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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

    空间偏移拉曼光谱分析技术及其在食品次表层检测中的应用

    刘振方黄敏朱启兵赵鑫...
    1201-1208页
    查看更多>>摘要：空间偏移拉曼光谱(SORS)是一种应用于浑浊/分层介质深层无损检测的新型拉曼光谱分析技术.分层物质不同深度的拉曼信号随传输距离增加对探测器的贡献产生规律性变化,SORS技术通过采集偏移激光入射点不同距离的拉曼光谱,结合最佳偏移距离信号增强、次表层谱峰识别、次表层信号分离等方法降低表层的干扰,获取纯净的次表层物质拉曼信号,然后借助拉曼的分子特异性实现无损的次表层物质定性和定量检测.介绍了空间偏移拉曼光谱技术的基本概念及测量技术,详细阐述了空间偏移拉曼光谱数据的分析方法及该技术在食品次表层检测中的应用,讨论了空间偏移拉曼光谱技术的限制条件并展望了该领域的未来发展.

    空间偏移拉曼光谱次表层无损检测食品品质检测信号识别信号分离

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    基于CDs的荧光探针在酒类等发酵食品检测中的研究进展及趋势

    陈红琴严梦茹严恒李苑麟...
    1209-1217页
    查看更多>>摘要：发酵食品是人类食物链中不可或缺的一部分,由于复杂的原料、工艺以及菌株发酵等因素,使得其风味成分快速直观分析以及有害物质测定、假冒伪劣甄别存在一定的局限性.碳点(CDs)是一类荧光纳米材料,拥有良好的荧光特性、优异的生物相容性、生产简便以及可修饰等特点.CDs荧光探针在食品风味检测、食品中安全指标测定以及食品真伪鉴别等方面展示出巨大的应用潜力.与大型检测仪器相比,CDs荧光探针对发酵食品的检测具有简便、灵敏度高、响应迅速等优点,其可调荧光特性以及稳定的荧光信号输出,可以对发酵食品中关键物质信息进行快速提取和转换,结合化学计量法就能实现对发酵食品的快速原位检测以及真伪鉴别.在此,对CDs的制备、光学性质、形成机制做了简要概述,并重点对CDs荧光探针在酒类发酵食品的风味成分分析、有害物质检测,以及非酒类发酵食品有害物质检测等领域进行了综述.总结了CDs荧光探针在发酵食品检测中面临的挑战并进行了展望,进一步拓展CDs荧光探针在发酵食品中的检测应用,以期为CDs荧光探针在发酵食品检测领域的开发和应用提供参考.

    碳点荧光探针检测技术发酵食品

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    基于便携式地物高光谱仪的文物材料分析研究进展

    王聪Mara Camaiti刘呆运铁付德...
    1218-1226页
    查看更多>>摘要：文物承载着灿烂文明,传承着历史文化,是全人类的宝贵遗产.由于文物不可再生的珍贵性,以及最少干预的文物保护基本原则,无损分析技术始终是文物制作工艺研究、劣化机理及保护修复研究中材料分析的最主要技术手段.因此,研发、应用新型无损分析技术是文物保护利用的重要研究方向.近年来,源于遥感领域的便携式地物高光谱仪在文物材料分析中展现出强大应用潜力,并且已在石质古建筑、绘画等文物修复中成功应用.作为一种无需采样的非侵入式光谱技术,便携式地物高光谱仪可在极短时间获取一个涵盖可见光-近红外-短波红外波段(350～2 500 nm)的全波段、高分辨率反射光谱.同时,其便携程度很高,对工作环境、光源等无特殊要求,可在野外文物或遗址现场原位使用.此外,在采集光谱数据的同时还可通过遥感技术实现数据的远程传输和分析.上述技术特点使其在文物材料分析中具有独特的应用优势.以光谱技术的基本原理为基础,首先介绍了目前文物材料分析中常用便携式地物高光谱仪的设备型号及其性能指标;其次细致梳理了近十年来其在有机质/无机质文物材料定性和定量分析、文物保护材料分析,以及文物修复原位、实时监测等方面的应用现状;之后深入探讨了谱图预处理的规范和建立标准波谱库等两个影响该技术应用效果的关键问题;最后展望了该技术的发展趋势,预期在脆弱有机质文物分析、多种分析技术联合应用和定量分析研究方面前景广阔.

    地物高光谱仪文物材料分析无损分析

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    基于NSGA-Ⅱ算法选择光谱反射率重建样本的研究

    林鹭王智峰李超
    1227-1232页
    查看更多>>摘要：为解决光谱反射率重建过程中训练样本数目庞大导致工作量大,重建精度不高等问题,提出一种基于NSGA-Ⅱ算法的光谱反射率重建样本选择方法.近日Liang等提出了一种从大量样本数据中选取具有代表性样本的新方法,定义光谱重建误差为均方根误差与拟合优度系数的乘积,以这一标准选择光谱重建误差最小的样本作为代表性样本进行光谱反射率重建.受Liang等人工作的启发结合NSGA-Ⅱ算法选择代表性样本,先对全体训练样本使用多项式回归算法和伪逆法进行光谱反射率重建,再使用NSGA-Ⅱ算法,设定两个目标函数,一个是所需代表性样本个数的光谱均方根误差的和,另一个是拟合优度系数倒数的和,令两个目标函数值最小.将经过NSGA-Ⅱ算法挑选出的Pareto等级为1的全部样本按照样本出现次数由高至低排序,以此顺序从高到低依次选为代表性样本,直至达到所需代表性样本个数.若从Pareto等级为1的样本集合中挑选的代表性样本数不足所需要的个数则选择下一等级出现次数最多且没有被选择过的样本直至代表性样本数达到需求.将1 269块无光泽Munsell标准色卡按照样本下标划分为偶数色卡、奇数色卡,第一组实验用Munsell奇数色卡为全体训练样本,从Munsell偶数色卡中随机选择20个色块为测试样本.第二组实验选用Munsell偶数色卡为全体训练样本,从Munsell奇数色卡中随机选取20个色块为测试样本.第三组实验训练样本与第一组相同,RC24色卡为测试样本.将该方法与Mohammadi、Cao、Liang等提出的三种样本选择方法进行对比.通过实验得到使用NSGA-Ⅱ算法结合多项式回归与伪逆法选择的代表性样本重建的光谱反射率在均方根误差和色差两个指标上均优于现有的样本选择方法,并且该方法不限于特定系统,具有通用性.

    光谱反射率重建NSGA-Ⅱ多目标优化样本选择

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    基于黑翅土白蚁翅膀的银膜制备及对有害物的SERS检测

    田恬常发仙张德清司民真...
    1233-1238页
    查看更多>>摘要：基于磁控溅射系统制备银纳米薄膜的方法,在黑翅土白蚁(俗称飞蚂蚁)翅膀上沉积银膜制备了三维结构的表面增强拉曼散射光谱(SERS)基底.所制成的基底是聚集了银纳米粒子且保留了黑翅土白蚁翅膀纳米结构的银膜基底.通过优化制备条件,得到在沉积时间为7.5 min时,所制备基底的增强效果最好.用FDTD仿真对不同沉积时间的黑翅土白蚁翅膀银膜基底的增强效果进行了分析,结果清楚地表明溅射时间为7.5 min基底具有更强的电场分布,得到溅射时间为7.5 min基底具有最好的增强效果.这与用罗丹明6G(R6G)探针分子对不同沉积时间的黑翅土白蚁翅膀基底研究的结果是一致的.利用该基底对R6G进行了检测,得到对R6G的检测浓度可达10-9 mol·L-1,表明该基底具有较好地增强效果.将该基底应用于检测福美双农药,实验结果表明黑翅土白蚁翅膀银膜基底对福美双的检测浓度可达5.0×10-8 mol·L-1,已经超过了 2021年国家制定的福美双溶液残留(4.16×10-7 mol·L-1)的检测标准,可用于对福美双农药残留的快速检测.另外该基底也有望对其他有害物残留进行快速检测.

    黑翅土白蚁翅膀磁控溅射表面增强拉曼散射光谱福美双

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    锂电池正极材料化学及形貌的X射线纳米谱学成像研究

    高若阳张玲陶芬汪俊...
    1239-1244页
    查看更多>>摘要：锂离子电池高镍三元正极材料是储能领域的研究热点之一,多次循环后材料内部化学不均匀性与形貌缺陷,会造成电池失效与性能衰退,深入了解电池容量衰减变化及其原因需要对材料进行快速、高效无损的观测和分析.基于同步辐射的硬X射线全场透射显微镜(TXM)是一种可无损研究物质内部结构且具有纳米分辨的成像技术.随着高亮度、高性能同步辐射光源的发展,同步辐射的TXM技术获得了快速发展,使得TXM成像方法具有更高的实验效率和空间分辨率.X射线纳米谱学成像(TXM-XANES)是将TXM与X射线吸收近边结构谱(XANES)有机结合的成像方法,TXM-XANES能够从纳米尺度上表征微米级能源材料的内部元素空间分布及化学态等信息,解决了常规方法由于表征材料局部区域而缺乏整体表征,或表征集合平均值特性而错过材料局部化学状态变化的问题.TXM-XANES作为基于TXM发展的多模态联合表征技术,已逐渐成为能源材料研究的重要实验方法之一.介绍了上海光源纳米三维成像线站及TXM成像系统,阐述了 X射线纳米谱学成像方法的原理及其特点.X射线纳米谱学成像和纳米CT方法对锂离子电池正极高镍层状三元氧化物材料LiNi0.5Co0.2Mn0.2O2(NCM622)粉体进行了表征,获得了纳米尺度下NCM622单颗粒样品中Ni元素化学态的空间分布信息及单颗粒的三维结构信息.对电池材料的三维X射线纳米谱学成像方法进行了介绍和展望.

    纳米谱学成像全场透射X射线显微镜锂电池同步辐射

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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...
    1244,1254,1261页
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    激光诱导荧光检测鸡蛋抗生素残留的方法研究

    程文轩张庆贤刘宇邹立扣...
    1245-1254页
    查看更多>>摘要：禽蛋产业中抗生素残留超标问题作为重要的食品安全问题之一,近些年来受到了广泛关注.目前对畜禽产品抗生素残留的检测方法主要采用微生物检测法、免疫分析法、高效液相色谱法等方法,但这些方法对于现场样品的快速检测还存在一定的不足.应用具有高灵敏度、高分辨率、速度快等特点的激光诱导荧光分析技术,开展鸡蛋中抗生素残留快速检测方法研究.样品以蛋清为溶剂,抗生素种类选用鸡蛋中可能残存的抗生素,包括环丙沙星、诺氟沙星、氧氟沙星、土霉素和庆大霉素,通过加入抗生素试剂模拟鸡蛋中抗生素的残留,测定了不同浓度下的抗生素荧光光谱.采用欧氏距离及概率密度的方法进行定性分析,定性分析的准确率在三倍标准差范围内达到了 100％.在对已有的几种不同浓度样品进行检测分析后,建立了每种抗生素对应的c-S拟合曲线.结果表明,在有效检测范围内(环丙沙星:0.000 1～1 mg·mL-1,诺氟沙星:0.000 2～1 mg·mL-1,氧氟沙星:0.000 05～1 mg·mL-1,土霉素:0.000 1～0.2 mg·mL-1,庆大霉素:0.01～1 mg·mL-1),可以根据荧光峰的净峰面积比较准确地计算抗生素含量.最后,计算了抗生素定量曲线的准确度和检出限,说明了该方法可以应用到鸡蛋中抗生素的残留量检测,但目前还存在检出限较高的问题,需要更进一步研究来降低检出限.

    激光诱导荧光光谱法抗生素残留定性定量检测

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    亮氨酸与异亮氨酸太赫兹光谱的振动模式分析

    刘晓松赵国忠屈媛
    1255-1261页
    查看更多>>摘要：氨基酸是含有碱性氨基和酸性羧基的有机化合物,是构成蛋白质的基本单位,其种类,数量和排列直接影响蛋白质的生物功能,对维持机体功能有重要意义.氨基酸分子间振动模式(扭转,氢键和集体振动)大部分处于太赫兹(THz)波段,表现出独特的吸收特征,因此,对氨基酸进行THz光谱研究,能够更全面了解生物特性.总结前人实测的亮氨酸与异亮氨酸位于0.2～2.6 THz波段的吸收谱,同时,利用量子化学计算方法解释其形成机理.使用Gaussian09软件对单分子构型模拟计算,模拟方法为半经验法(PM6),从头计算法(HF,MP2)和密度泛函理论(B3LYP,M06-2X)结合6-311+G(d,p)高斯型基组;使用Materials Stu-dio 2019软件对晶胞构型模拟计算,模拟方法为广义梯度近似的PBE,PBEsol,RPBE和WC等四种密度泛函结合平面波基组.结果表明:单分子构型模拟均缺少吸收峰位,不同方法对同一振动模式的峰位计算不同,因此,对分子间相互作用较强的结构,进行单一方法的该构型模拟,很大程度不能正确匹配振动模式,且受原子轨道线性组合方法影响,与输入结构相比,输出结构由COO-和NH3+基团变为COOH和NH2,无法体现实际振动模式;晶胞构型模拟对分子内和分子间振动模式描述,吸收峰位与实测值匹配较好,不存在质子转移情况,较好指认实测峰位的振动模式.亮氨酸与异亮氨酸使用PBEsol泛函计算结果最接近实测值,说明模拟计算需充分考虑结构与泛函的匹配性,即对结构交换关联能的描述,也说明同一泛函对异构体的普适性,此外,不能以结构优化后差异作为判断泛函是否适用的标准.晶胞构型计算结果包含分子间振动模式,是单分子构型无法得到的结果,且数据进行半峰全宽拟合,导致两种构型结果在某一实测峰位处的振动模式存在差异.

    太赫兹吸收谱氨基酸量子化学计算振动模式异构体

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    组织仿体的光学特性对糖信号检测灵敏度的影响分析

    葛晴刘瑾韩同帅刘文博...
    1262-1268页
    查看更多>>摘要：由于经人体组织的传输光子携带的血糖信号非常微弱,近红外光谱法测量血糖的灵敏度不高,难以获得较高的准确度.因此通过优化测量波长、测量距离等尝试提高测量灵敏度的研究一直在进行.然而,这些研究多倾向于关注血糖引起的组织吸收系数和散射系数的变化,而忽视了不同部位组织本身的光学特性对灵敏度的影响,缺乏比较不同部位之间的灵敏度差异.实际上,组织本身的光学参数会通过影响光程来影响吸收变化、散射变化作用于光强变化的系数的大小,因此,综合考虑上述两方面的因素后确定出的血糖测量灵敏度是更合理的.为了探究这种综合作用,选取2％、5％、10％和20％四种浓度的intralipid溶液作为人体组织仿体,通过蒙特卡洛模拟的方法,探讨了在1 000～1 660 nm波段,四种溶液中糖的吸收作用、散射作用和两者综合作用下的糖灵敏度,以及各部分灵敏度与其本身光学参数的关系.结果表明,在散射系数最大的20％intralipid溶液中检测到的糖信号也最强.据此,该研究将为部位优选提供依据,以获得较大的糖灵敏度.同时,对1 000～1 660 nm波段内的糖信号进行分析,发现在1 000～1 350 nm波段,糖引起的吸收作用基本可以忽略,信号的差异主要来自于散射的变化;而在1 350～1 660 nm,散射和吸收共同作用,其中散射的贡献大于吸收,散射最优的测量波长在1 450 nm附近;而考虑散射和吸收的共同作用时,最优的测量波长在1 400 nm附近.最后,为了验证理论分析的有效性,对四种溶液进行了实验,采用了 1 000～1 660 nm波段中的六个典型波长,结果表明四种溶液中糖信号最大的检测波长均为1 409 nm,且在20％intralipid中的糖信号灵敏度最大,说明实验结果与理论分析吻合较好.综上,该研究可为人体无创血糖检测合适的测量部位、合适的波长选择提供借鉴.

    近红外光谱法无创血糖测量散射介质蒙特卡洛模拟

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