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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

    空间外差遥感数据光谱-干涉图双向校正算法研究

    王新强王祯梁秋裕熊伟...
    963-968页
    查看更多>>摘要：空间外差光谱技术(SHS)作为新型高光谱分析技术,被广泛应用于大气检测、卫星遥感等领域,但由于空间外差光谱仪的制作不理想或工作环境的变化都会改变仪器参数而引入误差,使干涉图数据不准确,需要进行误差校正.在卫星平台下,由于与地面环境的巨大差异,导致地面测定的校正参数对空间外差干涉图数据不再适用,特别是调制项误差(相位误差和非均匀误差)的改变,极大影响了光谱的准确性.针对空间外差遥感数据的调制项误差,从光谱与干涉图两个方面入手,进行误差分离与原因分析,认为空间外差遥感数据误差主要来源于CCD尺寸伸缩导致的光谱频率变化和CCD响应改变导致的干涉图强度变化,提出了光谱-干涉图双向校正方法.校正测试数据选取高分五号搭载检测仪(GMI)实测的12条O2吸收光谱.取其中一条作为标定光谱,以SCIATRAN仿真的无误差光谱为基准,与标定光谱进行对比,分析两者在光谱维的频率偏差,通过特征峰频率确定两者的频率变换关系.然后根据变换关系将仿真光谱进行频率拉伸,使拉伸后的仿真光谱与实测光谱谱峰重合,计算拉伸仿真光谱与实测光谱干涉图,将两者干涉图相比得到干涉图强度的变化关系.最后将干涉图强度变化关系用于其余11条光谱的校正,得到校正后光谱.为了衡量校正效果,以校正前后光谱的标准差、均方误差和信噪比作为评价指标.结果显示标准差、均方误差都明显降低,同时信噪比显著增大,且标准差基本都在0.07以下,信噪比基本能达到20以上.其中校正效果最好的实测光谱,标准差减少了 0.376 7,信噪比提高了 25.101 6,均方误差降低了 0.158 7,校正效果较差的实测光谱,标准差减少了 0.229 6,信噪比提高了 9.632 8,均方误差降低了 0.104 9.因此所提出的光谱-干涉图双向校正方法对空间外差遥感数据的误差校正起到较好的效果,且处理过程简单,为同类数据的处理提供了一种新思路.

    空间外差遥感误差校正光谱谱峰频率干涉图强度幅值

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    一种自适应的三维荧光光谱去散射方法

    伍卓慧黄冰佳李学勤王晓萍...
    969-976页
    查看更多>>摘要：三维荧光光谱因其数据量大、灵敏度高等优点,在食品科学、分析化学、生物化学和环境科学等领域应用广泛.然而,因为同时存在瑞利散射和拉曼散射,给三维荧光光谱的定量分析和数据显示带来了困难.因此,在数据处理前期,消除散射干扰对其具有重要意义.在已有方法中,对较低浓度溶液和散射峰与物质荧光信号重叠严重光谱的去散射算法的研究相对空白.针对现有问题,提出了一种自适应的三维荧光光谱去散射方法.首先,该方法通过减去每次实验获取的溶剂的光谱基线来校正拉曼散射和背景干扰.然后综合考虑散射峰与物质峰的荧光强度和重叠程度将光谱分为五类情况对应三个重叠等级:无重叠、微弱重叠和严重重叠,分别采用置零法、分段三次Hermite插值多项式算法和高斯拟合-分段三次Hermite插值多项式耦合算法对瑞利散射进行校正处理.此方法基于一维插值,仅对单个发射光谱进行研究,降低了算法复杂度,计算时间较短.通过对酪氨酸、黄腐酸、萘乙酸和罗丹明B四种典型有机化合物进行实验,评估了该方法扣除散射干扰的有效性.并且与现阶段研究中使用最多的Delaunay三角形内插值法进行比较,以重叠区域散射校正后的数据对四种有机化合物分别进行浓度回归,此自适应方法所得的平均决定系数为0.996 2,相比于Delaunay三角形内插值法提高了 5.04％.同时,通过对比天然有机化合物黄腐酸分别经此方法和Delaunay三角形内插值法进行散射校正后的三维荧光光谱,进一步证明了该方法更好地保持了物质荧光光谱区域的结构特征,有效地避免了过拟合现象的发生.最后,利用该方法对模拟突发污染水样进行监测,验证了此方法具有很好的普适性,有实际应用价值,为三维荧光光谱去散射提供了一种新的思路.

    三维荧光光谱瑞利散射拉曼散射自适应去散射

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    LASSO-LSSVM与激光诱导击穿光谱技术结合提高铝合金中Mn成分检测精度研究

    戴宇佳高勋刘子源
    977-982页
    查看更多>>摘要：铝合金作为一种重要的航空航天装备材料,其元素含量是决定铝合金材料质量和性能的关键因素,其组成成分的多样性对铝合金的铸造、冶炼以及回收分类有较大的影响,其中Mn是铝合金中的重要元素,能够止铝合金的再结晶过程,提高再结晶温度.铝合金成分的定量测定是合金成分在线检测的重要组成部分.信号波动(激光能量波动、等离子体不稳定性、样品不均匀性等)和自吸收效应对激光诱导击穿光谱(LIBS)技术测定铝合金中微量元素有一定影响.为了消除自吸收效应和信号波动所引起的偏差,提出了一种利用LIBS技术结合LASSO-LSSVM机器学习法检测铝合金材料中微量元素含量的新方法.利用最小绝对收缩和选择算子(LASSO)模型对光谱特征向量进行选择,降低光谱数据的维度从而与训练样本相匹配,降低了过拟合风险,有效提取表征LIBS光谱最重要的特征.利用最小二乘支持向量机(LSSVM)模型对LASSO所选择的特征光谱进行训练,分析结果与内标法和偏最小二乘回归(PLSR)相比,LASSO-LSSVM回归模型的精度和准确性都有所提高,其中,Mn元素回归曲线的相关系数(R2)从74.62％提高到99.29％,平均相对误差(ARE)从22.38％降低到3.56％,训练集均方根误差(RMSEC)从0.66 wt％降低到0.040 wt％,测试集均方根误差(RMSEP)从0.58 wt％降低到0.042 wt％.LASSO-LSSVM回归模型适用于复杂、不确定性较高的高维光谱数据,能够大大降低输入光谱数据的维数和冗余信息,因此,该模型减少了LSSVM的过拟合问题.研究结果表明,LIBS技术和LASSO-LSSVM回归模型的结合可以有效改善LIBS技术对于铝合金材料的定量分析性能,是一种简单、可靠、高精度检测合金含量的新方法.

    激光诱导击穿光谱铝合金LASSO-LSSVM定量分析

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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
    982页
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    北京先农坛建筑彩画颜料的光谱学研究

    马峻杰李岩吴福容何康...
    983-990页
    查看更多>>摘要：北京先农坛是明清时期皇家祭祀建筑的重要历史遗迹,是中华民族传统重农思想的传播载体,见证着中华文化源远流长.在自然和人为因素的长期影响下,先农坛建筑彩画出现了烟熏、剥落等多种病害,亟待保护.为了获取先农坛建筑彩画中的物质成分信息以支撑彩画的保护修复工作,应用便携式拉曼光谱仪、便携式X射线荧光(XRF)对先农坛具服殿中三幅具有代表性的建筑彩画进行无损分析,结合显微拉曼光谱、扫描电镜-能谱(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)等方法对残片的分析,成功获得了绘制彩画所用颜料的主要成分.结果表明,三幅彩画的打底材料均含有碳酸钙,金龙图案表面有金箔留存.此外,在原始彩画中使用了朱砂、铅丹、铅白、氯铜矿和靛蓝等颜料;修复彩画中除上述朱砂、铅丹、铅白外,在金龙图案区域检测到了铅丹和雌黄的混用,且所用蓝色和绿色颜料分别为群青和巴黎绿,这与原始彩画中所使用的颜料不同;在重绘彩画中鉴别出多种近代合成颜料,如钛白、铬黄、苏丹红Ⅰ、酞菁绿、群青、亮红色β-萘酚等.根据颜料的使用情况结合史料记载,确定了三幅彩画的绘制时期分别为1754年、1860年以及1997年左右.由于缺乏对原始彩画中所用颜料的了解,导致后期修复的彩画所用颜料与原始彩画不同.该研究不仅有助于建筑彩画保存历史的判断,更为彩画的保护提供了可靠依据,对后续的保护和修复工作具有重要的指导意义.

    北京先农坛拉曼光谱建筑彩画颜料

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    第23届全国分子光谱学学术会议和第五届光谱年会暨黄本立院士百岁华诞学术研讨会(第一轮通知)

    中国光学学会中国化学会中国光学学会光谱专业委员会厦门大学...
    990,1004,1017页
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    红外光谱的不同产地黑果腺肋花楸果实鉴别

    杨承恩李萌王天赐王金玲...
    991-996页
    查看更多>>摘要：黑果腺肋花楸是已被列入新食品原料名单中的小浆果,富含花青素等成分,在酒类、饮料、功能食品、化妆品等领域广泛应用,具有较高的经济价值.因受不同产地气候等环境因素及种植条件的影响,黑果腺肋花楸果实品质差异明显.为规范黑果腺肋花楸果品市场管理,以中红外光谱技术结合化学计量学方法对不同产地黑果腺肋花楸果实进行鉴别.采集15个产区共750份黑果腺肋花楸果实红外光谱数据,采用K-S样本划分法,按4:1比例将样本划分为训练集和测试集,并进行多元散射校正(MSC)、标准正态化(SNV)、移动平滑(SG)、一阶导数(FD)、二阶导数(SD)等光谱预处理,与原始光谱进行支持向量机(SVM)建模识别效果对比,确定最佳光谱预处理方法,同时对最佳光谱数据进行归一化处理.采用竞争性自适应重加权算法(CARS)和连续投影算法(SPA)提取光谱特征信息,并结合随机森林(RF)、极限学习机(ELM)、支持向量机(SVM)、偏最小二乘-判别分析(PLA-DA)进行建模对比,确定最佳模型.结果表明,MSC为最佳光谱预处理方法,MSC-SVM训练集识别率为93.33％,测试集识别率为92.67％,能有效减少光谱采集时产生的随机误差.经CARS、SPA提取MSC特征光谱波长,进行4种算法的建模结果对比,确定SPA-SVM模型为最佳识别模型,其训练集与测试集识别率均为100％,且仅需16个波长点即可完成准确识别.红外光谱结合化学计量学方法,尤其是SPA-SVM模型,可准确鉴别黑果腺肋花楸果实产地,为黑果腺肋花楸果实产地溯源、质量评价提供快速、简便的方法支撑,为打造地区特色品牌提供技术基础.

    黑果腺肋花楸红外光谱产地鉴别支持向量机

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    基于高光谱数据的地表水化学需氧量反演

    王雪映刘适搏朱继伟马婷婷...
    997-1004页
    查看更多>>摘要：化学需氧量(COD)是地表水质量评价的重要指标.传统的COD检测方法存在需使用有毒试剂、易造成二次污染等缺点,高光谱法可避免上述缺点,在COD检测方面有着广阔的应用前景.为了探索在室内利用高光谱技术反演地表水COD浓度的可行性方法,以吉林省内流域的129个地表水样本为研究对象,将样本集以3:1划分为训练集和测试集,使用高光谱成像系统收集样本的DN值并计算相应的水体光谱反射率,采用导数法进行数据预处理,通过Pearson相关性分析判断光谱数据与COD浓度实测值间的相关程度并提取特征谱数据.利用全谱数据和特征谱数据分别建立基于粒子群算法优化的最小二乘支持向量机(PSO-LSSVM)反演模型,通过决定系数R2、均方差RMSE和相对偏差RPD分析比较这几种模型的预测精度和可靠性.研究结果表明:经过导数法预处理后,地表水COD浓度与光谱反射率的相关性明显增强;利用导数光谱数据建模的预测结果优于用原始光谱数据建模的预测结果;提取特征谱数据所建立的模型比利用全谱数据建立的模型有更好的预测效果.其中采用一阶导数预处理方法并利用特征谱建立的地表水COD浓度反演模型预测结果最好,验证集决定系数R2=0.856 7,均方差RMSE=3.822 9,相对偏差RPD=2.641 4.以上研究初步证实了在室内基于高光谱数据对地表水COD浓度进行反演的可行性,为高光谱技术用于地表水COD检测提供了新的方法和思路.

    高光谱化学需氧量导数法最小二乘支持向量机粒子群算法

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    ZnO/ZnSe复合材料的制备、表征及催化特性

    张晓凯蒋瑞枫付晓雪刘忠民...
    1005-1010页
    查看更多>>摘要：对传统的两步水合热法进行改进,采用更加经济、安全、简便的方法在室温下合成ZnO/ZnSe核壳结构.调节原料比例,实验温度,优化了制备ZnO/ZnSe核壳结构的最佳生长与修饰条件,使其具有良好的分散性,时间稳定性,良好的发光特性.研究采用醋酸锌作为锌源,硒粉作为硒源,通过调整原料比例以及实验温度制备出球形核壳结构的ZnO/ZnSe复合材料,用透射电子显微镜(TEM),X射线粉末衍射仪(XRD),紫外可见分光光度计(UV-Vis),光致发光光谱(PL),X射线光电子能谱(XPS)对晶体结构进行了表征,同时对光催化性能进行了研究.结果表明,改变实验条件,原料比例为Zn:Se=1.6:1,温度为80 ℃时生成的ZnO/ZnSe核壳结构对甲基橙溶液有较好的吸光效果.ZnSe过厚的壳层生长会阻碍复合材料对甲基橙的降解效率.实验数据结合理论分析得到了实验最佳条件.

    ZnO/ZnSe核壳结构光催化透射电镜X射线光电子能谱

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    好氧堆肥污泥农用后溶解性有机质释放特征

    时聪慧张瑞昌朱书法李欣彤...
    1011-1017页
    查看更多>>摘要：研究污泥农用后溶解有机质(DOM)的释放特征,有助于评价和预测土壤中共存污染物的环境行为和效应.以河南省洛阳市某污泥处理厂好氧堆肥后的市政污泥作为样本,利用扫描电子显微镜(SEM)、总有机碳分析仪、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、凝胶渗透色谱(GPC)、三维荧光光谱(3D-EEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和核磁共振波谱(NMR)等表征技术,研究污泥农用后释放DOM的浓度、分子量、组成和结构等性质的演变特征.结果表明,污泥还田60 d内,释放的DOM微观形貌上存在较大变化,由致密块状物变为不规则松散物质;污泥农用后释放溶解性有机碳(DOC)量在4.25～6.22 mg·g-1污泥范围,呈现先上升后稳步下降的趋势;释放过程中,污泥DOM的分子量和芳香性等性质也存在显著的变化:污泥DOM重均分子量由0.5 d时2 674 g·mol-1的逐渐升高为60 d的129 026 g·mol-1;污泥还田后释放的DOM分子中芳香性物质逐渐积累;3D-EEM结合平行因子分析(PARAFAC)模型分析污泥释放DOM中的荧光物质,发现DOM中荧光物质主要为类富里酸和类腐殖质,释放过程中,类腐殖质逐渐积累,DOM整体上呈现腐殖化趋势;FTIR图谱表征污泥DOM脂肪族烷烃类物质的减少和芳香烃物质生成.污泥还田后释放DOM数量和性质变化,显著改变土壤中共存污染物环境行为和生态效应.该研究可为评估和预测污泥农用后产生的环境影响提供理论依据,也对市政污泥的资源化利用具有一定指导意义.

    污泥农用溶解性有机质释放特征分子量芳香性

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