期刊,光谱学与光谱分析 2024年卷2期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

光谱学与光谱分析

主　　编：高松

出版周期：月刊

国际刊号：1000-0593

电子邮箱：chngpxygpfx@vip.sina.com

电　　话：010-62181070

邮政编码：100081

地　　址：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

丙酮盐酸混合液提取土壤腐殖质组分的光谱学特征

宋鸽孔祥仕

474-479页

查看更多>>摘要：采用丙酮盐酸混合液提取土壤胡敏酸(HA)和胡敏素(HU)组分,利用元素分析、紫外-可见漫反射光谱和红外光谱进行结构表征.元素分析表明,HA中C、H、N和S含量均高于HU,O含量低于HU.原子比分析表明HA的缩合度相对较高,分子结构相对复杂,HU的缩合度相对较低,分子结构相对简单.紫外-可见漫反射光谱分析表明,由于腐殖质(HS)的组成复杂,多种官能团互相干扰,HA和HU紫外-可见漫反射光谱无明显特征峰,吸光度值随着波长的增加呈下降趋势,且HA包含的吸光有机成分较多,化学组成较复杂.HA和HU紫外特征参数SUV254和E4/E6比较分析表明,与HU相比,HA芳香性较大,腐殖化程度较高.红外光谱分析表明,HA和HU具有相似的红外光谱,各研究对象特征吸收峰的吸收强度不同,其中开垦黑土 20～40 cm和未开垦灰土 18～37 cm 土层HA的振动幅度较大,说明其包含的酚类化合物、含羟基化合物、脂肪族化合物和羧酸,以及含羰基的醛、酮、醚等化合物的含量较多.开垦黑土 10～20 cm 土层和未开垦灰土 18～37 cm 土层HU在各特征吸收峰振动幅度较大,说明其包含的酚类化合物、羧酸、脂肪烃和糖类化合物含量较多.红外光谱各吸收峰强度比较分析表明,开垦后黑土HA和HU酚类化合物、羟基官能团和脂肪族化合物等含量增加,而开垦后灰土HA和HU酚类化合物、羧酸和脂肪族化合物含量下降,表明开垦对黑土土壤有机质影响相对较小,并且在一定程度上增加了土壤有机质含量,而促进了灰土土壤有机质的分解.综上所述,丙酮盐酸混合液提取法为HS生物化学和生理活性的研究提供了新的技术手段,为合理利用土壤资源提供理论依据.

关键词：

胡敏酸胡敏素元素分析紫外-可见漫反射光谱近红外光谱

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高光谱图像结合卷积神经网络的马铃薯干腐病潜育期识别

张凡王文秀王春山周冀...

480-489页

查看更多>>摘要：马铃薯是世界第四大粮食作物,具有丰富的营养价值.但其在贮藏和运输过程中易被镰刀真菌侵染而产生干腐病,最终造成巨大资源浪费和经济损失,因此实现马铃薯干腐病的早期快速无损检测是必要的.在样品被病原菌侵染时,经历了健康—潜育期—轻度病害—重度病害的阶段,其中潜育期的样品难以识别,主要源于病害发生时间较短,表面未形成肉眼可见的病斑,与健康样品相似.为了实现马铃薯干腐病潜育期的识别,结合高光谱成像和深度学习展开马铃薯干腐病早期诊断研究.以健康和不同腐败程度马铃薯为实验对象,获取健康和不同病害等级的马铃薯高光谱图像.然后基于ENVI人工选取健康部位和不同腐败程度样品的病斑部位为感兴趣区域(ROI),并计算ROI的平均光谱值作为该样品的最终光谱信息.以光谱数据作为输入变量,病害等级作为输出变量,建立卷积神经网络(CNN)模型,并对其网络结构进行优化,对比分析不同模型的预测结果,筛选出最优网络层模型为Model_3_3.并基于此结构进行学习率的优化,得到Model_0.0001识别效果最好,其总体准确率、精度、灵敏度和特异性分别为99.68％、99.76％、98.82％、99.54％.为了进一步突显CNN应用于马铃薯干腐病潜育期识别的优势,建立了最小二乘支持向量机(LS-SVM)、随机森林(RF)、K-近邻法(KNN)和线性判别分析(LDA)模型.结果显示,四种常规算法模型的识别准确率分别为90.77％、92.30％、93.10％和92.34％,其中对潜育期样品识别率分别为91.00％、85.58％、94.18％和90.33％.对于总体准确率,CNN模型较几种常规方法提高了 6.58％～8.91％;对于潜育期样品的识别,CNN模型较常规方法提高了 5.55％～14.15％.研究表明,高光谱成像技术结合CNN可以有效实现马铃薯干腐病潜育期识别,为提高马铃薯病害早期诊断的智能化水平提供了参考方法.

关键词：

马铃薯干腐病高光谱成像技术卷积神经网络潜育期

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关于《光谱学与光谱分析》调整审稿费收费标准的通知

《光谱学与光谱分析》期刊社

489页

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种植不同树种对土壤可溶性有机质渗滤液组成和光谱特征的影响

王海珍郭剑芬张磊林浩...

490-496页

查看更多>>摘要：可溶性有机质(DOM)是森林生态系统重要的活性碳库和养分库,其性质受到植物种类、土壤性质、水文状况等因素影响.为探究树种对土壤可溶性有机质(DOM)渗滤液组成和光谱性质的影响,在根箱中间种植1年生米槠(CC)、杉木(CL)、花榈木(OP)幼苗,并设置不种植对照(NT)处理.于2021年8月的一场暴雨后收集根箱土壤(0～60 cm)渗滤液DOM,测定其理化性质及光谱特征.结果表明:(1)种植杉木幼苗土壤渗滤液中溶解性有机碳(DOC)含量显著高于种植花榈木和米槠幼苗(p＜0.05).(2)米槠土壤渗滤液DOM芳香化指数(SUVA254)最高,杉木土壤渗滤液DOM疏水指数(SUVA260)最低,各树种土壤渗滤液DOM相对分子量大小(SUVA280)无显著差异.(3)三种树种和未种树根箱土壤渗滤液DOM荧光指数(FluI)、新鲜度指数(Frl)、生物源指数(BIX)均无显著性差异,各处理渗滤液DOM腐殖化指数(HIX)均小于1,且种植米槠、花榈木的土壤渗滤液DOM的HIX显著高于未种树对照处理(p＜0.05).本研究土壤渗滤液DOM主要由类富里酸和类腐殖酸物质(C1),类腐殖酸物质(C2)和溶解性类微生物产物(C3)三种成分组成.相比于花榈木和杉木土壤渗滤液DOM,米槠土壤渗滤液DOM中C1、C2组分的贡献率较高,C3组分贡献率较低.(4)Pearson相关分析表明,DOC浓度与紫外指数(SUVA254、SUVA260、SUVA280)、二维荧光指数FluI及三维荧光组分C2呈负相关,与C3呈正相关关系(p＜0.05).本研究结果对亚热带树种土壤养分流动和生物地化循环研究提供一定的参考.

关键词：

可溶性有机质树种紫外光谱三维荧光光谱

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掺杂Li+的NaGdF4∶Yb3+/Eu3+上转换发光增强及防伪应用

王翀任仲翾李冬冬佘江波...

497-503页

查看更多>>摘要：稀土发光材料由于其良好的上转换发光性能已经逐渐成为荧光防伪领域的研究热点.首先采用水热法合成了一系列不同Li+掺杂浓度的NaGdF4∶Yb3+/Eu3+晶体,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、上转换发射光谱测试等表征方法,对样品的形貌、尺寸和上转换发光性能进行了分析,并选择发光强度和效果最好的晶体应用于防伪识别.实验结果表明,NaGdF4∶Yb3+/Eu3+/Li+的XRD衍射图谱与标准六方相NaGdF4的衍射峰一致,衍射峰尖锐且没有杂峰,证明合成了高纯度高结晶度的NaGdF4∶Yb3+/Eu3+/Li+晶体.晶体的SEM图可以看出生成的样品为纯六方相,分布均匀,无团聚现象.共掺Yb3+/Eu3+/Li+对晶体的结构、形貌、尺寸几乎没有影响.从上转换发射光谱可以看出,15 mol％Li+掺杂的NaGdF4∶Yb3+/Eu3+晶体绿色发光强度是未掺杂Li+的样品的6倍.考察了 980 nm激光器的功率变化对未掺杂Li+以及掺杂15 mol％Li+样品的上转换发光性能的影响,发现随着激发功率从0.8 W增加到2.2 W的过程中,上转换发光强度逐渐增强.拟合后得到样品上转换过程中的所需光子数n值接近于2,为双光子发光过程.对NaGdF4∶Yb/Eu/Li进行了荧光寿命测试,5 D1能级的荧光寿命是未掺杂的1.4倍.最后,将形貌均匀、发光强度强的NaGdF4∶0.2Yb/0.02Eu/0.15Li制成防伪油墨,通过丝网印刷技术在纸张、玻璃、塑料等材料上印刷荧光防伪图案.在980 nm激光的泵浦下,防伪图案发出明亮的绿光.在自然环境下,纸张上的防伪图案有很好的隐蔽性.图案中的"safe"字样长度为5.5 mm,字母间距为0.5 mm,在980 nm激光的泵浦下,仍然可以分辨清楚.将印制有防伪图案的塑料暴露在室外自然环境下一个月,图案没有明显改变.表明NaGdF4∶0.2Yb/0.02Eu/0.15Li制成的防伪图案分辨率高,易于识别,受环境影响小,在防伪识别方面具有良好的应用前景.

关键词：

上转换发光稀土掺杂荧光光谱防伪识别丝网印刷

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取代基位置对2,4-二苯基吡啶类铱磷光配合物光物理性能的影响

常桥稳陈祝安晏彩先刘伟平...

504-509页

查看更多>>摘要：铱磷光配合物具有高的发光效率、良好的热稳定性和发光颜色容易调节等优势,在有机发光二极管(OLED)、电化学发光池(LEC)、光催化、肿瘤诊断和传感器等领域有着重要的应用前景,是综合性能最优的电致磷光配合物.其颜色调控主要通过改变主配体和辅助配体的化学结构来实现,如通过改变配体的共轭程度、在配体上引入具有不同供/吸电子能力的取代基、在不同位置引入相同的取代基等方式可以实现发光颜色的调节,其中取代基的位置对铱磷光配合物光物理性能影响的研究较少.研究甲基处于不同取代位置对铱磷光配合物光物理性能的影响,以甲基处于2位和4位或3位和5位的2,4-二苯基吡啶为主配体、2,2,6,6-四甲基庚二酮为辅助配体,合成出2个新的铱磷光配合物(2,4-2Me-dppy)2Ir(tmd)和(3,5-2Me-dp-py)2Ir(tmd).通过元素分析、核磁共振谱和单晶X射线衍射等测试了配合物的组成和空间结构,两个配合物均呈稍微扭曲的八面体构型,空间群分别为C1 2/c 1和P-1,晶系分别为单斜和三斜;通过热重分析研究了配合物的热稳定性,两个配合物均具有较好的热稳定性,热分解温度分别为307和318 ℃;通过紫外可见光谱和光致发光光谱研究了配合物的光物理性能,两个配合物在溶液中发射波长分别为545和572 nm,溶液中量子产率分别为70％和92％.进一步探讨了取代基位置对铱磷光配合物光物理性能的影响,研究发现:甲基所处的位置对2,4-二苯基吡啶类铱磷光配合物的发光颜色和发射波长有着显著的影响.与甲基处于2位和4位得到的铱磷光配合物相比,甲基处于3位和5位时得到的铱配合物的发射波长产生了明显的红移,为纯正的黄光发射,是一种潜在的黄光材料,并有望在OLED照明中得到应用.

关键词：

铱配合物磷光材料苯基吡啶取代基位置光物理性能影响

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结合FBG-FP的变压器局部放电光纤全方向传感研究

吴柯洁陈伟根张知先宋雨轩...

510-518页

查看更多>>摘要：为实现变压器局部放电的灵敏检测,避免漏检局部放电信号,基于光纤布拉格光栅(FBG)与法布里珀罗腔(Fabry-Perot cavity)传感原理提出了一种结合FBG-FP的变压器油中局部放电光纤全方向传感方法.介绍了 FBG与FP腔的局部放电传感原理,局部放电产生的超声波会引起FBG反射光谱与FP腔干涉光谱的偏移,通过光谱边缘解调法进行光强解调可实现局放信号的检测.研制了局部放电光纤全方向传感器,通过3D打印技术制作了尺寸为25 mm× 25 mm× 25mm的长方体探头,探头中空结构用于插入单模光纤形成FP腔,四个侧面用于形成膜片式FBG传感结构,可接收不同方向的超声信号.基于变压器油中局部放电的频谱特性与液相环境中膜片的振动模型设计了超声传感膜片,选用镀有高反介质膜的康宁玻璃作为FP腔传感膜片,膜片半径为1.7 mm,厚度为0.165 mm,理论谐振频率为82 kHz;选用单晶硅作为FBG传感膜片,膜片半径为2.5 mm,厚度为0.1 mm,理论谐振频率为25.6 kHz.搭建了光纤局部放电传感系统并进行了局部放电光纤全方向传感器性能测试.通过断铅实验测得变压器油中传感器FBG传感膜片实际谐振频率约为23 kHz,FP腔传感膜片实际谐振频率为71.4 kHz.将光纤全方向传感器与压电传感器(PZT)对同一局部放电信号进行对比检测,光纤全方向传感器FBG传感部分可检测到83.8 pC的金属尖端放电,FP腔传感部分可检测到27.1 pC的金属尖端放电,其局部放电检测灵敏度高于PZT.测试了传感器的方向响应,普通的FP传感器高灵敏检测范围有限,存在检测盲区,所研制的光纤全方向传感器FP腔传感部分与FBG传感部分高灵敏检测范围互补,可实现局部放电全方向灵敏检测,具有良好的方向响应性能.

关键词：

变压器局部放电光纤布拉格光栅法布里珀罗腔全方向

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弱光下锑基太阳电池的光谱响应与性能优化

曹宇凌同曲鹏王长刚...

519-526页

查看更多>>摘要：锑基薄膜太阳电池因其制备方法简单,原材料丰富,光电性能稳定等优点而得到了快速发展.其中锑基吸光层材料(硫化锑、硫硒化锑、硒化锑)具有高吸收系数特点,因而在室内或者水下等弱光条件下具有相当大的应用潜力.通过构造两种衰减光谱以研究新型锑基薄膜太阳电池在弱光下的光电响应.首先通过厚度调节硒化锑太阳电池的吸光能力,发现当吸光层厚度较薄时,电池的光电转换效率存在较大差值;而当吸光层厚度过厚时,电池性能又因载流子复合的增大而降低.在吸光层厚度处于合适的0.4～1.2 μm之间时,硒化锑太阳电池在长波衰减光谱和短波衰减光谱下都能获得高于16％的转换效率.然后通过硒含量调节锑基太阳电池的光谱吸收范围,发现长波衰减光谱下,锑基太阳电池的器件性能显著高于标准光谱,并且在20％～40％硒含量下能够获得最佳的转换效率.而在短波衰减光谱下,锑基太阳电池的最佳性能出现在硒含量为60％的情况下.因而在弱光条件下,锑基太阳电池的最佳硒含量需要通过具体的光谱特性确定.最后研究了两种衰减光谱下,硫化锑/硒化锑双结叠层太阳电池的光谱响应特性.发现在短波衰减光谱下,叠层太阳电池效率会随着总厚度的增加而增加.而在长波衰减光谱下,叠层太阳电池的最佳性能能够一直保持在较高水平.当叠层电池总厚度为2μm,且硫化锑顶电池厚度在0.5～1.2μm之间时,器件在两种衰减光谱下都能够实现光谱能量在两个子电池中的合理分配,使得叠层电池效率能够保持在20％以上.通过该研究对锑基太阳电池器件结构的合理设计,能够保证单结和双结器件在不同弱光条件下的高性能输出,为高环境适应性的锑基薄膜太阳电池的研发提供技术支持.

关键词：

锑基薄膜太阳电池衰减光谱弱光响应吸光层厚度转换效率

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敬告读者——《光谱学与光谱分析》已全文上网

《光谱学与光谱分析》期刊社

526页

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大孔柚子型微结构光纤探针的表面增强拉曼散射性能研究

李佳轩付子珍曹茜清胡志国...

527-533页

查看更多>>摘要：随着光纤制备工艺以及纳米材料制备技术的发展,光纤探针已成为一种新型的表面增强拉曼散射(SERS)基底,通过在普通单模光纤或多模光纤上制备不同的结构并修饰相应的纳米材料,可以得到多种类型的光纤表面增强拉曼散射探针,并实现较好的检测效果.但受限于光纤本身的结构,普通光纤仅能利用端面或侧表面提供拉曼检测的"热点"区域,限制了其SERS性能的进一步提高.因此制备了大孔柚子型微结构光纤(MSF)表面增强拉曼散射(SERS)探针,其中大孔柚子型MSF SERS探针结构通过一段阶跃多模光纤与柚子型微结构光纤熔接制得.实验分别对自制的纳米银溶胶基底以及大孔柚子型MSF SERS探针的SERS性能进行检测.采用溶胶自组装法制备负载银纳米颗粒的MSF SERS探针,通过控制自组装时间制备不同光纤SERS探针(Ag/MSF-x,其中x为自组装时间,分别为15、30、45、60 min).采用溶液检测方法,利用Ag/MSF-x探针对10-3 mol·L-1的亚甲基蓝(MB)探针分子进行检测,通过比较相同条件下的增强效果筛选得到Ag/MSF-45探针.为进一步检测Ag/MSF-45探针的SERS性能,制备不同浓度的MB溶液,分别利用纳米银溶胶基底和Ag/MSF-45探针对其进行检测.实验结果表明,纳米银溶胶基底对MB的检测限(LOD)为10-6 mol·L-1,Ag/MSF-45探针对MB的检测限(LOD)为10-7 mol·L-1;拉曼信号的再现性结果表明纳米银溶胶基底以及Ag/MSF-45探针在各个特征峰处的RSD值均在合理范围内;在1 619 cm-1拉曼位移处对纳米银溶胶基底以及Ag/MSF-45探针检测MB的拉曼强度和浓度进行对数转换拟合,纳米银溶胶基底的拟合优度R2达0.916 28,Ag/MSF-45探针的拟合优度R2达0.988 48;纳米银溶胶基底和Ag/MSF-45探针的再现性结果表明,其在各个特征峰处的RSD值均处于合理范围,但Ag/MSF-45探针的各特征峰RSD值均小于纳米银溶胶基底,最大为13.89％;利用10-6 mol·L-1的MB对Ag/MSF-45探针的增强因子(AEF)进行计算,Ag/MSF-45探针的AEF达到6.09 × 106,表现出良好的增强效果.因此,基于大孔柚子型MSF SERS探针凭借独特的空气孔结构使其具有较高的灵敏度以及良好的再现性,且其SERS性能均优于纳米银溶胶基底,在农业、化学分析、生物检测等领域及大分子物质检测等方面应用前景广泛.

关键词：

表面增强拉曼散射柚子型微结构光纤光纤探针纳米银溶胶亚甲基蓝

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