基于PIEspline的土壤XRF光谱背景扣除方法研究

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作者 李唐虎 甘婷婷 +4 位作者 赵南京 殷高方 叶紫琪 汪颖 盛若愚 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第5期1364-1372,共9页

XRF光谱法作为重金属现场快速检测的重要技术手段,当其用于土壤重金属检测时,受土壤基质影响XRF光谱中存在强度较高且复杂的背景光谱,严重影响重金属特征谱峰信息的准确获取及定量分析准确性。针对该问题,提出一种极值法峰谷识别与惩罚... XRF光谱法作为重金属现场快速检测的重要技术手段,当其用于土壤重金属检测时,受土壤基质影响XRF光谱中存在强度较高且复杂的背景光谱,严重影响重金属特征谱峰信息的准确获取及定量分析准确性。针对该问题,提出一种极值法峰谷识别与惩罚项修正的三次平滑样条曲线拟合相结合(PIEspline)的土壤XRF光谱背景扣除方法,该方法首先通过极值法对土壤完整XRF光谱中的峰谷点进行识别,获取光谱中对背景具有代表性的数据点,再对一系列峰谷点进行惩罚项修正的三次平滑样条曲线拟合形成背景基线,从而实现土壤XRF光谱中复杂背景的扣除;并通过与自适应迭代重加权惩罚最小二乘法(airPLS)、迭代小波变换法(IWT)、统计敏感的非线性迭代剥峰算法(SNIP)三种传统光谱背景扣除方法对比,进一步验证了PIEspline方法的性能。结果表明:对于模拟的土壤XRF光谱,PIEspline方法所获取的背景谱线与光谱真实背景谱线间的均方根误差(RMSE)分别为0.4258和0.6441,均低于其他三种方法,并且具有最快的背景扣除运行效率;对于栗钙土、盐碱土和黄土三种不同类型土壤及农用、工业、建筑三种不同用途土壤,PIEspline方法背景拟合所获得的XRF光谱中10个特征谷点处荧光强度的平均相对误差为10.87%,与三种传统方法相比分别降低了84.88%、76.30%和16.51%;且PIEspline方法用于上述6种土壤中Cr、Pb、Cd定量分析的平均相对误差分别为4.01%、2.50%和5.20%,与airPLS、IWT、SNIP三种方法相比分别降低了22.39%~84.07%、60.15%~71.92%和79.18%~84.07%,且当土壤类型和用途发生变化时,PIEspline方法的相对误差波动最小,展现出了最好的稳定性,表明PIEspline方法在不同类型及不同用途土壤多种重金属同时XRF定量分析中具有最好的普适性。因此该研究所提出的PIEspline方法能够实现不同类型与不同用途土壤XRF光谱背景的精准扣除,有利于提高重金属XRF定量分析准确性。该研究为土壤重金属XRF现场快速准确检测提供了重要的方法基础。 展开更多

关键词 X射线荧光 背景扣除 重金属检测 光谱解析 土壤

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基于Fabry-Perot标准具的高精度波长实时监测方法研究

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作者 林雨晴 夏滑 +4 位作者 张志荣 孙鹏帅 吴边 李哲 蔡永军 《量子电子学报》 北大核心 2025年第2期187-195,共9页

在采用腔衰荡、腔增强等高精度激光吸收光谱技术进行气体测量时,激光器输出波长的稳定性直接关系到测量的准确度。因此,准确测定激光器波长对高灵敏激光吸收光谱技术具有至关重要的作用。本文以腔衰荡吸收光谱中常采用的分布式反馈(DFB... 在采用腔衰荡、腔增强等高精度激光吸收光谱技术进行气体测量时,激光器输出波长的稳定性直接关系到测量的准确度。因此,准确测定激光器波长对高灵敏激光吸收光谱技术具有至关重要的作用。本文以腔衰荡吸收光谱中常采用的分布式反馈(DFB)激光器为例,搭建了一种基于法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)标准具的波长监测系统。该系统利用F-P标准具产生干涉事件,调节激光器驱动电流进行波长扫描,同时启用参考波长计,得到波长和干涉光强的函数关系,在后续测量中通过此函数关系反演波长信息。实验中采用中心波长为1653 nm的DFB激光器,F-P系统对其实现了1653.66160 nm至1653.77718 nm波段内的波长测量。对系统的测量结果与参考波长计的读数进行线性拟合,二者拟合度为0.9999,证明F-P波长监测系统的可靠性。为进一步验证系统的稳定性和测量精度,在激光器中心波长处进行了10 min的连续监测,结果表明,系统精度为±9.12×10^(-5)nm。本工作的开展对后续采用腔衰荡吸收光谱技术实现高精度大气背景及同位素气体测量具有积极的意义。 展开更多

关键词 激光技术 激光吸收光谱 法布里-珀罗标准具 波长监测 干涉光强 腔衰荡吸收光谱

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水质生物毒性检测方法研究进展与应用现状

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作者 谭小璇 甘婷婷 +3 位作者 殷高方 李乐彤 黄朋 安莉莎 《岩矿测试》 北大核心 2025年第3期331-351,共21页

突发性水体污染事件频繁爆发,对供水安全、生态环境和人类健康构成严重威胁,已成为制约社会经济可持续发展的重大环境问题。面对数以万计的毒性污染物及日益严峻的水污染问题,水质生物毒性检测由于能够以效果导向反映污染物对水生生物... 突发性水体污染事件频繁爆发,对供水安全、生态环境和人类健康构成严重威胁,已成为制约社会经济可持续发展的重大环境问题。面对数以万计的毒性污染物及日益严峻的水污染问题,水质生物毒性检测由于能够以效果导向反映污染物对水生生物的毒害效应,弥补传统理化指标检测既无法实现水体众多毒性污染物的全面检测,又无法准确判断污染物对生物体的毒害影响等不足,已成为水质状况调查及水环境安全监管的重要手段,对保障水质及水生态环境安全至关重要。鉴于此,本文基于近年来国内外水质生物毒性检测相关研究成果,系统总结了现有水质生物毒性检测方法,基于不同检测方法所用的毒性响应指标、毒性检测原理,对比了不同检测方法的特点,分析了已有检测方法的发展现状。当前,基于不同受试生物(鱼类、蚤类、发光菌类、藻类)的水质生物毒性检测方法,已在重金属、农药(包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂)等典型环境污染物毒性分析及实际水体毒性检测与评估中获得广泛应用。其中,发光菌法及藻类光合抑制法由于具有毒性响应快速的特点,是当前水质生物毒性现场快速检测的重要手段。由于不同受试生物对不同类型污染物的毒性响应灵敏性存在差异,仅以单一生物和单一指标无法全面评价水体综合毒性。未来,发展基于多层级水生生物的多指标水质生物毒性检测与评估方法、建立水体表观毒性及潜在毒性相融合的水质毒性全面表征与评估新方法及相应的毒性分级标准,将是水质生物毒性检测研究方向的发展重点与难点。 展开更多

关键词 水质生物毒性 毒性检测 水质安全 环境污染物 水生生物 发光菌毒性检测法 藻类毒性检测法

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傅里叶变换红外光谱自适应数字滤波算法研究 被引量：1

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作者 孟伍德 童晶晶 +4 位作者 高闽光 李相贤 李妍 韩昕 刘文清 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期226-234,共9页

针对傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪在不同类型环境噪声下导致的仪器性能下降的问题,提出了一种根据不同环境噪声实时更新滤波参数的自适应滤波算法。对该算法的基本原理和实现过程进行了理论推导,分析了不同滤波参数设置下的滤波效果,进... 针对傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪在不同类型环境噪声下导致的仪器性能下降的问题,提出了一种根据不同环境噪声实时更新滤波参数的自适应滤波算法。对该算法的基本原理和实现过程进行了理论推导,分析了不同滤波参数设置下的滤波效果,进而利用设计的滤波算法对实测光谱数据进行了滤波处理,对比分析了不同滤波方法下的光谱信噪比(SNR)。研究结果表明:基于巴特沃斯滤波的自适应FTIR光谱滤波方法在2100~2200 cm^(-1)和2500~2600 cm^(-1)波段的SNR较传统硬件滤波分别提高了1.29倍和1.13倍,表明该算法可以有效提升FTIR光谱信噪比,改善FTIR仪器的性能指标。 展开更多

关键词 光谱学 数字滤波 巴特沃斯滤波器 傅里叶变换红外光谱 信噪比

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半导体激光器驱动电路设计及实验研究 被引量：7

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作者 高彦伟 张玉钧 +1 位作者 刘海秋 马慧敏 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期684-693,共10页

可调谐半导体激光器是可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)系统的重要器件之一,激光器输出波长的稳定性直接决定系统测量的准确性和稳定性,而注入电流和工作温度是激光器输出波长的主要控制因素。设计了激光器驱动控制电路,并利用PID控制... 可调谐半导体激光器是可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)系统的重要器件之一,激光器输出波长的稳定性直接决定系统测量的准确性和稳定性,而注入电流和工作温度是激光器输出波长的主要控制因素。设计了激光器驱动控制电路,并利用PID控制实现激光器工作温度的恒温控制,不仅能提供高精度低噪声的注入电流,而且对激光器有完备的安全保护功能。首先对注入电流和温度控制进行了短期测试分析,随后将设计的电路应用于中心波长为1512 nm的激光器,开展了测试分析,对激光器的温度、电流调谐特性进行研究,并对激光器输出波长的稳定性进行了短期和长期测试。结果发现激光器输出波长的标准偏差为0.0002,满足TDLAS系统对激光器恒流恒温控制的要求,表明该驱动控制电路实现了对半导体激光器的高精度驱动控制。 展开更多

关键词 光电子学 可调谐半导体激光器 电流驱动 TEC恒温控制

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大气HCHO光谱学探测技术研究进展 被引量：2

6

作者 吴涛 胡仁志 +2 位作者 谢品华 王家伟 刘文清 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期699-726,共28页

甲醛(HCHO)是一种重要的大气反应活性指示剂和城市大气气溶胶的前体物,影响着对流层中的氧化容量。此外,作为一种有毒气体,过量的HCHO还会对人体健康造成极大的危害,因而实现HCHO的痕量检测有着十分重要的意义。综述了国内外HCHO痕量探... 甲醛(HCHO)是一种重要的大气反应活性指示剂和城市大气气溶胶的前体物,影响着对流层中的氧化容量。此外,作为一种有毒气体,过量的HCHO还会对人体健康造成极大的危害,因而实现HCHO的痕量检测有着十分重要的意义。综述了国内外HCHO痕量探测的研究进展,对HCHO的探测方法特别是光谱学探测方法,从探测原理、探测谱线以及光源的应用等多方面进行了详细的介绍。此外,对比了几种典型的HCHO标定装置,并从探测灵敏度、响应度、选择性、成本以及集成化等多个方面对不同痕量HCHO光谱学探测技术进行了分析与总结,最后对不同探测技术的外场测量应用进行了介绍。 展开更多

关键词 光谱学 HCHO痕量检测 光谱探测技术 探测谱线 光源 标定装置

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基于LIBS技术的钢丝表调液Zn元素快速检测分析

7

作者 时晨 马明俊 +4 位作者 方丽 赵南京 殷高方 陈富强 张小玲 《激光技术》 北大核心 2025年第2期175-179,共5页

为了实现钢丝表调液在线快速检测,采用滤纸富集钢丝表调液,验证富集方式的可行性;在此基础上研究了pH值对激光诱导击穿光谱(LIBS)技术检测结果的影响,并通过匹配标准样pH值分别建立定标曲线,反演某钢丝厂7种表调液中的Zn元素,进行了理... 为了实现钢丝表调液在线快速检测,采用滤纸富集钢丝表调液,验证富集方式的可行性;在此基础上研究了pH值对激光诱导击穿光谱(LIBS)技术检测结果的影响,并通过匹配标准样pH值分别建立定标曲线,反演某钢丝厂7种表调液中的Zn元素,进行了理论分析和实验验证。结果表明,Zn含量相同时,随着pH值变化,其LIBS光谱强度有显著差异;不同种类钢丝表调液pH值覆盖-0.91~8.95,针对不同pH值样品,其相关系数均达0.98以上,7种表调液LIBS技术检测与电感耦合等离子体质谱法检测结果之间平均相对误差为-13.09%;用LIBS技术结合pH值匹配建立定标曲线,可实现钢丝表调液中Zn元素快速准确测量。该研究为LIBS技术应用到钢丝生产过程中表调液关键元素的在线检测提供了方法基础。 展开更多

关键词 光谱学 快速检测 激光诱导击穿光谱 重金属 钢丝表调液

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基于巴特沃斯滤波器的傅里叶变换红外光谱处理方法研究 被引量：12

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作者 李妍 高闽光 +4 位作者 童晶晶 李胜 李相贤 韩昕 刘建国 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期780-787,共8页

针对傅里叶变换红外光谱仪因信号噪声干扰较大而导致仪器性能下降的问题,提出了一种基于巴特沃斯带通滤波器的傅里叶变换红外光谱处理方法。首先对带通滤波电路的传递函数进行了理论推导,随后结合光谱仪参数并经电路软件Multisim仿真确... 针对傅里叶变换红外光谱仪因信号噪声干扰较大而导致仪器性能下降的问题,提出了一种基于巴特沃斯带通滤波器的傅里叶变换红外光谱处理方法。首先对带通滤波电路的传递函数进行了理论推导,随后结合光谱仪参数并经电路软件Multisim仿真确定电路元件的具体值,并通过实验进一步优化直至满足设计要求指标,最后将设计的带通滤波器用于光谱仪中,对比分析了增加滤波板前后测量得到的仪器信噪比。实验结果表明:基于巴特沃斯滤波器的红外光谱处理方法在2100~2200 cm^(-1)和2500~2600 cm^(-1)波段得到的仪器信噪比分别为未加滤波器由传统处理方法得到的仪器信噪比的1.83倍和1.96倍。表明新处理方法有效提高了仪器信噪比,改善了仪器的性能指标。 展开更多

关键词 光谱学 傅里叶变换红外光谱 巴特沃斯带通滤波器 幅频特性 信噪比

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基于蛋白核小球藻富集-X射线荧光光谱的水体重金属铅快速检测研究 被引量：3

9

作者 程方贝贝 甘婷婷 +3 位作者 赵南京 殷高方 汪颖 范梦西 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2500-2506,共7页

水体重金属铅(Pb)污染对人类健康及水生态环境具有重要影响。为实现水体重金属Pb的现场快速检测,以蛋白核小球藻为吸附剂,开展了基于蛋白核小球藻富集-X射线荧光(XRF)光谱的水体重金属Pb快速检测研究。结果表明:蛋白核小球藻与重金属Pb... 水体重金属铅(Pb)污染对人类健康及水生态环境具有重要影响。为实现水体重金属Pb的现场快速检测,以蛋白核小球藻为吸附剂,开展了基于蛋白核小球藻富集-X射线荧光(XRF)光谱的水体重金属Pb快速检测研究。结果表明:蛋白核小球藻与重金属Pb反应液的pH值为7且反应温度为25℃时,蛋白核小球藻对重金属Pb具有快速高效吸附特性,在反应时间为5 min时对0.0128~0.3535 mg·L^(-1)这一较宽浓度范围内重金属Pb的吸附效率高达92%以上,但对类金属As的吸附效率却低于5%,因此基于蛋白核小球藻的富集作用可以有效避免重金属Pb与类金属As共存时As的Kα最优特征谱峰对XRF光谱测量过程中Pb的Lα最优特征谱峰的干扰与影响;在蛋白核小球藻对重金属Pb的最佳吸附反应条件下,当反应液样品富集量为10 mL时,建立了基于蛋白核小球藻富集-XRF光谱的水体重金属Pb定量检测方法,水体重金属Pb浓度与XRF光谱中Pb的Lα特征谱峰净积分荧光强度间具有良好的线性关系,相关系数r为0.990,检测限为7.2μg·L^(-1),低于我国《地表水环境质量标准(GB 3838—2002)》中Ⅰ类水质标准中重金属Pb的标准限值;采用该方法对合肥市市内派河、匡河、南淝河、四里河及十五里河实际水体水样中重金属Pb进行检测,回收率均在87.84%~115.66%范围内,表明所建立的藻富集与XRF光谱法相结合的水体重金属Pb快速检测方法能够很好地应用于实际水体中重金属Pb的快速分析与检测。该研究为发展水体重金属现场快速监测技术与仪器奠定了方法基础。 展开更多

关键词 X射线荧光 重金属 铅 快速检测 藻富集

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组合式LED宽带光源灯结构对差分吸收光谱反演的影响和扣除方法研究 被引量：2

10

作者 郑尼娜 谢品华 +1 位作者 秦敏 段俊 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期3339-3346,共8页

发光二极管(LED)发射光谱窄限制了差分吸收光谱反演波段,难以实现多种气体的同时测量。采用光纤束组合两种紫外LED形成组合式LED宽带光源,应用于DOAS系统实现大气SO_(2)和O_(3)的同步探测。光谱分析显示两种LED灯谱在280~295 nm处发生叠... 发光二极管(LED)发射光谱窄限制了差分吸收光谱反演波段,难以实现多种气体的同时测量。采用光纤束组合两种紫外LED形成组合式LED宽带光源,应用于DOAS系统实现大气SO_(2)和O_(3)的同步探测。光谱分析显示两种LED灯谱在280~295 nm处发生叠加,275~301 nm有明显的灯结构。该灯结构会随着双峰光强比增加而增强,同时向短波方向漂移。实际测量时,外界环境改变会引起两个LED光谱各自独立变化,且二者发射光谱波段内大气消光存在差异。这将导致大气吸收光谱的双峰光强比不断变化,且与灯谱不一致,二者相除难以抵消灯结构。光谱反演结果显示宽带光源灯结构为参考谱参与拟合无法较好地扣除干扰。为扣除测量时LED光谱独立变化对光谱反演的影响,提出采用各LED独立灯结构作为参考谱参与拟合,结果显示SO_(2)和O_(3)拟合残差分别由1%、6‰降低至4‰左右,扣除效果较好。该方法与避开干扰结构相比,拓宽了SO_(2)和O_(3)的反演波段,SO_(2)和O_(3)吸收峰分别增加了1.75倍和1倍,平均拟合误差分别降低了67.5%和37.3%,测量精度明显提高。SO_(2)和O_(3)测量结果与同时段同地区的传统氙灯长光程DOAS系统比较,结果显示二者保持较高一致性,相关性系数R高于95%。结果表明DOAS反演时组合式LED宽带光源灯结构可以通过各LED独立的灯结构来拟合扣除。 展开更多

关键词 差分吸收光谱技术 组合式LED宽带光源 光谱结构扣除 同步探测

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大气细颗粒物生殖毒性研究进展

11

作者 卫旭东 王牧笛 +2 位作者 段俊 郑丽明 吕正梅 《生态毒理学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期93-106,共14页

大气污染已经成为中国最主要的污染问题。大气细颗粒物作为大气污染的主要成分,具有生殖毒性。本文总结了大气细颗粒物生殖毒性的流行病调查及其动物实验结果,并主要从氧化应激、DNA损伤、炎症反应和血睾屏障的完整性破坏等方面,归纳了... 大气污染已经成为中国最主要的污染问题。大气细颗粒物作为大气污染的主要成分,具有生殖毒性。本文总结了大气细颗粒物生殖毒性的流行病调查及其动物实验结果,并主要从氧化应激、DNA损伤、炎症反应和血睾屏障的完整性破坏等方面,归纳了近年来大气细颗粒物生殖毒性作用机制的研究成果,对现有研究中存在的问题进行了探讨,这有助于深入推进大气细颗粒物的生殖毒性研究。 展开更多

关键词 大气细颗粒物 PM_(2.5) 生殖毒性 人类健康效应 作用机制

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亚心形扁藻运动参数对海水中重金属响应特征

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作者 安莉莎 殷高方 +4 位作者 甘婷婷 赵南京 谭小璇 王涛 黄朋 《中国环境科学》 北大核心 2025年第5期2897-2904,共8页

现有海洋污染的生物毒性检测方法均存在毒性响应时间长,难以实现海洋污染物快速响应难题.以具有能动性的海洋微藻亚心形扁藻为受试生物研究了其运动性对海洋典型重金属污染物汞(Hg)和铬(Cr)的毒性响应性能,以期为建立海洋生物毒性快速... 现有海洋污染的生物毒性检测方法均存在毒性响应时间长,难以实现海洋污染物快速响应难题.以具有能动性的海洋微藻亚心形扁藻为受试生物研究了其运动性对海洋典型重金属污染物汞(Hg)和铬(Cr)的毒性响应性能,以期为建立海洋生物毒性快速检测方法提供依据.结果表明:2h内,亚心形扁藻的运动参数,包括运动方式、运动能力和游泳速度对0.075~2.5mg/L Hg和0.1~3mg/L Cr均产生了明显的响应,运动性参数与两种重金属浓度间都呈现良好的剂量-效应关系;基于不同运动性参数获得Hg和Cr的2h-EC_(50)值分别为0.63~2.38mg/L和0.60~2.49mg/L;总体上,不同运动参数中曲线运动速度(VSL)对重金属Hg和Cr毒性具有最灵敏的响应,以VSL为响应指标获得的Hg和Cr的2h胁迫下的半抑制浓度值(2h-EC_(50)值)分别为0.63和0.60mg/L.上述结果与传统毒性试验(包括微藻72h生长抑制试验、24~48h光合抑制试验和96h鱼类死亡试验)结果均具有可比性,且毒性响应时间大大缩短,表明微藻运动性作为一种新型生物测试指标可以对海洋重金属类污染物毒性进行快速、有效评价. 展开更多

关键词 运动性 海洋微藻 重金属 海洋污染 生物毒性

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基于能量色散XRF光谱的土壤重金属As与Pb同时定量分析方法 被引量：2

13

作者 叶紫琪 甘婷婷 +8 位作者 吴文涛 赵南京 殷高方 方丽 岳正波 王进 盛若愚 汪颖 李唐虎 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2494-2500,共7页

针对能量色散XRF光谱难以实现土壤重金属Pb与As的同时准确定量检测问题,基于Pb元素Lα、Lβ及As元素Kα、Kβ的谱峰特性,提出了一种能量色散XRF光谱土壤重金属As与Pb同时定量分析方法。该方法通过构建不同浓度Pb元素Lα与Lβ特征峰强度... 针对能量色散XRF光谱难以实现土壤重金属Pb与As的同时准确定量检测问题,基于Pb元素Lα、Lβ及As元素Kα、Kβ的谱峰特性,提出了一种能量色散XRF光谱土壤重金属As与Pb同时定量分析方法。该方法通过构建不同浓度Pb元素Lα与Lβ特征峰强度关系,根据实测样品Pb元素Lα与As元素Kα重叠峰强度信息,准确解析Pb元素Lα及As元素Kα特征峰强度,基于已建立的定量分析曲线实现土壤样品中Pb与As的准确反演。通过对不同浓度Pb与As共存土壤样品定量检测,相比ICP-MS测量结果,本文方法对20.25~844.84mg·kg-1重金属Pb检测的相对误差在0.86%~11.09%之间,平均相对误差为6.17%;对26.99~825.93mg·kg-1重金属As检测的相对误差在0.10%~14.72%之间,平均相对误差为8.11%,实现了Pb与As共存土壤中Pb与As含量的同时准确定量分析,为发展土壤重金属现场快速XRF精准检测设备提供了方法。 展开更多

关键词 X射线荧光 铅 砷 重叠峰解析 同时定量检测

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激光诱导击穿光谱(LIBS)法微损快速检测党参中Pb 被引量：1

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作者 陈富强 方丽 +3 位作者 马明俊 韩守炉 时晨 赵南京 《中国无机分析化学》 CAS 北大核心 2024年第2期162-167,共6页

中药材重金属元素快速检测对污染监控及人们健康具有重要意义。激光诱导击穿光谱技术(Laser induced breakdown spectroscopy,LIBS)属于一种快速检测方法,研磨压片等预处理方法相对样品消解已有所简化,但破坏了样品的物理性质,且不能满... 中药材重金属元素快速检测对污染监控及人们健康具有重要意义。激光诱导击穿光谱技术(Laser induced breakdown spectroscopy,LIBS)属于一种快速检测方法,研磨压片等预处理方法相对样品消解已有所简化,但破坏了样品的物理性质,且不能满足中药材大宗品种、大批量检测需求。若进一步简化样品预处理,将更加凸显LIBS快速检测的优势。采用Pb溶液浸泡法获得不同Pb含量的党参切片样品,依次获取Pb LIBS光谱强度,通过排序初步判断Pb含量高低,随机从各含量梯度样品中抽取样品,将其分为三份:38个A样用于ICP-MS检测,建立定标曲线,从而获取B样和C样中Pb真实含量,10个B样作为Pb浓度已知的参考定标样品,用于待测党参样品中Pb微损检测,19个C样用于验证B样微损检测准确性。建立的微损定标曲线线性相关系数R^(2)为0.7764,可用于切片党参LIBS快速检测,对待测党参切片样品检测平均相对误差为3.74%,与电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法对比,相关系数R^(2)为0.7957,验证了LIBS技术微损检测的可行性。制备的党参参考定标样品可多次重复用于待测样定标和仪器标定等。实验对待测党参样品仅进行切片处理,避免了研磨、压片等预处理,更加充分地体现LIBS快速检测的优势,为LIBS技术应用于中药材重金属元素快检等领域提供了一种新方法。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 党参 微损快速检测 重金属

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非线性最小二乘法在傅里叶变换红外光谱定量分析中的误差估计 被引量：1

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作者 李新春 刘建国 +7 位作者 徐亮 沈先春 徐寒杨 束胜全 王钰豪 金岭 邓亚颂 孙永丰 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期20-31,共12页

根据统计学的参数估计理论,提出在傅里叶变换红外光谱定量分析中使用非线性最小二乘法进行浓度反演的参数误差估计方法。实验中,通过光谱平均次数来控制噪声水平,以此来评估不同噪声水平下混合气体中各组分反演结果的估计误差。结果表明... 根据统计学的参数估计理论,提出在傅里叶变换红外光谱定量分析中使用非线性最小二乘法进行浓度反演的参数误差估计方法。实验中,通过光谱平均次数来控制噪声水平,以此来评估不同噪声水平下混合气体中各组分反演结果的估计误差。结果表明,对于自研抽取式傅里叶变换红外光谱仪,8次平均光谱即可满足反演误差小于3%的需求,64次平均光谱的反演结果配合估计误差可以实现对平均浓度的覆盖率达到100%。随着噪声水平的降低,仪器、环境等非噪声因素的扰动是估计误差的主要部分。该方法在优化光谱定量分析的参数配置和指导光谱仪器系统设计等诸多方面具有重要的应用前景。 展开更多

关键词 傅里叶变换红外光谱 定量分析 非线性最小二乘 多组分 误差估计

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浮游植物明场与荧光双光路同步成像方法 被引量：1

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作者 徐敏 殷高方 +2 位作者 赵南京 胡翔 黄朋 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期1725-1734,共10页

针对目前浮游植物种类鉴别镜检法中存在的相似形态藻细胞难以区分、同粒径杂质干扰大、藻细胞位置难以定位分割等问题,设计了一种浮游植物明场荧光显微同步成像系统。系统使用高分辨显微成像光路结构、透射式与落射式结合的照明方式和... 针对目前浮游植物种类鉴别镜检法中存在的相似形态藻细胞难以区分、同粒径杂质干扰大、藻细胞位置难以定位分割等问题,设计了一种浮游植物明场荧光显微同步成像系统。系统使用高分辨显微成像光路结构、透射式与落射式结合的照明方式和以分光光路为核心的明场荧光双光路同步成像方法,获取浮游植物显微图像下的明场形态信息和色素荧光信息。利用该系统对绿藻门、蓝藻门、硅藻门等不同门类藻种进行明场图像与荧光图像同步成像测试,实验结果表明:系统成像分辨率达1.5μm,成像周期时间为707 ms,系统采集的图片中藻细胞纹理清晰,细胞边缘明显,利用系统中的明场图像并结合荧光图像,可有效定位藻细胞位置,降低样品中杂质对藻种鉴别的影响,丰富浮游植物显微图像信息量,为基于浮游植物显微图像的相关研究提供方法参考。 展开更多

关键词 浮游植物 显微成像 荧光成像 双光路成像

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基于跨波长调制和直接吸收光谱的宽量程多气体检测方法 被引量：8

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作者 赵晓虎 孙鹏帅 +4 位作者 张志荣 王前进 庞涛 孙苗 庄飞宇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期82-91,共10页

针对可调谐半导体激光吸收光谱技术(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)在煤矿、石油化工领域进行气体浓度检测时,遇到的高精度、宽动态范围需求,采用时分复用的方法,将直接吸收光谱技术(Direct Absorption Spectrosco... 针对可调谐半导体激光吸收光谱技术(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)在煤矿、石油化工领域进行气体浓度检测时,遇到的高精度、宽动态范围需求,采用时分复用的方法,将直接吸收光谱技术(Direct Absorption Spectroscopy,DAS)和波长调制光谱(Wavelength Modulation Spectroscopy,WMS)技术的优势相结合,完成了高精度、宽量程和免标定多气体检测系统的设计。设计激光器的驱动为线性扫描输出和叠加不同高频调制扫描输出的周期信号,用于完成高低浓度反演算法的时分复用计算,通过实验优化选择检测气体的吸光度拐点,实现对气体浓度的高精度、宽量程检测。在室温和常压下,通过实验分别对CH_(4)、CO和C_(2)H_(2)三种气体体积浓度进行检测,确定了两种算法最佳拐点吸光度约为0.026 cm^(-1)。系统对CH_(4)、CO和C_(2)H_(2)三种气体体积浓度的检测量程分别为0~100%、0~5 000×10^(-6)和0~1 000×10^(-6),其最小体积浓度检测限分别为2.27×10^(-4)、0.21×10^(-6)、1.68×10^(-6),且在量程内的测量结果准确度优于现行的煤矿行业标准。实验结果表明:该方法能够满足工业现场实际应用的需求,有利于拓展激光吸收光谱技术在工业过程、安全等领域的应用。 展开更多

关键词 可调谐半导体激光吸收光谱技术 直接吸收光谱 波长调制光谱 宽动态范围

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广东省夏秋季光化学反应活性空间分布表征 被引量：1

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作者 唐梦雪 黄晓锋 +5 位作者 程勇 林晓玉 姚沛廷 胡仁志 邓涛 何凌燕 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期1-6,共6页

于夏末秋初在深圳市城市和郊区开展了大气OH自由基观测,结果显示OH自由基日间峰值平均浓度分别为6.0×10^(6)cm^(-3)和5.9×10^(6)cm^(-3),与国内外其他地区相比处于中等水平.基于实测数据构建了拟合效果较好的本地化OH自由基... 于夏末秋初在深圳市城市和郊区开展了大气OH自由基观测,结果显示OH自由基日间峰值平均浓度分别为6.0×10^(6)cm^(-3)和5.9×10^(6)cm^(-3),与国内外其他地区相比处于中等水平.基于实测数据构建了拟合效果较好的本地化OH自由基参数化公式,应用于广东省OH自由基空间分布的表征,并进一步利用日间OH和NO_(2)浓度之积反映光化学反应活性(AP).结果发现,2018年夏秋季广东省大气光化学反应活性总体上呈现珠江三角洲较高,AP达10.1×10^(7)μg/(m^(3)·cm^(3)),粤东、粤西、粤北地区较低的分布态势,AP分别为5.4×10^(7),5.9×10^(7)和7.7×10^(7)μg/(m^(3)·cm^(3));同期的PM_(2.5)和O_(3)高值区域也集中在珠江三角洲,说明了调控光化学反应活性对珠江三角洲协同控制PM_(2.5)和O_(3)污染的关键作用.空间分布特征还表明,粤北地区显著受到来自北方内陆的PM_(2.5)区域传输影响,而粤东地区更易受到来自东南沿海的O_(3)区域传输影响,体现了跨省区域联防联控的重要性. 展开更多

关键词 光化学反应活性 OH自由基 前体物 臭氧(O_(3)) 细颗粒物(PM_(2.5))

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浮游藻类细胞微流控-显微图像形变校正方法

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作者 胡翔 殷高方 +5 位作者 赵南京 何前锋 梁天泓 黄朋 徐敏 贾仁庆 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期788-795,共8页

流式细胞显微图像分析法是水体浮游藻类自动鉴别的重要发展方向,快速进样条件下细胞显微图像将产生形变,影响浮游藻类自动鉴别准确率。本文基于搭建的浮游藻类微流控-显微成像实验系统,通过对不同进样流速下藻类细胞显微形变和图像清晰... 流式细胞显微图像分析法是水体浮游藻类自动鉴别的重要发展方向,快速进样条件下细胞显微图像将产生形变,影响浮游藻类自动鉴别准确率。本文基于搭建的浮游藻类微流控-显微成像实验系统,通过对不同进样流速下藻类细胞显微形变和图像清晰度的分析,研究了流速对显微成像形变的影响规律。分析基于卷帘快门拍摄运动物体产生形变原理,提出了单向偏移像素的图像形变校正方法,并与藻类细胞静态条件下获取的图像进行了对比分析。实验结果表明:静态条件下,湖生卵囊藻细胞的图像长宽比及清晰度均值分别为1.16和116.53;动态进样过程中,随着流速增大细胞图像形变(长宽比)逐渐增大、清晰度降低;95μL/min进样流速下,校正前后细胞图像长宽比均值分别为1.35和1.26,形变离散程度由校正前的0.33降至0.1,与静态细胞形态接近且校正前后图像清晰度基本不变。本文研究结果为提升水体浮游藻类细胞自动鉴别准确率提供了依据。 展开更多

关键词 浮游藻类 微流控-显微成像 图像形变 校正方法

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