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期刊信息/Journal information
光谱学与光谱分析
光谱学与光谱分析

高松

月刊

1000-0593

chngpxygpfx@vip.sina.com

010-62181070

100081

北京市海淀区学院南路76号钢铁研究总院

光谱学与光谱分析/Journal Spectroscopy and Spectral AnalysisCSCD北大核心CSTPCDEISCI
查看更多>>本刊系中国光学学会会刊，由钢铁研究总院、中国科学院物理研究所、北京大学、清华大学联合承办的学术性刊物。刊登主要内容：激光光谱测量、红外、拉曼、紫外、可见光谱、发射光谱、吸收光谱、X-射线荧光光谱、激光显微光谱、光谱化学分析、国内外光谱化学分析最新进展、开创性研究论文、学科发展前沿和最新进展、综合评述、研究简报、问题讨论、书刊评述。本刊适用于冶金、地质、机械、环境保护、国防、天文、医药、农林、化学化工、进出口商检等各领域的科学研究单位、高等院校、光谱仪器制造厂家、从事光谱学与光谱分析的研究人员、高等院校有关专业教师和研究生、有关专业管理干部。《光谱学与光谱分析》为我国首批自然科学核心期刊，中国科协优秀科技期刊，中国科协择优支持基础性、高科技学术期刊，是中国科技论文、中国科学引文数据库、中物理文摘、中国学术期刊文摘的统计源刊，被国外的SCI，AA，CA，EI，MEDLINE，AJ等文献结构收录。
正式出版
收录年代

    光声光谱技术应用于痕量气体浓度测量的研究进展

    郑洪全戴景民
    1-14页
    查看更多>>摘要：光声光谱技术作为实现痕量气体浓度高效率、高精度测量的重要气体传感技术,因其响应速度快、灵敏度高、选择性好等优点被广泛应用到大气环境检测、电力系统故障诊断、医疗健康诊断等领域当中.首先介绍了光声光谱技术痕量气体浓度测量的基本原理,对应用光声效应实现痕量气体浓度测量的机理进行了简要的描述,同时,介绍了基于光声光谱技术的典型痕量气体浓度测量装置的结构.其次,从光声信号强度的理论分析出发,引出国内外学者在光声光谱痕量气体浓度测量领域的研究热点,为了实现基于光声光谱技术的痕量气体浓度测量装置更强的抗干扰能力、更紧凑的结构、更低的检测下限、更高的检测灵敏度,国内外学者的研究重点可以总结为以下三点:(1)辐射光源的选取和设计,以实现更佳辐射光源的输出波长、更宽的调谐范围、更高的辐射光源输出功率.(2)更优秀的光声池设计,以实现更高效的声能量积聚、更紧凑的结构和更强的抗干扰能力.(3)声敏探测器的设计,以实现更高的声音灵敏度、更高的信噪比.详细介绍了基于光声光谱痕量气体浓度测量装置的三个核心元件:辐射光源,主要介绍了相干光源和非相干光源的应用研究进展;光声池,主要介绍了光声池的设计原则以及非共振式和共振式光声池的应用研究进展;微音器,主要介绍了电容式微音器、压电式微音器的应用研究进展,并对近期研究热点石英增强光声光谱技术进行简要的介绍.在介绍目前辐射光源、光声池、微音器应用研究进展的同时,分析了各元件的优势和需要解决的问题.最后,总结了光声光谱技术应用于痕量气体浓度测量领域装置存在的信噪比不高、结构复杂、检测灵敏度和检测下限易受混合气体之间的交叉干扰等问题,并且对未来测量装置中的三个核心元件:辐射光源、光声池、微音器的发展趋势进行了展望.

    光声光谱痕量气体检测辐射光源光声池微音器

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    红外光谱技术在矿产勘查中的应用

    成嘉伟刘新星张娟
    15-21页
    查看更多>>摘要：红外光谱技术具有快速、经济、高效等特点,是现阶段国内外地质找矿工作中被广泛应用的一项高新技术.通过研究矿物在红外波段上的差异性吸收特征,开展红外光谱填图和波谱参数分析工作,进而确定矿化区域内的特征矿物组合以及指向矿化热液中心的矿物波谱参数变化范围.近年来,随着光谱分辨率的提高和解混算法的优化,越来越多的波段被应用于岩矿信息提取工作,其中发展成熟的短波红外技术(SWIR,1100～2500nm),对于绢云母、高岭石、明矾石和绿泥石等中低温黏土矿物有较好的识别效果,通过这些矿物的波谱参数变化规律成功在斑岩型、浅成低温热液型、VMS型等矿床中建立了找矿勘查模型;热红外技术(TIR,6～15μm)主要针对长石、石英、石榴子石和辉石等中高温矿物有更好的探测能力,近几年在矽卡岩型矿床中有着出色的表现;中红外技术(MIR,3～6μn)在地学领域找矿勘查工作中还处于研究阶段,没有形成一套完整的矿物信息提取方法.对红外光谱技术在地学领域的发展历程进行了综述,对各个波段引起波形变化的原因、常用的波谱参数及其表征的含义、四类测试仪器进行了总结,描述了常作为找矿指标的四种矿物——绢云母、绿泥石、石榴子石和碳酸盐类矿物的波谱特征.说明了红外光谱技术在矿产勘查工作中两大核心内容以及目前可能存在的问题.最后对未来红外光谱技术在地质找矿工作中的应用提出了几点建议,即加强规律验证工作,建立多波段、多平台综合光谱勘查模型和建立矿区的波谱库与参数提取标准.

    红外光谱技术矿物波谱矿产勘查

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    基于电子顺磁共振谱的残磁测量应用及进展

    张全哲邹升张红
    22-28页
    查看更多>>摘要：电子顺磁共振类似于核磁共振,是一种基于电子磁矩在外磁场中的顺磁性及塞曼分裂的方法,该方法与物质中未成对电子和外磁场相联系,通过获取和分析物质的电子顺磁共振谱,能够得到物质的结构信息或环境的磁场信息,因此其常被用来分析物质结构、探测磁场等.极弱磁场通常指nT或以下量级的磁场,目前一些科学研究的进行常常要求在极弱磁环境下进行,例如基础物理研究、心脑磁探测等,因此稳定可靠的磁屏蔽常被用来创建所需的极弱磁环境.磁屏蔽包括被动磁屏蔽和主动磁补偿,被动磁屏蔽指利用磁屏蔽室屏蔽外界磁场,其内部往往有一定量的残余磁场,因此为方便进一步主动磁补偿,探测屏蔽后的残余磁场是有必要的.目前屏蔽室内残余磁场的测量手段主要分为商用化磁强计测量和装置原位测量,商用化磁强计测量方法简单,但精度低、噪声大,且不利于小型化,利用装置原位测量能够减少噪声,是目前主要的研究方法.由于碱金属原子最外层含有一个未成对电子,其成为电子顺磁共振实验的理想样品.而随着激光和光泵技术的发展,利用法拉第旋光效应作为光学手段探测气体原子的电子顺磁共振谱已经成为了可能.通过测量碱金属原子气体的电子顺磁共振谱进行残余磁场的原位测量效果好、精度高,具有极大的应用前景.通常基于电子顺磁共振的残磁测量系统包括残磁环境和样品模块、光学探头模块、信号调制模块、环境监测模块以及信号收集与处理模块,核心是光学探头模块,决定了磁场测量的灵敏度.简要描述了电子顺磁共振技术的原理,以光泵磁力计为主介绍了基于该技术的典型磁力计和目前的发展,重点概述了基于电子顺磁共振谱的残磁测量系统、各个组成模块以及相关技术近年来的发展现状.

    电子顺磁共振磁场传感磁屏蔽极弱磁环境

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    基于改进K均值聚类的光谱重建训练样本选择研究

    刘振刘莉樊硕赵安然...
    29-35页
    查看更多>>摘要：光谱反射率重建过程中,训练样本的选择方法及样本容量与重建精度密切相关,寻找一种高效的训练样本选择方法是光谱重建的目标之一.K均值聚类计算复杂度小,计算效率高,但因聚类初始值选择的随机性,以及离群点的影响致使聚类结果不稳定,进而影响光谱重建的精度.基于此,提出了一种改进K均值聚类的训练样本选择方法.首先,将训练样本集的几何中心作为聚类中心的初始值;其次,基于高斯函数构建样本空间分布概率密度函数,并以欧几里德(欧式)距离作为其他聚类中心的度量依据;最后,在训练样本集中,基于簇内平方差度量光谱反射率样本间的相似度,将每个聚类子集中与中心距离最近的样本作为训练样本.为验证该方法的有效性,通过主成分分析法进行光谱重建.实验结果表明,所提的方法相较于传统的方法,光谱重建精度有一定的提高,重建光谱的平均均方根误差小于4％,CIE DE2000色差小于3.7567.提出的改进的K均值聚类的训练样本选择方法,能够一定程度上提高了光谱重建精度,基本满足复制再现图像的要求.

    光谱重建训练样本聚类算法改进K均值聚类

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    本刊声明

    《光谱学与光谱分析》期刊社
    35页
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    基于光谱分析的AMOLED蓝光危害与节律效应随年龄变化研究

    杨超普方文卿吴庆丰李春...
    36-43页
    查看更多>>摘要：当前光生物安全研究多针对光谱分布恒定的人工照明,且较少考虑人眼透射率随年龄变化的影响.未来20年AMOLED可能将逐步成为智能手机的主流显示屏.为了探索AMOLED的蓝光危害与节律效应与使用者年龄的关系,为AMOLED个性化设计及使用提供理论参考,我们根据CIE 203-2012A给出的人眼透射率随年龄变化的函数表达式,得到了11个不同年龄(1—100岁,每间隔10岁)人眼透射率.采集了6个不同色温(2300、2700、3400、4100、5000和6500 K)AMOLED 380～780 nm可见光波段的原始光谱分布数据,对不同色温下AMOLED的原始光谱分布数据进行归一化处理,由不同色温下AMOLED的归一化光谱分布数据乘以不同年龄人眼透射率,得到不同年龄下不同色温AMOLED在人眼视网膜上的有效光谱分布.利用人眼视网膜有效光谱分布,代替蓝光危害因子与节律因子计算公式中的原始光谱分布,计算了AMOLED在不同年龄人眼视网膜上有效光谱分布的蓝光危害因子与节律因子.通过高质量函数拟合分析,研究了AMOLED的蓝光危害与节律效应随年龄变化.研究分析结果表明:AMOLED的蓝光危害与节律效应均随使用者年龄的增大而降低;对于色温为6500 K的AMOLED,使用者年龄由1岁增加至100岁,视网膜有效光谱的蓝光危害因子与节律因子分别降低为原来的0.2907和0.4038倍;当年龄大于40岁时,各色温的蓝光危害因子与节律因子随年龄增加而降低的速度均明显加快;6个不同色温下,40—100岁的蓝光危害因子与节律因子随年龄增加而降低的平均速度,分别是1—40岁的2.7482和2.9933倍;当年龄由1岁增加至100岁,6个色温的平均蓝光危害因子与平均节律因子分别下降为原来的0.3056和0.4520倍.由以上结果知:AMOLED对年轻人的蓝光危害与节律效应较大,特别是年龄小于40岁的年轻使用者,应减少使用时间,注意蓝光危害与节律效应;蓝光危害受年龄的影响大于节律效应;该结论可为相关研究提供一定的理论参考.

    光谱分析AMOLED光生物安全蓝光危害节律效应年龄

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    《光谱学与光谱分析》2024年征订启事

    43页
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    基于可见/近红外光谱与化学计量学的杏品种无损鉴别方法

    高峰邢雅阁罗华平张远华...
    44-51页
    查看更多>>摘要：新疆南疆是全国杏种植面积最大的地区,杏品种繁多.在杏果品市场中,不同品种杏的品质和价格差异较大,以次充好、品质参差不齐等现象严重制约了新疆杏果业的发展.为探究利用可见/近红外光谱快速检测杏品种的可行性,基于样品的可见/近红外光谱与化学计量学方法,对新疆南疆地区的6个品种杏进行定性判别分析,建立一种杏品种的无损鉴别方法.采用光谱仪采集6个品种杏("黄杏"、"橄榄杏"、"小白杏"、"小米杏"、"库买提杏"、"小吊干杏")在350～1000 nm(VIS/NIR)和1000～2500 nm(NIR)两个范围内的光谱数据,去除原始光谱首端的噪声后,对保留的光谱使用Savitzky-Golay(SG)卷积平滑和多元散射校正(MSC)处理以消除光谱存在的干扰信息,采用主成分分析(PCA)、竞争性自适应重加权算法(CARS)、随机蛙跳(RF)、连续投影算法(SPA)对原始光谱降维,结合线性判别法(LDA)、朴素贝叶斯(NB)、K最近邻(KNN)和支持向量机(SVM)对全光谱和降维后光谱建模对比.结果表明:基于全光谱数据建立的模型有较为准确的分类结果,在VIS/NIR范围,SVM模型分类正确率为95.7％,NIR范围内,LDA模型分类正确率为97.8％;采用PCA、CARS-SPA、RF-SPA与SPA方法对光谱数据降维后,模型仍能保持较高的分类精度,在VIS/NIR范围,PCA-LDA模型的分类正确率为97.8％,NIR范围内,RF-SPA-LDA模型的分类正确率高达95.7％.不同模型的结果表明,VIS/NIR范围内的模型分类效果优于NIR范围内模型;4种降维方法中,PCA方法降维效果最优;4种分类器中,LDA与SVM模型的正确率高于NB与KNN模型,更适用于杏品种的鉴别.结果表明,基于VIS/NIR范围光谱结合主成分分析和线性判别法可以实现杏品种的快速无损鉴别,为杏果实的在线分拣鉴定提供了新途径.

    可见光光谱近红外光谱化学计量学杏品种鉴别

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    黄渤海沉积物有机碳光谱分析在不同仪器间的差异

    范萍萍李雪莹邱慧敏侯广利...
    52-55页
    查看更多>>摘要：光谱仪作为可见-近红外光谱分析核心工具,对于光谱分析的影响还有待深入研究.这里,以黄渤海沉积物为研究对象,利用安捷伦Cary 5000、ASD FieldSpec 4、海洋光学QEPro三种光谱仪,研究有机碳含量的反射光谱及其光谱分析在不同光谱仪间的差异.其中,Cary 5000为室内台式光谱仪,FieldSpec 4和QEPro是便携式光谱仪;QEPro只能采集200～1000 nm的反射率,而且反射率在三种光谱仪中最高;Cary 5000和FieldSpec 4能够采集完整的可见-近红外反射率(350～2500 nm),光谱曲线几乎完全一致,尤其是近红外部分,但Cary 5000采集的反射率高于FieldSpec 4.三种光谱仪的光谱分析能力也存在显著差异,其中,Cary 5000的光谱分析能力最强,其光谱模型具有很强的预测能力,建模集r2高达0.99,验证集r2高达0.86,均方根误差(RMSE)在建模集和验证集分别为0.04、0.11,相对分析偏差(RPD)高达2.6,显示了对黄渤海沉积物有机碳强大的预测能力.FieldSpec 4的建模集r2很高,达到0.98,但验证集r2仅为0.56,RMSE从建模集的0.06降为预测集的0.19,RPD仅为1.4,显示在黄渤海沉积物有机碳的预测中准确度很低.QEPro的建模集和验证集r2都很低,分别为0.75、0.59,RMSE保持稳定,均为0.18,RPD刚超出1.5(RPD=1.6),显示在黄渤海沉积物有机碳的预测上具有一定的准确度.可见,室内光谱仪比便携式光谱仪具有更强的光谱分析能力,可能是因为室内光谱仪的配置更好.同为便携式光谱仪,在黄渤海沉积物有机碳的光谱分析方面,QEPro具有和FieldSpec 4一样的光谱分析能力,甚至在稳定性上更好.由于QEPro的价格相对低廉,因此在室外沉积物/土壤碳氮光谱分析中,具有更好的性价比.该研究深入比较了不同光谱仪在相同样品的光谱分析中的差异,为不同研究的光谱分析及其模型转移提供了有效参考.

    海洋沉积物黄渤海光谱分析光谱仪海洋光学

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    CdSe/ZnS量子点和量子点-受体分子复合物的超快动力学研究

    白西林彭越张雪东葛晶...
    56-61页
    查看更多>>摘要：量子点(QD)作为一种新型的半导体纳米发光材料,由于其独特的光学性质,如发光颜色可调、尺寸可调、激发光谱宽和发射光谱窄等优点,自被发现以来一直备受关注.相比于单量子点而言,核/壳量子点更为优异的光学性能使其成为光伏器件应用中的理想材料,例如在量子点敏化太阳能电池中,Ⅰ型核/壳量子点太阳能电池器件表现出更高的稳定性和转换效率.然而,界面电荷转移和电荷复合过程如何影响器件性能一直是大家关注的焦点,相关方面认知的匮乏阻碍了量子点光伏器件的进一步发展.为了对电荷转移(CT)和复合过程有更加清晰的认识,通过利用飞秒时间分辨瞬态吸收(TA)光谱和量子化学计算相结合的方法,对Ⅰ型CdSe/ZnS核/壳量子点和三种量子点-电子受体分子(如1-氯蒽醌(1-CAQ)、蒽醌(AQ)和甲基紫(MV2+))复合物的载流子动力学进行了全面而细致的研究.通过光谱分析表明,QD-MV2+复合物发生了最快的电子转移(ET)和俄歇复合(AR)过程,并且ET速率与AR速率呈正相关关系.此外,根据Marcus ET理论和密度泛函理论计算,证明了电子受体的带隙和给受体之间的能级差作为驱动力是共同影响ET速率的关键因素.该研究为电子受体的选择提供了新的见解,对光伏器件的改进设计具有重要的指导意义.

    量子点瞬态吸收光谱密度泛函理论电子转移

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