计自带的湿度探头测值不准, 故在浊度计进气口处和出气口处分别安置两枚温湿探头, 用于校正浊度计腔体内的相对湿度测值。该加湿浊度计系统将用于华北地区大气气溶胶的散射吸湿增长特性研究中。     

一维热波法测量薄膜纵向热扩散系数

针对薄膜样品的纵向热扩散系数测量的困难性,研究了利用稳态纵向热流法(SCHF)的测量结构和Angstrm法的一维热波理论相结合的方法,分析了热波在样品中传播的过程,并导出了样品的纵向热扩散系数.文中测量了厚度为30 μm~1 mm的聚四氟乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯薄膜,结果表明,该方法是真实可信的.     

X射线荧光光谱法测定转炉渣主要成份

利用X射线荧光光谱仪测定转炉渣中的TFe、SiO2、CaO、MgO、MnO、P2O5、Al2O3等主要化学成份的含量。采用自制标样绘制工作曲线,利用光谱干扰校正系数和基本效应校正系数消除光谱干扰和基体效应。实验表明：该方法简便快速、有良好的精密度和准确度,所得结果与湿法化学分析结果一致。     

OMA用光谱定标管

用光学多道分析仪－ＯＭＡ进行光谱分析时也给出了求出这些非最麻烦的是,要按被测光谱线波长的大小,选用不同波长的光谱定标管。本文经过实验研究,选用报废的小型氦氖激光管作ＯＭＡ的光谱定标管,其谱线宽度很窄满足定标使用的要求,在ＯＭＡ工作的可见光范围内谱线十分丰富,能保证这个谱域任何未知谱线在３０ｎｍ内都有两条以上的定标谱线。     

标准加入ICP-AES法测量钢中磷

在ICP-AES基础上用标准加入法测量了钢中的磷.采用多谱线拟合法(MSF)来校正存在在严重干扰的P213.617 nmP、214.914 nm谱线,比较后选择P214.914 nm谱线作为检测线.测试分析表明:此法具有方便、准确、快速等优点,能满足分析测试的要求.     

基于降噪处理的蒙古栎木材气干密度NIRS定标模型

分别采用卷积平滑法、小波变换法对蒙古栎木材近红外光谱(NIRS)做去噪处理,并讨论两者混合去噪时,处理顺序变化对光谱去噪效果的影响,最后应用偏最小二乘法(partial least squares regression,PLS)和主成分回归法建立蒙古栎木材气干密度近红外定标模型。结果表明,当平滑点数为3,db5小波分解层数为2时,以平滑+小波方式去噪效果最好,其信噪比(SNR)为18.546,均方根误差为0.04。平滑+小波去噪后,基于PLS的蒙古栎木材密度近红外校正模型决定系数由0.767提高到0.902,校正均方根误差降低了35.32%,预测集决定系数为0.860,内部交叉验证和预测均方根误差分别达到最低,剩余预测偏差为2.67。因此,近红外光谱技术可实现蒙古栎木材气干密度快速预测,合理选择处理参数和建模方法可以有效提高模型精度。     

榆树木材基本密度近红外模型优化的研究

 为探究近红外光谱技术野外测量木材基本密度的可行性,用圆盘模拟伐倒木锯面,采集光谱信号,结合偏最小二乘法（PLS）建立榆树木材基本密度预测模型.其校正模型和验证模型决定系数R²分别为0.8456和0.8011,均方根误差RMSE分别为0.0231和0.0266,标准误差SE分别为0.0232和0.0268.为进一步提高模型预测精度,利用卷积平滑、小波变换等6种方法对光谱信号进行预处理.结果表明,基于小波变换去噪的模型精度最好,校正模型和验证模型决定系数分别为0.8996和0.8662,RMSE和SE的值均达到最小.研究表明,近红外光谱技术可用于木材基本密度的野外测量.     

激光诱导黄铜中Zn等离子体光谱的时间演化特性

在常温常压下, 利用自建的激光诱导击穿光谱（LIBS）实验装置获得纳秒激光诱导黄铜等离子体光谱, 研究发射光谱中Zn等离子体光谱在增强型光电耦合器件（ICCD）门延迟为150~3 000 ns时的演化规律, 并利用Stark展宽系数及能级跃迁参数计算等离子体的电子温度和电子密度随ICCD门延迟的演化规律. 实验结果表明: 当ICCD门延迟为150~500 ns时, 初始阶段光谱呈较强的连续谱, 随着ICCD门延迟的增大, 在连续谱上逐渐凸显Zn原子的线状特征谱线, 特征谱线强度在ICCD门延迟为500 ns时达最大; 继续增大ICCD门延迟, 谱线强度逐渐减小, 当ICCD门延迟为3 000 ns时, 等离子体的特征谱线信号基本消失; 谱线强度和电子温度随ICCD门延迟的变化一致, 电子密度和ZnⅠ(481.0 nm)谱线的半高宽随ICCD的变化接近指数拟合.     

原位定向γ能谱测量方法研究

在铀矿床上进行原位定向γ能谱测量时,复杂几何条件下的非定向γ射线会干扰测量结果。为减小上述影响,提出一种定向比例系数法,分别进行了模拟测量和实际测量比对,验证分析测量方法。首先,通过MCNP5程序模拟计算获得铅屏蔽层的定向比例系数和最佳厚度。然后,在NaI探测器的四周包裹铅对标准铀矿模型进行测量。最后,将测量结果与模拟值进行对比。结果表明：采用定向比例系数法进行铀矿原位定向γ能谱测量能有效能减少非定向γ射线对测量结果带来的干扰,可进一步提高铀矿原位γ能谱测量的精度。     

镶嵌铜多孔铝膜透射光谱曲线中干涉现象的研究

用阳极氧化的方法制备了阳极氧化铝膜,向其孔中镀入了铜,然后利用UV-3101PC型分光光度计进行了透射光谱测试.实验结果表明,在其可见光和近红外光波段的透射曲线中有明显的振荡现象.利用Maxwell-Garnett理论,分析了这种振荡现象产生的原因,从理论上说明了这种振荡现象是由薄膜干涉引起的,最后提出了用冷杉胶将多孔铝膜胶合在两BaF2窗口的方法,有效消除了透射光谱曲线中的干涉效应.     

基于谱减法的藏语语音减噪研究

语音信息的采集过程中难免会有各种噪声的干扰,噪声降低了语音的可懂度及清晰度,甚至严重影响语音处理的准确性和可靠性。谱减法是语音减噪中最常用的方法,该方法基于人的感觉特性,对语音短时幅度谱进行估计,适用于受加性噪声污染的语音。本文通过统计分析谱减法的增益补偿因子和过减因子参数,研究基于谱减法的藏语语音减噪处理,并取得较为理想的实验结果。     

激光诱导黄铜中Zn等离子体光谱的时间演化特性

在常温常压下, 利用自建的激光诱导击穿光谱（LIBS）实验装置获得纳秒激光诱导黄铜等离子体光谱, 研究发射光谱中Zn等离子体光谱在增强型光电耦合器件（ICCD）门延迟为150~3 000 ns时的演化规律, 并利用Stark展宽系数及能级跃迁参数计算等离子体的电子温度和电子密度随ICCD门延迟的演化规律. 实验结果表明: 当ICCD门延迟为150~500 ns时, 初始阶段光谱呈较强的连续谱, 随着ICCD门延迟的增大, 在连续谱上逐渐凸显Zn原子的线状特征谱线, 特征谱线强度在ICCD门延迟为500 ns时达最大; 继续增大ICCD门延迟, 谱线强度逐渐减小, 当ICCD门延迟为3 000 ns时, 等离子体的特征谱线信号基本消失; 谱线强度和电子温度随ICCD门延迟的变化一致, 电子密度和ZnⅠ(481.0 nm)谱线的半高宽随ICCD的变化接近指数拟合.